增強現實技術在配網運維中的研究與應用

潘勝滔　王海花　林杰　曾通　丁劍波

摘要：文章闡述了增強現實技術的特點，并就增強現實系統中關鍵技術進行了分析，從而以110kV變電站10kV手車開關開關為例，探討了增強現實技術在配網運維中的應用，以供讀者參考。

關鍵詞：增強現實技術;配網運維;變電站

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）05-0057-02

0 引言

隨著我國經濟水平的不斷提升，我國電力事業得到迅速的發展，配網運行與維護作為民生不可或缺的一個重要部分，它以其獨特的優勢被廣泛地應用于各個個領域，在我國經濟發展中發揮著越來越重要作用。而在當今社會中人們也越來越注重科技的力量，許多方面都得到很好的突破，其中包括我國的配網運行維修系統的技術。目前來說，人們越來越注重現配網運行維修系統的技術，其中，增強現實技術作為一項新型的技術，其通過多種技術的融合，采用計算機對現實情況進行模擬加工，對現實場景進行增強、擴張，以此來滿足配網運行維修的需求，促進電力行業的持續發展。

1 增強現實技術概述

增強現實（Augmented Reality，AR）技術是利用軟件生成部分信息，再采用計算機對現實情況進行模擬，對現實場景進行增強。增強現實技術是虛擬現實的發展趨勢，其與虛擬現實有著非常緊密的聯系。增強現實技術涉及到眾多的學科技術，包括交互技術、傳感器技術、光電現實技術等。增強現實技術利用計算機技術和圖像處理技術以及多媒體技術，將用戶和現實場景結合起來，在效果上能夠使人感覺到虛擬出來的三維環境即是周圍現實環境的一部分。柳祖國、李世其、李作清認為，增強現實（Augmented Reality，AR），是通過傳感技術來收集，通過計算機圖形技術及顯示技術，將虛擬的信息整合到真實場景當中，這個處理過程是實時同步的，使虛擬的信息能夠和真情實景融為一體，沒有空間和時間上的差異。根據王涌天教授的觀點，增強現實技術是一座橋梁，實現虛擬世界和真實世界的溝通。

2 增強現實系統中關鍵技術

AR技術是將虛擬場景與真實環境融為一體的顯示設備，將虛擬物體和真實環境精確對準的定位手段，以及傳感設備和交互設備等。下面對增強現實系統中顯示技術、跟蹤注冊技術、交互技術等關鍵技術進行闡述。

（1）顯示技術。增強現實技術是從虛擬現實技術發展而來，所以虛擬現實系統中的顯示器也可用在增強現實系統中。通過顯示器的應用，滿足人們對虛擬場景與真實環境的直觀了解。（2）跟蹤注冊技術。跟蹤注冊技術是構建增強現實系統的基礎技術的重要技術之一。跟蹤注冊技術是AR系統研究的重點，同時難度也比較大。跟蹤注冊的準確度，直接影響著增強現實系統的性能和其實用性。（3）交互技術。交互技術也是增強現實系統的關鍵技術之一。實現人們虛擬事物與現實世界交互。人機交互技術的發展日新月異，用戶逐漸可以擺脫如鍵盤、鼠標、按鍵這類傳統的交互方式，實現諸如新出現的語音、手勢交互等更加人性化的交互方式。比如觸摸屏技術，目前已經廣泛應用在手機、平板電腦等各種智能手持設備上。人機交互技術的發展，能夠使增強現實系統的應用范圍更廣，拓展更為龐大的用。

3 增強現實技術在配網運維中的應用

本文以110kV變電站10kV手車開關開關為例，實現了系統的運行維護。工作人員通過自然交互手段感知周圍場景和作業對象的狀態變化，利用增強現實三維注冊顯示技術將所需要的作業步驟提示根據視頻圖像的變化顯示到手機上，進行作業指導，減少操作差錯。

變電站為智能變電站，只有兩個電壓等級，分別為110kV和10kV。10kV出線有10條，均為手車開關。根據操作任務填寫出開關送電的倒閘操作如下：

（1）倒閘操作步驟從預演模擬圖板開始，使用者開始操作后，操作屏上顯示模擬圖板，使用者到模擬圖板前看到預演位置信息提示，檢測第一步完成同時提示第二步操作：對送電單元全面檢查。（2）開始實際操作，運維人員對開關單元檢查并無安全措施，設備狀態正常，開始實際操作。對要操作的間隔檢查，檢查是否做安全措施，檢查設備無異常，檢查第二步完成同時提示第三步操作：檢查開關確在斷開位置。（3）采用增強現實技術后，運維人員看到的設備狀態信息與設備臺帳。此步驟是要檢查要操作的開關狀態。分閘指示燈亮、遙測信號各數值為0，以及遙信信號為分，均表明此開關狀態為分閘狀態。可進行送電的倒閘操作。輔助運維人員了解設備具體信息。結合各項信息后確認第三步結束提示第四步操作：將手車開關搖入至工作位置。（4）將手車開關搖入至工作位置，為運維人員肉眼看到的設備實際畫面，提示操作步驟，并提示運維人員此步驟需要用到的工具以及倒閘操作的具體方法。將開關搖入至工作位置后，最右側工作位置燈會亮起，試驗位置燈會滅，同時搖把無法再順時針搖動。運維人員看到的設備實際圖像，操作過后對操作完成效果進行檢查確認，檢測第四步完成同時提示第五步操作：合上儲能電源開關。（5）合上儲能電源開關，空開合上后，及時檢查儲能指示燈。提示儲能電源開關位置，找到儲能電源開關方法，以及操作方法，依據提示合上儲能電源開關后檢查儲能電源燈是否亮起，對指示燈進行檢查，檢查第五步完成同時提示第六步操作：合上開關。（6）合上開關，由調度員進行遠程合閘操作。（7）檢查開關確已合好。動態數據為從SCADA系統中獲取遙測信息和遙信信息如果開關的遙測值I、P、Q有數值，說明開關在運行狀態，如果開關的遙信值為一，說明開關狀態為合，檢測開關位置燈的情況幫助使用者判斷開關位置信息。結合各項信息后確認第七步結束提示第八步操作：核對模擬圖板與位置。（8）核對后臺機開關位置顯示是否與實際相符。

4 應用效果

增強現實技術在10kV線路送電的倒閘操作過程中的應用，通過采用增強現實技術對操作步驟的提示與開關狀態進行判斷，大大降低倒閘操作難度，提升了操作規范性。同時，還可以將倒閘操作步驟細分，提示相關步驟以及操作方法，且每一步操作都嚴格依照規程規范要求，從而有效確保人們的人身安全和設備安全。

5 結語

綜上所述，通過增強現實技術在配網運維中的應用，利用智能終端設備，可以獲取到多種信息，在實際工作過程中，可以將操作的所有參與者記錄在案，包括各個環節的時間點、時間長度以及判斷操作的規范性等，加強電網運維管理工作力度，實現對各環節控制和管理的功能，確保配網工程的質量，提升了配網工作的整體效率。