CN103744516A - 带电作业进入等电位路径的安全评估***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带电作业进入等电位路径的安全评估***及方法，该***及方法在三维虚拟场景中展示进入等电位的全过程，动态计算作业人员人身与带电体的安全距离、等电位作业人员对相邻相导线的最小距离、等电位作业人员在进出电场时的组合间隙，实现对进入等电位路径进行安全评估。本发明实现了对带电作业中进入等电位路径安全性的可视化和自动化评估，减少了手工计算工作量，提高了效率，更加形象直观。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路带电作业技术领域，具体地指一种带电作业进入等电位路径的安全评估***及方法。
背景技术
输电线路带电作业的一个显著特点是采用等电位作业，即作业人员通过绝缘工具进入高压导线，并与之处于同一电位。等电位作业的关键是选择合适的进入路径和方式，且必须确保在进出等电位时作业人员的人身安全。
当前，对带电作业进入等电位路径的安全评估方法一般是人工根据杆塔设计图纸进行计算，判断进入等电位的路径是否安全，该评估方法需专业人员计算，过程不够直观，并且人工计算效率较低，计算的准确度难以保证。
参考文献：GB26859-2011，《电力安全工作规程（电力线路部分）》。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种带电作业进入等电位路径的安全评估***及方法，该方法在三维虚拟场景中展示进入等电位的全过程，动态计算作业人员人身与带电体的安全距离、等电位作业人员对相邻相导线的最小距离、等电位作业人员在进出电场时的组合间隙，实现对进入等电位路径进行安全评估，简化了传统分析计算过程，更形象直观。
为实现此目的，本发明所设计的带电作业进入等电位路径的安全评估***，其特征在于：它包括操作屏、立体显示屏、距离计算模块、动画演示模块、参数设置模块、三维环境建模模块和杆塔建模模块，其中，所述三维环境建模模块和杆塔建模模块的建模数据输出端连接动画演示模块的建模数据输入端，参数设置模块的参数数据输出端连接动画演示模块的参数数据输入端，所述距离计算模块的距离计算数据通信端连接动画演示模块的距离计算数据通信端，所述操作屏的通信端连接参数设置模块的通信端，动画演示模块的显示信号输出端连接立体显示屏。
它还包括3D（Three Dimensions，三维）发射器和立体眼镜，其中，所述动画演示模块的开关控制信号通信端连接3D发射器的开关控制信号通信端，所述3D发射器与立体眼镜之间通过无线通信连接。
一种利用上述带电作业进入等电位路径的安全评估***进行安全评估的方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：技术人员在三维环境建模模块中构建带电作业虚拟环境三维模型，在杆塔建模模块中构建杆塔三维模型，然后所述三维环境建模模块将带电作业虚拟环境三维模型传送给动画演示模块，杆塔建模模块将杆塔三维模型传送给动画演示模块；
步骤2：动画演示模块根据接收到的带电作业虚拟环境三维模型和杆塔三维模型生成虚拟三维带电作业场景，同时动画演示模块自动生成等电位作业电工三维模型，并将虚拟三维带电作业场景和等电位作业电工三维模型显示在立体显示屏上；
步骤3：技术人员在预先设定好的等电位作业电工三维模型进入等电位的路径上选择若干个点，通过操作屏向参数设置模块中输入上述每个点的三维坐标，在参数设置模块中生成等电位作业电工三维模型进入等电位的路径曲线，同时技术人员通过操作屏向参数设置模块中输入等电位作业电工三维模型进入等电位的方式，另外，技术人员通过操作屏向参数设置模块中输入虚拟三维带电作业场景的电压等级信息；
步骤4：所述参数设置模块向动画演示模块中输入等电位作业电工三维模型进入等电位的路径曲线和等电位作业电工三维模型进入等电位的方式以及上述虚拟三维带电作业场景的电压等级信息，动画演示模块根据上述等电位作业电工三维模型进入等电位的路径曲线和等电位作业电工三维模型进入等电位的方式在虚拟三维带电作业场景上对等电位作业电工三维模型进入等电位的全过程进行三维动画演示，并将演示画面实时显示在立体显示屏上；
步骤5：在上述步骤4的三维动画演示过程中，当等电位作业电工三维模型位于虚拟三维带电作业场景中的杆塔横担上时，动画演示模块将此时等电位作业电工三维模型和虚拟三维带电作业场景中三相导线的三维坐标以及虚拟三维带电作业场景的电压等级信息发送给距离计算模块，距离计算模块计算等电位作业电工三维模型到上述三相导线中每相导线的距离，并将上述等电位作业电工三维模型到上述三相导线中每相导线的距离以及虚拟三维带电作业场景的电压等级信息与《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的塔上电工与带电体的最小安全距离进行比较，并将比较结果传输给动画演示模块，若等电位作业电工三维模型到上述三相导线中每相导线的距离有一个小于《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的塔上电工与带电体的最小安全距离，则动画演示模块通过立体显示屏提示等电位作业电工三维模型进入等电位的路径不安全；若等电位作业电工三维模型到上述三相导线中每相导线的距离均大于等于《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的塔上电工与带电体的最小安全距离，则动画演示模块不进行提示；
步骤6：在上述步骤4的三维动画演示过程中，当等电位作业电工三维模型离开虚拟三维带电作业场景中的杆塔横担，并进入等电位时，动画演示模块将此时等电位作业电工三维模型的三维坐标、虚拟三维带电作业场景的三相导线中等电位作业电工三维模型准备等电位登上的一相导线的三维坐标、虚拟三维带电作业场景的杆塔的三维坐标、虚拟三维带电作业场景的电压等级信息发送给距离计算模块，距离计算模块计算等电位作业电工三维模型到上述杆塔的距离与等电位作业电工三维模型到上述准备等电位登上的一相导线的距离之和，该距离之和即为等电位作业电工三维模型进入电场的组合间隙距离，将该组合间隙距离以及虚拟三维带电作业场景的电压等级信息与《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的最小组合间隙进行比较，并将比较结果传输给动画演示模块，若组合间隙距离小于《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的最小组合间隙，则动画演示模块通过立体显示屏提示等电位作业电工三维模型进入等电位的路径不安全，若组合间隙距离大于等于《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的最小组合间隙，则动画演示模块不进行提示；
步骤7：在上述步骤4的三维动画演示过程中，当等电位作业电工三维模型登上步骤6中所述准备等电位登上的一相导线时，动画演示模块将此时等电位作业电工三维模型的三维坐标和邻相导线的三维坐标以及虚拟三维带电作业场景的电压等级信息发送给距离计算模块，距离计算模块计算等电位作业电工三维模型到上述邻相导线的距离，并将该距离以及虚拟三维带电作业场景的电压等级信息与《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的等电位电工距邻相导线的最小距离进行比较，若等电位作业电工三维模型到上述邻相导线的距离小于《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的等电位电工距邻相导线的最小距离，则动画演示模块通过立体显示屏提示等电位作业电工三维模型进入等电位的路径不安全，若等电位作业电工三维模型到上述邻相导线的距离大于等于《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的等电位电工距邻相导线的最小距离，则动画演示模块通过立体显示屏提示等电位作业电工三维模型进入等电位的路径安全。
所述步骤4中，动画演示模块向3D发射器发送开启信号，使3D发射器开始工作，3D发射器向立体眼镜通过无线通信方式发送3D同步信号，技术人员带上立体眼镜后就可以在立体显示屏上观看三维立体效果的显示。
所述等电位作业电工三维模型进入等电位的方式包括吊篮法或软梯法或硬梯法或跨二短三法。
本发明的有益效果是：
1、本发明实现了对带电作业中进入等电位路径安全性的可视化和自动化评估，减少了手工计算工作量，提高了效率；
2、本发明利用三维动画演示了进入等电位的全过程，更形象直观；
3、本发明相比传统的人工计算方式，能更好的保证评估结果的准确性。
附图说明
图1为本发明结构部分的结构示意图；
图2为本发明的方法部分的流程图；
其中，1—杆塔建模模块、2—操作屏、3—立体显示屏、4—3D发射器、5—立体眼镜、6—距离计算模块、7—动画演示模块、8—参数设置模块、9—三维环境建模模块。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1所示的带电作业进入等电位路径的安全评估***，它包括操作屏2、立体显示屏3、距离计算模块6、动画演示模块7、参数设置模块8、三维环境建模模块9和杆塔建模模块1，其中，所述三维环境建模模块9和杆塔建模模块1的建模数据输出端连接动画演示模块7的建模数据输入端，参数设置模块8的参数数据输出端连接动画演示模块7的参数数据输入端，所述距离计算模块6的距离计算数据通信端连接动画演示模块7的距离计算数据通信端，所述操作屏2的通信端连接参数设置模块8的通信端，动画演示模块7的显示信号输出端连接立体显示屏3。
上述技术方案中，它还包括3D发射器4和立体眼镜5，其中，所述动画演示模块7的开关控制信号通信端连接3D发射器4的开关控制信号通信端，所述3D发射器4与立体眼镜5之间通过无线通信连接。
一种利用上述带电作业进入等电位路径的安全评估***进行安全评估的方法，如图2所述，它包括如下步骤：
步骤1：技术人员在三维环境建模模块9中构建带电作业虚拟环境三维模型，在杆塔建模模块1中构建杆塔三维模型，然后所述三维环境建模模块9将带电作业虚拟环境三维模型传送给动画演示模块7，杆塔建模模块1将杆塔三维模型传送给动画演示模块7；
步骤2：动画演示模块7根据接收到的带电作业虚拟环境三维模型和杆塔三维模型生成虚拟三维带电作业场景，同时动画演示模块7自动生成等电位作业电工三维模型（即虚拟的等电位作业电工），并将虚拟三维带电作业场景和等电位作业电工三维模型显示在立体显示屏3上；
步骤3：技术人员在预先设定好的等电位作业电工三维模型进入等电位的路径上选择若干个点，通过操作屏2向参数设置模块8中输入上述每个点的三维坐标，在参数设置模块8中生成等电位作业电工三维模型进入等电位的路径曲线，同时技术人员通过操作屏2向参数设置模块8中输入等电位作业电工三维模型进入等电位的方式，另外，技术人员通过操作屏2向参数设置模块8中输入虚拟三维带电作业场景的电压等级信息；
步骤4：所述参数设置模块8向动画演示模块7中输入等电位作业电工三维模型进入等电位的路径曲线和等电位作业电工三维模型进入等电位的方式以及上述虚拟三维带电作业场景的电压等级信息，动画演示模块7根据上述等电位作业电工三维模型进入等电位的路径曲线和等电位作业电工三维模型进入等电位的方式在虚拟三维带电作业场景上对等电位作业电工三维模型进入等电位的全过程进行三维动画演示，并将演示画面实时显示在立体显示屏3上；
步骤5：在上述步骤4的三维动画演示过程中，当等电位作业电工三维模型位于虚拟三维带电作业场景中的杆塔横担上时，动画演示模块7将此时等电位作业电工三维模型和虚拟三维带电作业场景中三相导线的三维坐标以及虚拟三维带电作业场景的电压等级信息发送给距离计算模块6，距离计算模块6计算等电位作业电工三维模型到上述三相导线中每相导线的距离，并将上述等电位作业电工三维模型到上述三相导线中每相导线的距离以及虚拟三维带电作业场景的电压等级信息与《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的塔上电工与带电体的最小安全距离进行比较，并将比较结果传输给动画演示模块7，若等电位作业电工三维模型到上述三相导线中每相导线的距离有一个小于《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的塔上电工与带电体的最小安全距离，则动画演示模块7通过立体显示屏3提示等电位作业电工三维模型进入等电位的路径不安全；若等电位作业电工三维模型到上述三相导线中每相导线的距离均大于等于《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的塔上电工与带电体的最小安全距离，则动画演示模块7不进行提示；以500kV带电作业为例，等电位电工采用吊篮法进入电场，当等电位电工处于横担上时，若距离计算模块6计算塔上电工距带电导线的距离为3米，小于电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定塔上电工与带电体的最小安全距离3.4米（500kV），则动画演示模块7提示该路径不安全；
步骤6：在上述步骤4的三维动画演示过程中，当等电位作业电工三维模型离开虚拟三维带电作业场景中的杆塔横担，并进入等电位时，动画演示模块7将此时等电位作业电工三维模型的三维坐标、虚拟三维带电作业场景的三相导线中等电位作业电工三维模型准备等电位登上的一相导线的三维坐标、虚拟三维带电作业场景的杆塔的三维坐标、虚拟三维带电作业场景的电压等级信息发送给距离计算模块6，距离计算模块6计算等电位作业电工三维模型到上述杆塔的距离与等电位作业电工三维模型到上述准备等电位登上的一相导线的距离之和，该距离之和即为等电位作业电工三维模型进入电场的组合间隙距离，将该组合间隙距离以及虚拟三维带电作业场景的电压等级信息与《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的最小组合间隙进行比较，并将比较结果传输给动画演示模块7，若组合间隙距离小于《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的最小组合间隙，则动画演示模块7通过立体显示屏3提示等电位作业电工三维模型进入等电位的路径不安全，若组合间隙距离大于等于《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的最小组合间隙，则动画演示模块7不进行提示；以500kV带电作业为例，等电位电工采用吊篮法进入电场时，若距离计算模块6计算等电位电工距接地体（杆塔）和带电体（导线）两部分间隙所组成的组合间隙为3.8米，小于电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的等电位作业的最小组合间隙4.0米（500kV）,则动画演示模块7提示该路径不安全；
步骤7：在上述步骤4的三维动画演示过程中，当等电位作业电工三维模型登上步骤6中所述准备等电位登上的一相导线时，动画演示模块7将此时等电位作业电工三维模型的三维坐标和邻相导线的三维坐标以及虚拟三维带电作业场景的电压等级信息发送给距离计算模块6，距离计算模块6计算等电位作业电工三维模型到上述邻相导线的距离，并将该距离以及虚拟三维带电作业场景的电压等级信息与《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的等电位电工距邻相导线的最小距离进行比较，若等电位作业电工三维模型到上述邻相导线的距离小于《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的等电位电工距邻相导线的最小距离，则动画演示模块7通过立体显示屏3提示等电位作业电工三维模型进入等电位的路径不安全，若等电位作业电工三维模型到上述邻相导线的距离大于等于《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的等电位电工距邻相导线的最小距离，则动画演示模块7通过立体显示屏3提示等电位作业电工三维模型进入等电位的路径安全。以500kV带电作业为例，等电位电工采用吊篮法进入电场，当等电位电工登上导线时，若距离计算模块6计算等电位电工距邻相导线的距离为4.5米，小于电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的等电位电工距邻相导线的最小距离5.0米（500kV），则动画演示模块7提示该路径不安全.反之，则提示该路径安全。
上述技术方案的步骤4中，动画演示模块7向3D发射器4发送开启信号，使3D发射器4开始工作，3D发射器4向立体眼镜5通过无线通信方式发送3D同步信号，技术人员带上立体眼镜5后就可以在立体显示屏3上观看三维立体效果的显示。若关闭3D发射器4，不使用立体眼镜5，则使用者可在立体显示屏3上观看2D显示效果。
上述技术方案中，所述等电位作业电工三维模型进入等电位的方式包括吊篮法或软梯法或硬梯法或跨二短三法。
上述技术方案中，操作屏2为触摸操作屏。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (5)
1.一种带电作业进入等电位路径的安全评估***，其特征在于：它包括操作屏（2）、立体显示屏（3）、距离计算模块（6）、动画演示模块（7）、参数设置模块（8）、三维环境建模模块（9）和杆塔建模模块（1），其中，所述三维环境建模模块（9）和杆塔建模模块（1）的建模数据输出端连接动画演示模块（7）的建模数据输入端，参数设置模块（8）的参数数据输出端连接动画演示模块（7）的参数数据输入端，所述距离计算模块（6）的距离计算数据通信端连接动画演示模块（7）的距离计算数据通信端，所述操作屏（2）的通信端连接参数设置模块（8）的通信端，动画演示模块（7）的显示信号输出端连接立体显示屏（3）。
2.根据权利要求1所述的带电作业进入等电位路径的安全评估***，其特征在于：它还包括3D发射器（4）和立体眼镜（5），其中，所述动画演示模块（7）的开关控制信号通信端连接3D发射器（4）的开关控制信号通信端，所述3D发射器（4）与立体眼镜（5）之间通过无线通信连接。
3.一种利用权利要求1所述带电作业进入等电位路径的安全评估***进行安全评估的方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：技术人员在三维环境建模模块（9）中构建带电作业虚拟环境三维模型，在杆塔建模模块（1）中构建杆塔三维模型，然后所述三维环境建模模块（9）将带电作业虚拟环境三维模型传送给动画演示模块（7），杆塔建模模块（1）将杆塔三维模型传送给动画演示模块（7）；
步骤2：动画演示模块（7）根据接收到的带电作业虚拟环境三维模型和杆塔三维模型生成虚拟三维带电作业场景，同时动画演示模块（7）自动生成等电位作业电工三维模型，并将虚拟三维带电作业场景和等电位作业电工三维模型显示在立体显示屏（3）上；
步骤3：技术人员在预先设定好的等电位作业电工三维模型进入等电位的路径上选择若干个点，通过操作屏（2）向参数设置模块（8）中输入上述每个点的三维坐标，在参数设置模块（8）中生成等电位作业电工三维模型进入等电位的路径曲线，同时技术人员通过操作屏（2）向参数设置模块（8）中输入等电位作业电工三维模型进入等电位的方式，另外，技术人员通过操作屏（2）向参数设置模块（8）中输入虚拟三维带电作业场景的电压等级信息；
步骤4：所述参数设置模块（8）向动画演示模块（7）中输入等电位作业电工三维模型进入等电位的路径曲线和等电位作业电工三维模型进入等电位的方式以及上述虚拟三维带电作业场景的电压等级信息，动画演示模块（7）根据上述等电位作业电工三维模型进入等电位的路径曲线和等电位作业电工三维模型进入等电位的方式在虚拟三维带电作业场景上对等电位作业电工三维模型进入等电位的全过程进行三维动画演示，并将演示画面实时显示在立体显示屏（3）上；
步骤5：在上述步骤4的三维动画演示过程中，当等电位作业电工三维模型位于虚拟三维带电作业场景中的杆塔横担上时，动画演示模块（7）将此时等电位作业电工三维模型和虚拟三维带电作业场景中三相导线的三维坐标以及虚拟三维带电作业场景的电压等级信息发送给距离计算模块（6），距离计算模块（6）计算等电位作业电工三维模型到上述三相导线中每相导线的距离，并将上述等电位作业电工三维模型到上述三相导线中每相导线的距离以及虚拟三维带电作业场景的电压等级信息与《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的塔上电工与带电体的最小安全距离进行比较，并将比较结果传输给动画演示模块（7），若等电位作业电工三维模型到上述三相导线中每相导线的距离有一个小于《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的塔上电工与带电体的最小安全距离，则动画演示模块（7）通过立体显示屏（3）提示等电位作业电工三维模型进入等电位的路径不安全；若等电位作业电工三维模型到上述三相导线中每相导线的距离均大于等于《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的塔上电工与带电体的最小安全距离，则动画演示模块（7）不进行提示；
步骤6：在上述步骤4的三维动画演示过程中，当等电位作业电工三维模型离开虚拟三维带电作业场景中的杆塔横担，并进入等电位时，动画演示模块（7）将此时等电位作业电工三维模型的三维坐标、虚拟三维带电作业场景的三相导线中等电位作业电工三维模型准备等电位登上的一相导线的三维坐标、虚拟三维带电作业场景的杆塔的三维坐标、虚拟三维带电作业场景的电压等级信息发送给距离计算模块（6），距离计算模块（6）计算等电位作业电工三维模型到上述杆塔的距离与等电位作业电工三维模型到上述准备等电位登上的一相导线的距离之和，该距离之和即为等电位作业电工三维模型进入电场的组合间隙距离，将该组合间隙距离以及虚拟三维带电作业场景的电压等级信息与《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的最小组合间隙进行比较，并将比较结果传输给动画演示模块（7），若组合间隙距离小于《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的最小组合间隙，则动画演示模块（7）通过立体显示屏（3）提示等电位作业电工三维模型进入等电位的路径不安全，若组合间隙距离大于等于《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的最小组合间隙，则动画演示模块（7）不进行提示；
步骤7：在上述步骤4的三维动画演示过程中，当等电位作业电工三维模型登上步骤6中所述准备等电位登上的一相导线时，动画演示模块（7）将此时等电位作业电工三维模型的三维坐标和邻相导线的三维坐标以及虚拟三维带电作业场景的电压等级信息发送给距离计算模块（6），距离计算模块（6）计算等电位作业电工三维模型到上述邻相导线的距离，并将该距离以及虚拟三维带电作业场景的电压等级信息与《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的等电位电工距邻相导线的最小距离进行比较，若等电位作业电工三维模型到上述邻相导线的距离小于《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的等电位电工距邻相导线的最小距离，则动画演示模块（7）通过立体显示屏（3）提示等电位作业电工三维模型进入等电位的路径不安全，若等电位作业电工三维模型到上述邻相导线的距离大于等于《电力安全工作规程（电力线路部分）》中规定的等电位电工距邻相导线的最小距离，则动画演示模块（7）通过立体显示屏（3）提示等电位作业电工三维模型进入等电位的路径安全。
4.根据权利要求3所述的安全评估的方法，其特征在于：所述步骤4中，动画演示模块（7）向3D发射器（4）发送开启信号，使3D发射器（4）开始工作，3D发射器（4）向立体眼镜（5）通过无线通信方式发送3D同步信号，技术人员带上立体眼镜（5）后就可以在立体显示屏（3）上观看三维立体效果的显示。
5.根据权利要求3所述的安全评估的方法，其特征在于：所述等电位作业电工三维模型进入等电位的方式包括吊篮法或软梯法或硬梯法或跨二短三法。
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