變電站智能三維運檢平臺開發與應用研究

余土忠 鄭明富 崔元旭 呂立帆 鄧寧

摘? 要：變電站的工作內容就是將發電廠發出來的電能，通過升壓變壓器將其電壓升高，以高壓電的形式進行輸送，快到目的時，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。因此其在我們日常生活中發揮著非常重要的作用，隨著互聯網技術、科技技術的發展，變電站的各個設施也往智能化方向發展，其中智能三維運檢平臺的建設，其能夠模擬變電站的生產操作，直觀地看到每個設備的屬性、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支持。因此該文以此為背景，對變電站智能三維運檢平臺開發與應用展開研究。

關鍵詞：變電站? 三維運檢? 虛擬現實

中圖分類號：TM63 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）02（a）-0031-02

目前我國電網的規模在不斷擴大，由此每年的運維檢修工作任務也不斷加重，在加上惡劣天氣、自然災害的影響，讓電網設備長期處在一個惡劣的運行環境，給變電站的工作帶來了極大的挑戰。智能三維運檢平臺的應用，有效地對變電站的工作進行了模擬，實施監控每個設備、環節的工作，滿足了供電安全、可靠的需求，也提高了變電站的工作效率。因此該文對于變電站智能三維運檢平臺開發與應用的研究具有非常現實的指導意義。

1? 變電站智能三維運檢平臺的開發背景

變電站的工作內容是一個龐大而復雜的綜合體，但是其可靠性、安全性非常重要，這就對變電站的設備有著非常高的要求，其必須要不斷地提高其穩定性，才能保證人們的供電需求。而智能三維運檢平臺正是利用了科技技術來對變電站的設備進行實時的監控、跟蹤，將其工作內容進行了模擬，以直觀的形式來讓人了解到供電的實際情況。這種方式即還原了變電站的工作內容，又實現了數據共享，因此其開發、應用有著非常現實的意義。

2? 變電站智能三維運檢平臺的總功能設計

變電站的智能三維運檢平臺主要是利用了物聯網、云計算、大數據、無人機等技術，來對變電站的工作進行實時檢測，其具有實時、可視、移動以及互動等特點。根據變電站的實際情況，主要分為信息檢索模塊、三維測距模塊、信息顯示與管理模塊、模擬功能模塊以及三維場景漫游五大模塊。并且功能模塊下還有很多個子模塊，如功能有三維瀏覽、空間分析、規劃設計、安全生產、應急救援、調度信息等。

3? 變電站智能三維運檢平臺的功能模塊設計

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

3.1 信息檢索模塊

信息檢索主要功能就是檢索，其可以實現總平面跟設備之間的雙向檢索，還可以根據設備信息表查找不同的設備，而且還可以根據查到的設備，檢索其相關信息，如參數、圖紙。此外其還可以實現主接線跟設備之間的雙向檢索，就是由主接線點檢索設備的屬性，或者由設備的屬性檢索主接線。同時還可以實現變電站三維模型跟設備的互相檢索。

3.2 三維測距模塊

該模塊的功能主要就是測距，分為手動測量、自動計算兩個小模塊。其中手動測量就是對一些特殊的部位進行單獨的測量，然后將數據進行存儲。而自動計算就是自動顯示距離，如兩個物體之間的最短距離、電氣之間的距離、設備的高度、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、設備類型以及供應商來對全站的信息進行匯總，如設備參數、總平面指標、主接線等，信息都是實時顯示的。并且該模塊中，還會對全站的圖紙進行管理，提供查詢服務，還可以利用三維變電中的攝像頭，調用變電站的實時場景。此外，導出的信息可以以Excel表格形式出現，還可以以XML形式出現。

3.4 模擬功能模塊

該模塊的主要功能就是對變電站進行模擬。模擬變電站的擴建，如地點、需要的設備、地標、結構、支架高度等。模擬變電站的設備操作，如斷路器、隔離開關等，以此來讓人們實時地了解變電站的信息。在制作過程中，模型的高度單位為“米”。模型的軸心點需要統一。每一個模型都是獨立存在的。在滿足模型細節要求的基礎上，盡可能地減少模型的面數。如果模型是重復利用的，需要建立模型庫進行儲存。模型不要有漏縫、廢點，也不要有共面。質量要滿足各個精度要求，如幾何精度、屬性精度、時間精度等。不同的三維模型其集成關系要準確。

3.5 三維場景漫游

設置自定義漫游路徑，讓工作人員更好地了解變電站的基本情況，如設計工藝、規模等。并且為了能夠仔細觀察變電站的實際情況，該動畫還設定了像素、幀數、漫游鏡頭、速度、時間等，這樣工作人員可以通過模擬場景，任意暫停到需要的位置，然后分析問題，發現問題，并及時地進行修改，節約了成本。

4? 變電站智能三維運檢平臺的開發及應用

4.1 硬件開發及應用

變電站智能三維運檢平臺的硬件部門由5個專業室組成。其運檢指揮室、生產值班室、狀態管控室、大數據分析室以及災情檢測預警室。

運檢指揮室主要是對變電站的設備檢修進行管理、制定檢修計劃、分析作業現場風險、調配生產資源等。生產值班室主要是負責監視500kV以上的交流變電站設備運行，負責監視220kV換流站設備的安全隱患、負責變電站設備異常上報等。狀態監控室，負責所有的異常現象，對變電站的輸電設備的運行進行跟蹤、分析、決策、預警、以及處置等。大數據分析就是根據平臺的建設對設備的運行、風險、故障、壽命等進行監督、分析，以此來方便做好風險預警工作。災情監測預警室，主要是負責對災害的預測、對災害數據分析。

4.2 軟件的開發及應用

（1）運檢智能分析管控系統。

該系統主要有四大業務，即信息匯集、預警研判、過程管控、生產指揮，由此建立4個專業的模塊，即指揮、輸電、變電、換流，這4個專業模塊又包括30個子模塊。其跟14個外接系統橫向集成，實現了對變電站進行GIS實時監測與顯示。

其四大業務中，信息匯集包括設備信息和生產信息，其中設備信息就是設備的屬性、生產信息如設備異常、調度、預警等。預警研判主要是對預警數據進行檢測、發布，如一些環境預警、設備異常預警以及電網運行風險預警等。過程管控就是對變電站的日常生產業務過程進行管控，包括檢修、專項排查、日常巡檢等。生產指揮就是對變電站作業進行跟蹤、記錄，然后由運檢部制定各種報表，直觀地將電網的負荷、潮流、設備、地形等數據實時地呈現出來。

（2）配電網大數據分析平臺。

將其外接運檢智能分析管控系統，跟其生產業務、調度業務相結合，可以自動地分析出，電路故障、低電壓檢測、線損情況。這樣就能讓人直觀地看到配電線路的運行狀態，可以看到全景，還可以監控、分析。并且當工廠的設備、造型發現變化后，相應的布置、尺寸也會自動地跟著變化。此外，當某個動態運行參數超過設定值時，系統設置的三維模型就會自動改變顏色，并且不停地閃爍，以此來預警。

5? 結語

綜上所述，變電站智能三維運檢中心的開發和應用，實現了將變電站的工作以三維模型的形式，直觀地呈現在人們目前。其既可以將變電站的設備實現全景化，還實現了變電站設備數據分析智能化、生產指揮集約化的目的。并且實時監測變電站的設備運行、數據，提前做好預警措施，既提高了設備的穩定性，又提高了變電站的工作效率。

參考文獻

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