GB/T 34569-2017 带电作业仿真训练系统

　　ICS 29 . 240;35 . 080 K 40

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 34569—2017

　　带电作业仿真训练系统

　　Simulationtrainingsystem forliveworking

　　2017-09-29 发布 2018-04-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 34569—20 17

　　GB/T 34569—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国电力企业联合会提出。

　　本标准由全国带电作业标准化技术委员会(SAC/TC 36)归口 。

　　本标准主要起草单位：中国电力科学研究院、武汉大学、国网福建省电力有限公司、国网山东省电力公司、国网湖北省电力公司、国网金华供电公司、武汉科迪奥电力科技有限公司。

　　本标准主要起草人：刘凯、肖宾、左新斌、唐建辉、方玉群、李昇、何书华、刘毅、吴宝贵、杨晓翔、雷兴列、胡建勋。

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　　带电作业仿真训练系统

　　1 范围

　　本标准规定了带电作业人员操作技能仿真训练系统的构成要素、基本要求、性能指标、测试及资料等要求。

　　本标准适用于输配变电带电作业仿真训练系统。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 2900 . 55 电工术语 带电作业

　　GB/T 14286 带电作业工具设备术语

　　GB/T 15532 计算机软件测试规范

　　GB/T 18857 配电线路带电作业技术导则

　　GB 26859 电力安全工作规程 电力线路部分

　　GB 26861 电力安全工作规程 高压试验室部分

　　DL 409 电业安全工作规程(电力线路部分)

　　DL/T 966 送电线路带电作业技术导则

　　3 术语和定义

　　GB/T 2900 . 55 和 GB/T 14286 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　虚拟现实 virtualreality

　　利用计算机生成逼真的三维视、听等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。

　　3.2

　　仿真训练 simulationtraining

　　通过虚拟现实技术模拟真实的作业环境对学员进行操作训练。

　　3.3

　　模型 model

　　对真实世界过程、概念或系统结构、行为等某些方面特性理想化近似表达。

　　3.4

　　物理模型 physicalmodel

　　用物理相似的方法建立的模型。

　　3.5

　　仿真 simulation

　　建立模型，使其与真实世界过程、概念或系统在相同受控输入下的特性是相像的。

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　　3.6

　　仿真对象 simulationobject

　　被仿真的真实世界过程、概念或系统。

　　3.7

　　逼真度 fidelity

　　物理模型与仿真对象在特征、特性方面的相似程度。

　　3.8

　　仿真操作 simulationoperation

　　一种人机互动的特定状态，在该种状态下可模拟行走、爬杆(塔)、传递、抓取、紧固等操作。

　　3.9

　　仿真训练平台 simulationtrainingplatform

　　以训练带电作业人员为目的，利用仿真技术对仿真对象特征、特性进行理想化近似表达的仿真系统装置。

　　3 . 10

　　协同作业 collaborativeoperation

　　多人通过仿真训练平台，分别扮演不同的角色配合完成选定作业项目的仿真操作。

　　4 系统组成

　　4 . 1 硬件

　　4 . 1 . 1 仿真教学平台

　　带电作业仿真教学平台宜提供主图形工作站、立体投影机和环形屏幕，用于开展带电作业典型操作项目的大规模教学工作。

　　4 . 1 . 2 仿真训练平台

　　带电作业仿真训练平台提供主图形工作站、立体显示屏和操作设备，用于开展带电作业典型操作项目的单人训练或多人协同训练。

　　4 . 1 . 3 管理员站

　　管理员站应配置显示设备和操作设备，可配置摄像机、打印机等附加设备，用于控制仿真训练平台运行，实现系统管理功能，记录与评价学员操作。

　　4 . 1 . 4 数据服务器

　　高性能数字计算机及其外围设备，具备带电作业仿真模型的实时运算和仿真系统功能。

　　4 . 1 . 5 网络设备

　　训练系统的通信网络设备，实现管理员站与仿真训练平台间、仿真训练平台之间的数据通信和交换。

　　4 . 1 . 6 输入输出接口

　　由模拟、数字转换电路构成的设备，实现仿真训练平台设备与其他外部设备的数据转换和通信。

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　　4 . 2 软件

　　4 . 2 . 1 仿真支撑软件

　　支持仿真模型和仿真应用软件的设计、开发、调试、维护、运行和数据库管理的软件。

　　4 . 2 . 2 管理员站软件

　　提供仿真训练平台配置、记录等管理功能的软件。

　　4 . 2 . 3 带电作业仿真教学软件

　　实现仿真训练系统中带电作业项目标准化、规范化的教学软件。

　　4 . 2 . 4 带电作业仿真训练软件

　　针对带电作业典型操作项目进行单人或多人协同训练的软件，具备仿真操作、在线考试、资料查询、协同作业等多项仿真训练功能。

　　4 . 2 . 5 诊断和测试软件

　　包括在线或离线诊断实操训练平台故障的诊断软件，提供帮助检查或维护系统和设备的测试程序。

　　4 . 3 工具与文档

　　4 . 3 . 1 工具

　　提供维护仿真训练平台正常运行的软件、硬件必备工具。

　　4 . 3 . 2 文档

　　包括仿真培训系统软件和硬件资料，便于仿真训练平台的运行、维护与升级。

　　5 技术要求

　　5 . 1 仿真范围

　　5 . 1 . 1 一般要求

　　仿真范围涵盖电力系统输配变设备模型、作业场景模型、带电作业工器具模型、作业人员模型以及典型操作项目的作业流程。 仿真训练系统模型应符合附录 A 的规定。

　　5 . 1 . 2 输配变设备模型

　　5 . 1 . 2 . 1 输电架空线路设备

　　导线、地线、杆塔、绝缘子、金具、杆塔基础、拉线、接地装置和避雷器等线路设备模型，应根据典型输电架空线路设备建立。

　　5 . 1 . 2 . 2 配电线路设备

　　配电线路设备模型应满足以下要求：

　　a) 导线、杆塔、绝缘子、金具、杆塔基础、拉线和接地装置等配电线路设备，以及避雷器、变压器、断路器、跌落式熔断器、隔离开关等配电设备及其操作控制机构等仿真模型，应根据典型架空配

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　　电设备建立。

　　b) 环网柜、开关柜、分支箱、电力电缆、电缆附件等电缆线路设备仿真模型，以及电缆沟等辅助设施模型，应根据典型电缆线路设备建立。

　　5 . 1 . 2 . 3 变电站设备

　　主变压器及其辅助设备、断路器、隔离开关、接地设备、互感器电容器、电抗器、阻波器、组合电器(GIS)、母线、接地变压器、消弧线圈、避雷器、耦合电容器、站用变压器、智能电子设备等一次设备及其操作控制机构等仿真模型，应根据典型变电站建立。

　　5 . 1 . 3 作业场景模型

　　树林、公路、建筑、丘陵等线路通道环境及典型地形地貌仿真模型，应根据输配变电带电作业场景建立。

　　5 . 1 . 4 带电作业工器具模型

　　5 . 1 . 4 . 1 输电带电作业工器具模型

　　绝缘杆、绝缘绳、绝缘托瓶架、绝缘梯、绝缘滑车、金属卡具、电位转移棒、屏蔽服及辅助吊装设备等工器具装备仿真模型，应根据输电带电作业常用工器具建立。

　　5 . 1 . 4 . 2 配电带电作业工器具模型

　　绝缘杆、绝缘绳、绝缘梯、绝缘滑车、绝缘防护用具、绝缘遮蔽用具、绝缘斗臂车、绝缘平台、旁路作业车、移动箱变车、旁路负荷开关、带电作业消弧开关、旁路柔性电缆等工器具装备仿真模型，应根据配电带电作业常用工器具建立。

　　5 . 1 . 4 . 3 变电站带电作业工器具模型

　　绝缘杆、绝缘绳、绝缘托瓶架、绝缘梯、绝缘滑车、绝缘平台、金属卡具、屏蔽服、水清洗装置等工器具装备仿真模型，应根据变电站带电作业工器具建立。

　　5 . 1 . 5 带电作业人员模型

　　工作负责人、专责监护人、等电位电工、杆(塔)上电工、斗内电工、地面电工等作业人员仿真模型，应根据带电作业人员类型建立。

　　5 . 1 . 6 典型带电作业项目

　　5 . 1 . 6 . 1 一般要求

　　三维仿真应根据典型带电作业操作项目的工作内容、工作形式、工作环境、作业流程确定。

　　5 . 1 . 6 . 2 典型输电带电作业项目

　　输电线路典型带电作业项目宜包括带电更换绝缘子串、带电更换金具、带电修补导线、带电检修地线等，涵盖地电位作业、中间电位、等电位作业等不同的作业方法。

　　5 . 1 . 6 . 3 典型配电线路带电作业项目

　　配电线路带电作业项目宜包括带电断(接)支路引线、带电更换绝缘子、带电更换横担、带电更换跌落式熔断器、带负荷更换柱上开关、带电更换变压器、组立或撤除电杆、旁路作业、带电断接电缆引线等，

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　　涵盖绝缘杆作业法和绝缘手套作业法。

　　5 . 1 . 6 . 4 典型变电站带电作业项目

　　变电站典型带电作业项目宜包括带电断(接)隔离开关引线、带电处理设备发热、带电清洗支柱绝缘子等。

　　5 . 2 基本功能要求

　　5 . 2 . 1 教学系统

　　5 . 2 . 1 . 1 一般要求

　　教学系统用于电力设备基础教学和典型操作项目教学，演示应具有自动控制功能，可灵活开展多种形式的训练教学活动。

　　5 . 2 . 1 . 2 设备基础教学

　　设备基础教学的要求主要包括：

　　a) 电力设备场景展示：可在虚拟训练场景中漫游，并通过放大、缩小场景对架空线路设备、配电设备、变电站设备等进行全方位、精细化观察;

　　b) 设备搜索定位：可通过多种搜索方法，快速定位目标设备在虚拟场景中的准确位置;

　　c) 设备信息讲解：可展示主要设备的内部结构图及组成部件，以及正常状态、常见缺陷状态及台账信息等。

　　5 . 2 . 1 . 3 典型操作项目教学

　　典型操作项目教学要求包括：

　　a) 任意选择具体带电作业项 目，演示标准化的作业过程，配有专业语音讲解;

　　b) 教师可自由控制教学过程及讲解方式，可选择对项目任意步骤进行重点讲解，让学员充分熟悉作业过程和细节、危险点分析及预控措施。

　　5 . 2 . 1 . 4 带电作业工器具教学

　　讲解工器具功能、使用、保管、检测方法。

　　5 . 2 . 2 训练系统

　　5 . 2 . 2 . 1 一般要求

　　训练系统用于学员 自主学习仿真操作演练，应具备仿真操作、协同作业、在线考试、资料查询、管理员站等功能，训练内容针对典型的带电作业项 目，作业项目应可拓展。

　　5 . 2 . 2 . 2 仿真操作

　　仿真操作功能的要求包括：

　　a) 学员借助专用外设与仿真系统进行交互，操作虚拟电工进行带电作业项目的全过程仿真训练;

　　b) 模拟带电作业的实际工况与标准化操作流程，重点操作环节应细致演示，对危险点进行重点讲解，对学员的错误操作进行纠正引导;

　　c) 仿真操作内容和资料应符合带电作业有关标准;

　　d) 采用模块化、可扩展设计，具有兼容性和拓展性，可根据作业项 目 、作业习惯，灵活修改、扩充训

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　　练项 目 。

　　5 . 2 . 2 . 3 协同作业

　　协同作业功能的要求包括：

　　a) 可实现多人共同参与仿真训练的功能，不同作业人员可利用已联网的仿真训练平台，分别扮演不同作业角色，相互配合、共同完成作业项 目;

　　b) 学员可任意观看其他角色的作业情况。

　　5 . 2 . 2 . 4 在线考试

　　在线考试功能的要求包括：

　　a) 在线考试应对学员的学习情况进行综合评定，包括理论考试和实操考试;

　　b) 理论考试应以带电作业相关技术标准和操作导则为基础，按照题目类型、难易程度等分类管理，提供开放式题库，可根据需要进行增加或删减;

　　c) 实操考试应对典型带电作业项目操作方法考核，包括作业项目流程、工器具选择、工器具检查、安全防护措施设置等。

　　5 . 2 . 2 . 5 资料查询

　　资料查询功能的要求包括：

　　a) 资料查询为学员提供训练中的实时帮助;

　　b) 资料内容涵盖带电作业基本原理、技术标准、操作规程、工器具资料、作业指导书、作业质量控制措施等;

　　c) 查询资料以文字、图像、语音、视频、动画等多种形式进行展示。

　　5 . 3 管理员站功能

　　管理员站功能如下：

　　a) 建立学员档案，管理学员信息;

　　b) 进行考试设置，包括指定考试科目，设置缺陷等;

　　c) 根据教学需要录入资料，供学员使用;

　　d) 对错误列表、考试成绩、配置信息等进行管理和维护。

　　6 性能指标

　　6 . 1 稳态运行指标

　　稳态运行的指标要求如下：

　　a) 稳态运行时，系统仿真演示应稳定可靠;

　　b) 电力设 备、作 业 工 具、作 业 人 员 等 三 维 模 型 形 状、相 互 间 的 比 例 与 参 考 线 路 的 误 差 不 大于 10% ;

　　c) 液晶显示屏、环形屏幕等显示设备有三维立体效果;

　　d) 仿真模型不出现穿透、悬浮、前后不一致的情况。

　　6 . 2 动态运行指标

　　动态运行的指标要求如下：

　　a) 动态运行时，系统仿真操作应稳定可靠;

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　　b) 典型带电作业项 目操作方法和作业流程符合 GB/T 18857、GB 26859、GB 26861、DL 409 和DL/T 966 的规定;

　　c) 仿真操作动作准确，偏差率不大于 5% ;

　　d) 仿真操作动作流畅，动作显示不少于 60 帧/s。

　　6 . 3 实时性指标

　　仿真训练系统处于正常运行状态下，触摸屏、键盘和鼠标应实时展现操作效果，响应时间小于2 ms 。

　　6 . 4 系统可靠性指标

　　系统可靠性指标要求如下：

　　a) 仿真训练系统应长时间(不小于 12 h)保持正常运行而不会出现卡机、死机;

　　b) 软件系统出现不可恢复的错误时，应保证系统数据库完好无损。

　　7 测试

　　7 . 1 硬件系统测试

　　7 . 1 . 1 外观检验

　　用目测法对硬件系统设备逐套进行检验，检查硬件系统各部件是否齐全，设备外观是否完好。

　　7 . 1 . 2 功能检验

　　用体验法对硬件系统功能逐项进行检验，检查操作设备是否灵活便捷，三维立体显示是否良好。

　　7 . 2 软件系统测试

　　用体验法对软件系统功能逐项进行检验，检查软件系统是否具备教学、训练、管理员、故障诊断等功能 。选择具体操作项 目，检验仿真操作的正确性，包括：

　　a) 仿真模型比例是否一致;

　　b) 项目列表准确是否完整;

　　c) 步骤列表打开和关闭是否正常;

　　d) 工器具选择是否正确;

　　e) 工器具检测方法是否正确;

　　f) 仿真项目标准操作流程是否正确;

　　g) 仿真项目操作步骤及配音正确;

　　h) 仿真项目操作动作显示是否流畅。

　　7 . 3 软件可靠性测试

　　7 . 3 . 1 软件可靠性测试按照 GB/T 15532 的标准执行。

　　7 . 3 . 2 仿真训练系统连续运行 12 h,检验是否出现卡机、死机现象。

　　7 . 3 . 3 模拟系统崩溃故障，检查系统数据库是否保存完好。

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　　8 资料

　　8 . 1 基本要求

　　资料应满足用户仿真训练系统安装、使用、运行和维护要求，以及仿真机开发需要，说明使用方法及注意事项。 资料采用中文编写。

　　8 . 2 仿真训练系统应用资料

　　仿真训练系统应用资料应符合附录 B 的规定。

　　8 . 3 仿真训练系统开发资料

　　仿真训练系统开发资料应符合附录 C 的规定。

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　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　带电作业仿真训练系统模型技术要求

　　A.1 基本要求

　　仿真配电设备及相关模型包括架空线路及设备、电缆线路及设备、混合线路及设备和配电运行检修相关模型，仿真模型应符合下列规定：

　　a) 模型之间应在逻辑上相适应，接口相容;

　　b ) 仿真模型应有较高的逼真度;

　　c) 仿真模型应力求配套、完整、一致;

　　d) 模型应按不同用途划分不同层次;

　　e) 仿真模型建立后，应进行整体或局部的检测，对误差进行校正和补偿，以获得正确的模型特性;

　　f) 模型修改必须集中管理，实行严格的版本控制;

　　g) 模型与算法应有足够的实时响应速度，仿真训练平台有较好的实时性。

　　A.2 设备模型

　　A.2 . 1 输电线路设备模型

　　输电线路设备模型包括：

　　a) 导线模型;

　　b ) 地线模型;

　　c) 杆塔模型;

　　d) 绝缘子模型;

　　e) 金具模型;

　　f) 杆塔基础模型;

　　g) 拉线模型;

　　h) 接地装置模型;

　　i ) 避雷器模型。

　　A.2 . 2 配电设备模型

　　配电设备模型包括：

　　a) 导线模型;

　　b ) 杆塔模型;

　　c) 绝缘子模型;

　　d) 金具模型;

　　e) 杆塔基础模型;

　　f) 接地装置模型;

　　g) 避雷器模型;

　　h) 变压器模型;

　　i ) 断路器模型;

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　　j) 跌落式熔断器模型;

　　k) 隔离开关模型;

　　l ) 环网柜模型;

　　m ) 开关柜模型;

　　n) 分支箱模型;

　　o ) 电力电缆模型;

　　p) 电缆附件模型;

　　q) 电缆沟模型。

　　A.2 . 3 变电站设备模型

　　变电站设备模型包括：

　　a) 主变压器及其辅助设备模型;

　　b ) 断路器模型;

　　c) 隔离开关模型;

　　d) 接地设备模型;

　　e) 互感器电容器模型;

　　f) 电抗器模型;

　　g) 阻波器模型;

　　h) 组合电器(GIS)模型;

　　i ) 母线模型;

　　j) 接地变压器模型;

　　k) 消弧线圈模型;

　　l ) 避雷器模型;

　　m ) 耦合电容器模型;

　　n) 站用变压器模型;

　　o ) 智能电子设备模型。

　　A.3 作业工器具模型

　　A.3 . 1 输电带电作业工器具模型

　　输电带电作业工器具模型包括：

　　a) 绝缘杆;

　　b ) 绝缘绳;

　　c) 绝缘托瓶架;

　　d) 绝缘梯;

　　e) 绝缘滑车;

　　f) 金属卡具;

　　g) 电位转移棒;

　　h) 屏蔽服;

　　i ) 辅助吊装设备。

　　A.3 . 2 配电带电作业工器具模型

　　配电带电作业工器具模型包括：

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　　a) 绝缘杆;

　　b ) 绝缘绳;

　　c) 绝缘梯;

　　d) 绝缘滑车;

　　e) 绝缘防护用具;

　　f) 绝缘遮蔽用具;

　　g) 绝缘斗臂车;

　　h) 绝缘平台;

　　i ) 旁路作业车;

　　j) 移动箱变车;

　　k) 旁路负荷开关;

　　l ) 带电作业消弧开关;

　　m ) 旁路柔性电缆。

　　A.3 . 3 变电站带电作业工器具模型

　　变电站带电作业工器具模型包括：

　　a) 绝缘杆;

　　b ) 绝缘绳;

　　c) 绝缘托瓶架;

　　d) 绝缘梯;

　　e) 绝缘滑车;

　　f) 绝缘平台;

　　g) 金属卡具;

　　h) 屏蔽服;

　　i ) 水清洗装置。

　　A.4 作业现场模型

　　作业现场模型包括：

　　a) 树林、公路、建筑、丘陵等线路通道环境及典型地形地貌仿真模型;

　　b ) 安全设施模型;

　　c) 生产条件的相关模型。

　　A.5 人物模型

　　人物模型包括：

　　a) 工作负责人模型;

　　b ) 专责监护人模型;

　　c) 工作班成员模型，包括等电位电工、杆(塔)上电工、斗内电工、地面电工等。

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　　附 录 B

　　(规范性附录)

　　带电作业仿真训练系统应用资料要求

　　B.1 仿真训练系统使用手册

　　仿真训练系统使用手册应包括：

　　a) 仿真训练系统概述;

　　b ) 仿真训练系统设备介绍;

　　c) 仿真训练系统操作使用说明及实例;

　　d) 仿真训练系统常见问题;

　　e) 仿真训练系统作业项目列表。

　　B.2 软件资料

　　软件资料应满足用户对仿真训练系统进行软件维护和修改的需要，包括：

　　a) 软件系统配置说明书;

　　b ) 仿真开发支撑系统说明书;

　　c) 建模环境及流程说明书。

　　B.3 硬件资料

　　硬件资料应满足硬件维护人员维护、修改、查找硬件故障的需要。 包括但不限于下列资料：

　　a) 厂家随机硬件资料、网络连接图等仿真训练系统硬件资料;

　　b ) 打印机、投影仪等仿真训练平台外围设备手册及使用说明书;

　　c) 接口系统布置图、I/O 接口输入/输出清单等 I/O 接口系统硬件资料;

　　d) 硬件系统诊断软件应用说明书;

　　e) 环境仿真设备资料;

　　f) 备品备件清单;

　　g) 维修工具清单;

　　h) 硬件设备交付清单。

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　　附 录 C

　　(规范性附录)

　　带电作业仿真训练系统开发资料要求

　　C.1 基本要求

　　带电作业仿真训练系统开发资料应包含线路资料、作业现场资料、工器具资料、故障及缺陷资料以及作业方法资料等。

　　C.2 作业现场资料

　　作业现场资料包括：

　　a) 作业现场生产条件;

　　b ) 作业现场安全设施。

　　C.3 工器具资料

　　工器具资料包括：

　　a) 绝缘斗臂车等带电作业车辆资料;

　　b ) 绝缘服等作业人员安全防护用具资料;

　　c) 绝缘杆等带电作业操作工具资料;

　　d) 其他辅助工器具资料。

　　C.4 设备资料

　　设备资料包括：

　　a) 输电线路设备相关资料;

　　b ) 配电设备相关资料;

　　c) 变电站设备相关资料。

　　C.5 作业方法资料

　　作业方法资料包括：

　　a) 训练项目相关的作业指导书;

　　b ) 训练项目相关的工作票;

　　c) 训练项目相关的标准、规程;

　　d) 训练项目相关的其他指导性资料。