500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)技能提升模式研究

路 亞 李 毅 游 鑫

（中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司貴陽局，貴州 貴陽550081）

斷路器是人們正常生活用電的重要器械之一，而斷路器長期的使用會導(dǎo)致機(jī)器本身出現(xiàn)故障等情況，會導(dǎo)致斷電，甚至出現(xiàn)電力事故[1-2]。因此，對斷路器的檢修工作是重中之重。本文以此為研究背景，考慮到超高壓輸電公司貴陽局管轄的換流站多以500kV ABB 斷路器為主，基于此，500kV ABB 斷路器機(jī)構(gòu)檢修是一個比較重要的作業(yè)內(nèi)容。而斷路器的檢修作業(yè)是非常復(fù)雜的，對于作業(yè)人員來說，必須要經(jīng)過多重的培訓(xùn)才能進(jìn)行檢修作業(yè)。現(xiàn)實(shí)中一個斷路器的檢修要花費(fèi)很長時間，而且有時沒有適合的斷路器進(jìn)行練手工作。因此，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，把500kV ABB 斷路器機(jī)構(gòu)的檢修作業(yè)進(jìn)行流程化開發(fā)，讓作業(yè)人員不需要到現(xiàn)場，直接戴上VR 頭盔就能體驗(yàn)到現(xiàn)場檢修的真實(shí)效果。這樣一來，既能夠大大節(jié)省了工作的成本和時間，又能夠有效解決因設(shè)備和時間原因無法進(jìn)行檢修作業(yè)練習(xí)培訓(xùn)的問題。為此，本文提出500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)技能提升模式研究，致力于通過制定500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)技能提升模式，從根本上提高500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)技能，確保500kV 斷路器機(jī)構(gòu)運(yùn)行安全。

1 500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)主要內(nèi)容

目前，500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)主要方法包括：經(jīng)驗(yàn)法、檢測法以及電流法[3]。通過以上三種500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修方法，運(yùn)用在500kV 斷路器機(jī)構(gòu)活動的部件。在故障點(diǎn)不明確時，可以運(yùn)用元件替換法進(jìn)行驗(yàn)證。

考慮到500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)是一個延續(xù)性的過程，因此，500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)可分為：檢測以及維修兩部分

[4]。通過電阻法、電壓法以及電流法的綜合運(yùn)用，我國目前主要采用計(jì)劃性500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修制度進(jìn)行500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)。針對我國500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)現(xiàn)狀，確定500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)主要內(nèi)容。500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)主要內(nèi)容，如表1 所示。

根據(jù)表1 所示，目前實(shí)行的500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)手段為計(jì)劃性檢測，通過對表1 中的內(nèi)容進(jìn)行檢修，從而獲得500kV 斷路器機(jī)構(gòu)當(dāng)下的運(yùn)行狀態(tài)。

2 500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)技能提升技術(shù)難點(diǎn)

在明確500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)主要內(nèi)容的基礎(chǔ)上，分析在500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)技能提升過程中存在的技術(shù)難點(diǎn)。以500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)主要內(nèi)容為依據(jù)，提出4個主要需要克服的難點(diǎn)問題，并提出相應(yīng)的解決思路[4]。具體內(nèi)容，如下文所述。

表1 500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)主要內(nèi)容

難點(diǎn)1：500KV ABB 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)涉及到的設(shè)備比較精細(xì)，完美還原內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為困難。

解決思路：通過現(xiàn)場攝影測量、人工繪制等方法對500kv ABB 斷路器涉及到的設(shè)備和場景進(jìn)行大小、尺寸、比例等數(shù)據(jù)進(jìn)行收資。然后通過3DMAX 建模工具對收資的資料進(jìn)行1：1的建模，通過紋理貼圖處理細(xì)致化還原模型。

難點(diǎn)2：500KV ABB 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)的操作比較復(fù)雜，操作的設(shè)備多。

解決思路：利用U3D 引擎對模型進(jìn)行交互開發(fā)。按照500kv ABB 斷路器機(jī)構(gòu)檢修的流程，引導(dǎo)用戶按照步驟對500kv ABB 斷路器機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢修工作，通過提示步驟，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)流程。

難點(diǎn)3：完成虛擬場景與現(xiàn)實(shí)完美融合真實(shí)還原。

解決思路：研究激光定位技術(shù)，將現(xiàn)實(shí)中的人及操作工具完美與虛擬場景融合，使定位精度達(dá)到最高。利用光影技術(shù)展示不僅是全局光照，更包含了全局中的各區(qū)域陰影效果，達(dá)到實(shí)時光照，與現(xiàn)實(shí)無異。

難點(diǎn)4：沉浸式場景的真實(shí)還原。

解決思路：利用3Dmax 建模工具對500kv ABB 斷路器檢修作業(yè)場景真實(shí)化還原搭建，對場景中的作業(yè)設(shè)備做到1：1 精確還原，利用U3D 開發(fā)平臺對作業(yè)流程精準(zhǔn)化還原，保證操作人員在作業(yè)培訓(xùn)時的真實(shí)程度。

3 500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)技能提升模式

3.1 明確500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)技能提升思路

由于500kv ABB 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)比較復(fù)雜，包含了：安措驗(yàn)電、注意事項(xiàng)學(xué)習(xí)、選擇工器具、現(xiàn)場檢修和車間機(jī)構(gòu)大修等多個場景交互[5]。涉及到的模型很多且要很精細(xì)。在500kV斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)技能提升過程中，首先，通過攝影測量、人工繪制等方法對500kv ABB 斷路器機(jī)構(gòu)檢修涉及到的設(shè)備和場景進(jìn)行大小、尺寸、比例等數(shù)據(jù)的采集。利用專家團(tuán)隊(duì)的建議對收資的設(shè)備和場景進(jìn)行數(shù)據(jù)整理工作，形成開發(fā)文檔。而后，采用3DMAX 建模工具對收集到的資料快速建模，通過對紋理貼圖處理細(xì)致化還原模型質(zhì)量。通過Substance Painer、PS 等貼圖制作和修改工具處理貼圖通用BPR 材質(zhì)，涉及到的人物角色模型通過ZBrush 進(jìn)行雕刻制作，在大場景設(shè)計(jì)上面，降低模型面數(shù)，從而優(yōu)化模型。最后，將模型進(jìn)行交互操作，適合電力用戶的操作習(xí)慣，讓用戶能和現(xiàn)實(shí)一樣按照流程對500kv ABB 斷路器機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢修工作。

3.2 建設(shè)檢修作業(yè)技能提升模式課件架構(gòu)

明確500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)技能提升思路后，建設(shè)500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)技能提升新培訓(xùn)模式課件架構(gòu)，其具體架構(gòu)，如圖1 所示。

圖1 500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)技能提升模式課件架構(gòu)

從圖1 可知，500KV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)技能提升新培訓(xùn)模式研究課件的底層硬件，采用的是HTC VIVE PRO 虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備和高性能圖形工作站[6-7]。項(xiàng)目依靠Steam VR 平臺，涉及到的模型有安措驗(yàn)電、工器具、現(xiàn)場檢修以及車間機(jī)構(gòu)大修等模型。整體課件包含500kv 斷路器機(jī)構(gòu)虛擬學(xué)習(xí)模塊和500kv斷路器機(jī)構(gòu)虛擬考核模塊。先通過500kv 斷路器機(jī)構(gòu)虛擬學(xué)習(xí)模塊練習(xí)機(jī)構(gòu)檢修，然后再通過500kv 斷路器機(jī)構(gòu)虛擬考核模塊進(jìn)行能力檢測，讓工作人員更加快速地掌握500kv 斷路器機(jī)構(gòu)的檢修流程操作。

3.3 課件提升500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)技能措施

使用上文建設(shè)的檢修作業(yè)技能提升模式課件架構(gòu)，進(jìn)入500kv 斷路器機(jī)構(gòu)虛擬學(xué)習(xí)模塊中需要根據(jù)系統(tǒng)的引導(dǎo)提示，根據(jù)下面的操作流程進(jìn)行操作。首先，進(jìn)行安措驗(yàn)電操作；然后進(jìn)行注意事項(xiàng)學(xué)習(xí)，并選擇工器具，執(zhí)行斷路器現(xiàn)場檢修作業(yè)，其中包括：分閘彈簧更換、機(jī)構(gòu)箱更換、機(jī)械聯(lián)鎖功能檢查以及現(xiàn)場調(diào)試；完成以上操作后，進(jìn)行車間機(jī)構(gòu)大修作業(yè)，此流程涉及檢修作業(yè)較多，包括：機(jī)構(gòu)出箱、電機(jī)驅(qū)動檢查、附件拆除、合閘彈簧、緩沖器更換、合閘摯子潤滑、線圈更換、分閘摯子潤滑、線圈更換、分閘緩沖器更換、BA 螺栓更換、附件恢復(fù)、二次元件更換、檢查、機(jī)械部件磨損檢查以及電機(jī)驅(qū)動恢復(fù)、機(jī)構(gòu)箱清潔，最后機(jī)構(gòu)進(jìn)箱，結(jié)束500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)。在此過程中，工作人員需要在項(xiàng)目啟動后，佩戴好HTC VIVE PRO 進(jìn)入500kv 斷路器機(jī)構(gòu)虛擬學(xué)習(xí)模塊場景中。需要先學(xué)習(xí)安措驗(yàn)電操作，然后進(jìn)行注意事項(xiàng)學(xué)習(xí)，然后選擇對應(yīng)的工器具，然后進(jìn)行現(xiàn)場檢修作業(yè)的學(xué)習(xí)，最后進(jìn)行車間機(jī)構(gòu)大修作業(yè)的學(xué)習(xí)。至此，實(shí)現(xiàn)500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)技能提升。

4 結(jié)論

由此可見，本文進(jìn)行的研究是具有現(xiàn)實(shí)意義的，能夠指導(dǎo)500kV 斷路器機(jī)構(gòu)檢修作業(yè)優(yōu)化。本項(xiàng)目已經(jīng)在中國南方電網(wǎng)有限公司超高壓輸電公司貴陽局進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用，獲得了斷路器機(jī)構(gòu)檢修工作人員的認(rèn)可，對中國南方電網(wǎng)有限公司超高壓輸電公司貴陽局后期開展500kv 斷路器機(jī)構(gòu)檢修有著積極的意義。但本文存在不足之處在于沒有對500kV 斷路器機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提出深入研究，此方向可作為日后研究重點(diǎn)內(nèi)容。