三維可視技術在變電站中的創新應用

楊曉婷

摘 要：隨著變電站管理智能化水平的提高，對變電站人身安全智能化預防和管理也提出更高的要求。通過預防和管理，減少突發事件可能產生的人員傷害，防止變電站作業過程中發生人身傷亡事故。目前變電站安全管理的主要目的是杜絕誤操作導致的人身傷亡事故，主要手段是在現場設定作業區域圍欄，運行人員通過視頻監控整個施工作業過程，但是這種方式對人員依賴程度較高，無法對風險做到及時發現和實時提醒。如何更好地利用現代化的設備及技術，智能直觀地進行人身安全管理，成為亟待完善的發展需求。基于此，闡述智能變電站高級應用功能發展方向，變電站可視化功能應用，包括與實景相關的功能、決策分析相關的功能、遠程虛擬操作相關的功能。

關鍵詞：三維可視技術;變電站;創新應用

1三維可視化技術綜述

可視化技術就是針對人類大腦中某種圖像的心智處理過程，通過可視化技術能夠將計算機中的數字信號進行轉換，并形成圖形以及圖像，從而讓使用者能夠更加直觀地進行觀察，了解到以往無法真正看到的事物。而且通過可視化技術還能夠完成視覺交互，因此可視化技術的核心內容便是原始數據信息的高速轉化以及可視化建模。在可視化技術中，以計算機可視化為核心的三維可視化可以利用三維的方式對客觀事物進行準確判斷，因此在科學領域中能夠發揮出非常重要的作用。三維可視化建模在使用過程中，可以為對應學科提供非常多的幫助。而在動畫設計中利用三維可視化，則能夠有效提高視覺沖擊力，從而提高動畫口碑。因為三維可視化自身具有的泛用性，所以同樣能夠在水利水電工程中發揮出自身應有的作用，從而有效提高工程質量。

2智能變電站高級應用功能的發展方向

如今的變電站在各種技術的加持下，已經開發出了很多的功能，在變電站的故障檢修方面發揮了重要的作用。但是受到二維設計的影響，其在信息展示和邏輯分析層次的相關功能都沒有完全被開發出來。類似于順序控制、智能告警等功能并沒有充分利用輔助控制系統的相應功能，在信息應用方面比較淺顯。為了解決以上問題，文章主要從三個方向來對變電站的功能發展展開分析。（1）與實景相關的功能，可融合輔助控制系統的多維實景信息來達到順序控制，讓設備的多維監測數據能夠實時地傳輸到系統，實現多維信息的可視化監控。（2）與決策分析相關的功能，從多個層次對原有的功能進行深入探究和拓展應用，讓其模型內容變得更加豐富，同時其展示的信息也會更加豐富和全面，使得調控人員能夠有更多的信息對其進行更加有效的分析和決策。（3）可視化運行管理平臺的構建，利用平臺可以更加有效地進行遠程可視化操作，以及進行日常巡檢和事故預演方面的訓練，從而綜合提高變電站工作人員的自身素質，以及提升變電站的運行效率和質量。

3智能變電站可視化功能的應用

3.1功能配置原則

智能變電站利用一體化的監控平臺，在滿足三維可視化的前提下，能夠使不同功能間的數據進行有效的匯集，在原有功能的基礎上，對模型和具體功能進行深層次、多角度的開發應用，從而幫助變電站更好的建設和管理。對其功能的配置需要滿足一些配置原則，從而讓功能的配置更加科學、合理。首先是穩定性原則，配置的功能不能夠影響變電站的正常運行，在此基礎上，對于一些應用不夠成熟的功能軟件，可采用分階段配置的方式，把功能配置對變電站的影響降到最低，保證變電站運行的持續穩定。其次是適用性原則，應根據變電站的具體情況，選擇配置不同的功能。再者是確保功能的通用性，盡量確保同一類型的變電站配置相同的功能，以便能夠進行統一管理，從而提高變電站的運行管理效率。最后是分區原則，確保不同的功能要有不同的安全分區。

3.2三維可視化功能的分析

3.2.1與實景相關的功能應用

這一類功能的應用比較廣泛，如智能告警、設備狀態監控、安全防護等，在可視化應用方面存在一個共同點，那就是都要和站內的圖像監控系統互動實現信息的擴展，從而達到各類實景的可視化應用[3]。在這方面的應用是因為安全分區的不同，以及通信規約的不一致，最后導致相互間的信息交互比較困難。從串口通信方案和IEC61850通信方案進行比較分析。從安全性來講，前者的安全性較高，該方案不影響其他系統或裝置。后者是利用網絡來通信，存在一定的安全風險，該方案需要配置防火墻。從配合復雜度來進行比較，后者比較簡單，直接利用現有的規約就可以，而前者需要另外開發擴展規約，比較復雜。從通用性來講，后者的通用性較好，因為直接利用通用規約，不受到廠家或者工程的限制。而前者的通用性較差，因為受到不同廠家的影響。綜合分析，后者比較好。當實景類高級功能和圖像監控功能結合后，一旦設備的狀態出現改變，那么設備就會自動告警。而在順序控制功能應用中，設備會直接將實時的圖像傳送到平臺。

3.2.2與決策分析相關的功能應用

這一類功能受到二維設計的限制，主要包含了無功優化、故障分析以及數據辨識等功能，不能夠為工作人員提供完整、有效、全面的信息，讓其做出最優的決策分析方案。為了解決這一問題，從時間、空間以及類別等方向對其進行深層次的功能挖掘，讓系統模型的信息更加全面。例如，在無功優化控制方面的應用，原有的功能只能夠展示出無功Q和電壓U之間的關系，在時間上的連續性不強，那么就可以加入新變量時間，就可以得到在不同時間范圍內Q與U的變化曲線，從而讓功能軟件自動調控無功補償量和負荷，確保母線電壓一直穩定在一定的范圍之內。

3.2.3與遠程虛擬操作相關的功能應用

利用虛擬現實和仿真技術建立遠程虛擬可視化運行平臺，實現設備虛擬控制、設備檢修以及運維管理等功能應用，同時對工作人員進行技能培訓考核，綜合提升變電站工作人員的核心素養，全面保障變電站運行的安全、高效。（1）三維仿真技術的操作環境有很高的沉浸性，使得操作人員獲得的感受和真實的運行環境相同，從而達到培訓、考核的目的。（2）電力事故發生時產生的巨大破壞力是三維仿真無法模擬出來的，三維仿真在現實數據的基礎上，對可能出現的事故進行場景模擬，從而給操作人員一定的參考依據，從而尋找出最好的應對措施。（3）因為電力培訓常受到環境、資金的限制，因此利用三維仿真技術可以模擬出實景，達到讓操作人員熟悉工作環境，提高其業務能力，以及增強對電力事故的分析解決能力，達到培訓的目的。

4結語

變電站的智能化發展，不但是電網建設智能化、信息化發展的重要趨勢，同時對于國家電網安全和電網行業的技術進步同樣有著重要的意義。智能變電站三維可視化功能的開發利用，在一定程度上節省了運行、維修的損耗，同時還大大減少了設備的功能損耗。對變電站實現經濟運行，并對其進行優化升級，極大地提高了變電站系統的經濟效益。同時增強電力系統的整體穩定性和安全性，對于智能電網的發展有著重要的意義。

參考文獻

[1]林志和.基于三維可視化的變電站高級應用功能研究[J].能源與環境，2018（06）：38-40.

[2]賈利英.基于物聯網與三維可視化技術的變電站智能輔助控制系統分析[J].通訊世界，2020，27（04）：147-148.

[3]方景輝，徐偉明，朱曉峰，王春新.基于物聯網與三維可視化技術的變電站智能輔助控制系統的研究與應用[J].電氣自動化，2012，34（03）：67-70.

[4]王冬青，李剛，何飛躍.智能變電站一體化信息平臺的設計[J].電網技術，2010，34（10）：20-25.