變電站智能三維運(yùn)檢平臺(tái)開發(fā)與應(yīng)用研究

余土忠 鄭明富 崔元旭 呂立帆 鄧寧

摘? 要：變電站的工作內(nèi)容就是將發(fā)電廠發(fā)出來(lái)的電能，通過(guò)升壓變壓器將其電壓升高，以高壓電的形式進(jìn)行輸送，快到目的時(shí)，再用降壓變壓器將電壓降低，以民用低壓電的形式輸送給用戶。因此其在我們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)揮著非常重要的作用，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、科技技術(shù)的發(fā)展，變電站的各個(gè)設(shè)施也往智能化方向發(fā)展，其中智能三維運(yùn)檢平臺(tái)的建設(shè)，其能夠模擬變電站的生產(chǎn)操作，直觀地看到每個(gè)設(shè)備的屬性、位置以及信息等，提高了變電站的管理效率，也為變電站的決策提供平臺(tái)支持。因此該文以此為背景，對(duì)變電站智能三維運(yùn)檢平臺(tái)開發(fā)與應(yīng)用展開研究。

關(guān)鍵詞：變電站? 三維運(yùn)檢? 虛擬現(xiàn)實(shí)

中圖分類號(hào)：TM63 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）02（a）-0031-02

目前我國(guó)電網(wǎng)的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，由此每年的運(yùn)維檢修工作任務(wù)也不斷加重，在加上惡劣天氣、自然災(zāi)害的影響，讓電網(wǎng)設(shè)備長(zhǎng)期處在一個(gè)惡劣的運(yùn)行環(huán)境，給變電站的工作帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。智能三維運(yùn)檢平臺(tái)的應(yīng)用，有效地對(duì)變電站的工作進(jìn)行了模擬，實(shí)施監(jiān)控每個(gè)設(shè)備、環(huán)節(jié)的工作，滿足了供電安全、可靠的需求，也提高了變電站的工作效率。因此該文對(duì)于變電站智能三維運(yùn)檢平臺(tái)開發(fā)與應(yīng)用的研究具有非常現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

1? 變電站智能三維運(yùn)檢平臺(tái)的開發(fā)背景

變電站的工作內(nèi)容是一個(gè)龐大而復(fù)雜的綜合體，但是其可靠性、安全性非常重要，這就對(duì)變電站的設(shè)備有著非常高的要求，其必須要不斷地提高其穩(wěn)定性，才能保證人們的供電需求。而智能三維運(yùn)檢平臺(tái)正是利用了科技技術(shù)來(lái)對(duì)變電站的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控、跟蹤，將其工作內(nèi)容進(jìn)行了模擬，以直觀的形式來(lái)讓人了解到供電的實(shí)際情況。這種方式即還原了變電站的工作內(nèi)容，又實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，因此其開發(fā)、應(yīng)用有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。

2? 變電站智能三維運(yùn)檢平臺(tái)的總功能設(shè)計(jì)

變電站的智能三維運(yùn)檢平臺(tái)主要是利用了物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)等技術(shù)，來(lái)對(duì)變電站的工作進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，其具有實(shí)時(shí)、可視、移動(dòng)以及互動(dòng)等特點(diǎn)。根據(jù)變電站的實(shí)際情況，主要分為信息檢索模塊、三維測(cè)距模塊、信息顯示與管理模塊、模擬功能模塊以及三維場(chǎng)景漫游五大模塊。并且功能模塊下還有很多個(gè)子模塊，如功能有三維瀏覽、空間分析、規(guī)劃設(shè)計(jì)、安全生產(chǎn)、應(yīng)急救援、調(diào)度信息等。

3? 變電站智能三維運(yùn)檢平臺(tái)的功能模塊設(shè)計(jì)

主要有五大模塊，即信息檢索、三維測(cè)距、信息顯示與管理、模擬功能模塊以及三維場(chǎng)景漫游。

3.1 信息檢索模塊

信息檢索主要功能就是檢索，其可以實(shí)現(xiàn)總平面跟設(shè)備之間的雙向檢索，還可以根據(jù)設(shè)備信息表查找不同的設(shè)備，而且還可以根據(jù)查到的設(shè)備，檢索其相關(guān)信息，如參數(shù)、圖紙。此外其還可以實(shí)現(xiàn)主接線跟設(shè)備之間的雙向檢索，就是由主接線點(diǎn)檢索設(shè)備的屬性，或者由設(shè)備的屬性檢索主接線。同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)變電站三維模型跟設(shè)備的互相檢索。

3.2 三維測(cè)距模塊

該模塊的功能主要就是測(cè)距，分為手動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)計(jì)算兩個(gè)小模塊。其中手動(dòng)測(cè)量就是對(duì)一些特殊的部位進(jìn)行單獨(dú)的測(cè)量，然后將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。而自動(dòng)計(jì)算就是自動(dòng)顯示距離，如兩個(gè)物體之間的最短距離、電氣之間的距離、設(shè)備的高度、道路的寬度等。

3.3 信息顯示與管理模塊

信息顯示與管理模塊，該模塊的功能主要就是按照電壓等級(jí)、設(shè)備類型以及供應(yīng)商來(lái)對(duì)全站的信息進(jìn)行匯總，如設(shè)備參數(shù)、總平面指標(biāo)、主接線等，信息都是實(shí)時(shí)顯示的。并且該模塊中，還會(huì)對(duì)全站的圖紙進(jìn)行管理，提供查詢服務(wù)，還可以利用三維變電中的攝像頭，調(diào)用變電站的實(shí)時(shí)場(chǎng)景。此外，導(dǎo)出的信息可以以Excel表格形式出現(xiàn)，還可以以XML形式出現(xiàn)。

3.4 模擬功能模塊

該模塊的主要功能就是對(duì)變電站進(jìn)行模擬。模擬變電站的擴(kuò)建，如地點(diǎn)、需要的設(shè)備、地標(biāo)、結(jié)構(gòu)、支架高度等。模擬變電站的設(shè)備操作，如斷路器、隔離開關(guān)等，以此來(lái)讓人們實(shí)時(shí)地了解變電站的信息。在制作過(guò)程中，模型的高度單位為“米”。模型的軸心點(diǎn)需要統(tǒng)一。每一個(gè)模型都是獨(dú)立存在的。在滿足模型細(xì)節(jié)要求的基礎(chǔ)上，盡可能地減少模型的面數(shù)。如果模型是重復(fù)利用的，需要建立模型庫(kù)進(jìn)行儲(chǔ)存。模型不要有漏縫、廢點(diǎn)，也不要有共面。質(zhì)量要滿足各個(gè)精度要求，如幾何精度、屬性精度、時(shí)間精度等。不同的三維模型其集成關(guān)系要準(zhǔn)確。

3.5 三維場(chǎng)景漫游

設(shè)置自定義漫游路徑，讓工作人員更好地了解變電站的基本情況，如設(shè)計(jì)工藝、規(guī)模等。并且為了能夠仔細(xì)觀察變電站的實(shí)際情況，該動(dòng)畫還設(shè)定了像素、幀數(shù)、漫游鏡頭、速度、時(shí)間等，這樣工作人員可以通過(guò)模擬場(chǎng)景，任意暫停到需要的位置，然后分析問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并及時(shí)地進(jìn)行修改，節(jié)約了成本。

4? 變電站智能三維運(yùn)檢平臺(tái)的開發(fā)及應(yīng)用

4.1 硬件開發(fā)及應(yīng)用

變電站智能三維運(yùn)檢平臺(tái)的硬件部門由5個(gè)專業(yè)室組成。其運(yùn)檢指揮室、生產(chǎn)值班室、狀態(tài)管控室、大數(shù)據(jù)分析室以及災(zāi)情檢測(cè)預(yù)警室。

運(yùn)檢指揮室主要是對(duì)變電站的設(shè)備檢修進(jìn)行管理、制定檢修計(jì)劃、分析作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)、調(diào)配生產(chǎn)資源等。生產(chǎn)值班室主要是負(fù)責(zé)監(jiān)視500kV以上的交流變電站設(shè)備運(yùn)行，負(fù)責(zé)監(jiān)視220kV換流站設(shè)備的安全隱患、負(fù)責(zé)變電站設(shè)備異常上報(bào)等。狀態(tài)監(jiān)控室，負(fù)責(zé)所有的異常現(xiàn)象，對(duì)變電站的輸電設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行跟蹤、分析、決策、預(yù)警、以及處置等。大數(shù)據(jù)分析就是根據(jù)平臺(tái)的建設(shè)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行、風(fēng)險(xiǎn)、故障、壽命等進(jìn)行監(jiān)督、分析，以此來(lái)方便做好風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警工作。災(zāi)情監(jiān)測(cè)預(yù)警室，主要是負(fù)責(zé)對(duì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)、對(duì)災(zāi)害數(shù)據(jù)分析。

4.2 軟件的開發(fā)及應(yīng)用

（1）運(yùn)檢智能分析管控系統(tǒng)。

該系統(tǒng)主要有四大業(yè)務(wù)，即信息匯集、預(yù)警研判、過(guò)程管控、生產(chǎn)指揮，由此建立4個(gè)專業(yè)的模塊，即指揮、輸電、變電、換流，這4個(gè)專業(yè)模塊又包括30個(gè)子模塊。其跟14個(gè)外接系統(tǒng)橫向集成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站進(jìn)行GIS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與顯示。

其四大業(yè)務(wù)中，信息匯集包括設(shè)備信息和生產(chǎn)信息，其中設(shè)備信息就是設(shè)備的屬性、生產(chǎn)信息如設(shè)備異常、調(diào)度、預(yù)警等。預(yù)警研判主要是對(duì)預(yù)警數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)、發(fā)布，如一些環(huán)境預(yù)警、設(shè)備異常預(yù)警以及電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等。過(guò)程管控就是對(duì)變電站的日常生產(chǎn)業(yè)務(wù)過(guò)程進(jìn)行管控，包括檢修、專項(xiàng)排查、日常巡檢等。生產(chǎn)指揮就是對(duì)變電站作業(yè)進(jìn)行跟蹤、記錄，然后由運(yùn)檢部制定各種報(bào)表，直觀地將電網(wǎng)的負(fù)荷、潮流、設(shè)備、地形等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地呈現(xiàn)出來(lái)。

（2）配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。

將其外接運(yùn)檢智能分析管控系統(tǒng)，跟其生產(chǎn)業(yè)務(wù)、調(diào)度業(yè)務(wù)相結(jié)合，可以自動(dòng)地分析出，電路故障、低電壓檢測(cè)、線損情況。這樣就能讓人直觀地看到配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，可以看到全景，還可以監(jiān)控、分析。并且當(dāng)工廠的設(shè)備、造型發(fā)現(xiàn)變化后，相應(yīng)的布置、尺寸也會(huì)自動(dòng)地跟著變化。此外，當(dāng)某個(gè)動(dòng)態(tài)運(yùn)行參數(shù)超過(guò)設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)設(shè)置的三維模型就會(huì)自動(dòng)改變顏色，并且不停地閃爍，以此來(lái)預(yù)警。

5? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，變電站智能三維運(yùn)檢中心的開發(fā)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了將變電站的工作以三維模型的形式，直觀地呈現(xiàn)在人們目前。其既可以將變電站的設(shè)備實(shí)現(xiàn)全景化，還實(shí)現(xiàn)了變電站設(shè)備數(shù)據(jù)分析智能化、生產(chǎn)指揮集約化的目的。并且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電站的設(shè)備運(yùn)行、數(shù)據(jù)，提前做好預(yù)警措施，既提高了設(shè)備的穩(wěn)定性，又提高了變電站的工作效率。

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