以构建宏观场景和系统联系为目标的换流站可视化管理

何烨勇，赵 明

(中国南方电网超高压输电公司广州局，广东广州510000)

可视化管理方法的“一目了然”、“信息直观高效传递”等优点，几乎在所有领域都可推行。但它没有固定的一套实施标准，属地性强。目前，换流站相关的VI标识规范设置、标准化建设、安建环标准、制度和流程上墙等可视化管理的部分基础工作已在直流换流站生产场所完成了。在此基础上，本文阐述了以构建宏观场景和系统联系为目标的可视化管理方法，探讨换流站运行管理实施“可视化管理”丰富和完善的内涵。

1 当前可视化管理存在的局限性

可视化管理本身并不是一套系统的管理体系或方法，需要管理者有效地结合生产现场实际，设计出有指导意义的被管理者乐于使用的可视化展示材料，为后者提供生产过程中必要的核心信息，才能通过“可视化”营造规范的生产管理秩序。已完成的换流站标准化建设、安建环建设都涉及可视化管理的范畴。可视化管理的主要功能包括:显眼的设备标志牌区分设备;以划线明示设备区域、导向物流、人流;物资定置管理;禁止、警示、指令类标志提示该做和不该做事项;塑造统一规范的企业形象。

但是，以告诉观察者“该”和“不该”为核心的可视化标签、标识，存在一些明显的局限性:

(1)在多次视觉冲击后产生视觉疲劳。通过划线区分不同设备间隔的生产区域，习以为常的运行人员未必能在屏柜密集排列的继保室内快速辨认不同的设备，或者在相同极、相同间隔的两套冗余设备中辨认出需要操作的设备。

(2)容易对设备的标识产生依赖。如:用同一种颜色的油漆为同一间隔的刀闸上色后，假设该间隔的母线侧刀闸拉开，若运行人员简单地依赖颜色来区分设备停电，这样会带来误判——母线侧刀口也处于停电状态，实际却带电。

(3)难于升华成自主管理、自我控制。由于对现场的标志只是对最终的结果进行规范，执行者并不真正理解为什么要这么执行，而很多情况下遵照执行和违章执行，从结果看并没有不同，削弱遵章执行的权威性。

(4)缺少对支撑运行工作的工作要求、技术总结和经验梳理等内容的有效展现。

2 构建宏观场景和系统联系的换流站可视化管理介绍

换流站运行人员只有在充分了解设备物理结构，能在脑中“组装”出设备、设施，建立起设备单元间逻辑联系的基础上，才真正懂得换流站运行管理工作的具体意义，理解并掌握进而执行繁琐的安全措施和流程。由此提出以构建宏观场景和系统联系为目的的换流站可视化管理理念，并以此为导向开展现场实施。

宏观场景是指观察者身处位置的空间逻辑信息。针对直流换流站，宏观场景可以是一个设备间隔、一个建筑设施的整体结构、房间布局。

系统联系是指被观察对象所在的系统及其在系统中作用的信息。针对直流换流站，系统联系可以是某个重点元件所在的控制保护全回路及该元件在回路中的位置和作用信息。

该管理方法在实施过程中不对设备、设施、作业的“该”和“不该”等用标识、标线进行强行的区分，通过宏观场景和系统联系相结合告知事物的“内在表现”，向观察者提供认知模糊区域的对照材料，杜绝认知不清下的盲目行为，引导其作出准确判断。

3 实施方法

构建宏观场景和系统联系，是对支撑运行工作的图纸、设备技术资料、规程制度、作业指导书、风险评估等进行逐一梳理、融合，提炼出管理者最想让观察者知道的核心信息，通过设计可视化图形、图片、表格等对核心信息进行再呈现，向观察者传递关于空间位置逻辑、设备设施结构、系统拓扑和联系、工作要点信息，从而避免凭记忆判断，凭印象作业。在实施过程中，三维绘图技术的运用、系统全回路图的绘制是重要的技术支持手段。

3.1 一次设备接线三维间隔图

以一次设备的一个间隔为对象，利用三维绘制技术，制作设备间隔图。确定观察者的视角点，对照面向间隔图时本设备间隔的母线、开关、刀闸位置，绘制全间隔的设备场景。对照使用各相色绘制母线、引线，地刀用黑色绘制，其他设备颜色与实际相近。为加深观察者对设备场景的直观印象，将建筑物墙面、龙门架构等支撑设施使用透明化处理。如此，将设备间隔所有设备空间布局、相互联系呈现在运行人员面前，从而将一个设备间隔的概念刻在观察者的记忆中。围绕三维间隔图，利用表格罗列主设备基本参数、针对本间隔的风险提示和操作注意事项。

3.2 重点设施、建筑物的三维图

换流站重点设施和建筑物是直流输电设备的载体，主要包括:阀冷室、工业水池、生活水池、电缆夹层、复杂地下设施、各低压配电室、继电器室。此类设施和建筑物的隐蔽工程部分是运维工作的死角，容易留下隐患，如:不了解电缆夹层与阀冷泵坑构造，就难以对暴雨天气下阀冷泵坑雨水倒灌有所防范。

因此，对于重点设施、建筑物需绘制以下几种三维图:

(1)重要设备间的三维定置图。阀冷室、主控室、低压配电室等空间内设备林立，立体分布，从开始接触到熟知位置和作用，往往需要长时间对空间内设备的观察、核对、记忆的过程，而且容易出现偏差。通过三维图，以观察者的视角绘制空间整体布局，所有设备的位置信息以立体直观的方式进行传递，解决平面图、原理图难于记忆的问题。

(2)主控楼电缆夹层的三维结构图。用不同颜色突出电缆沟道与电缆夹层、排污蓄水池、阀冷室泵坑、潜水泵和其他应急物资摆放位置，便于理解同一建筑设施内各功能区域的相对位置，由此向运行人员传递以下信息:电缆沟道如何与电缆夹层连接;阀冷泵坑排水口与电缆夹层的落差，电缆夹层进水会否导致阀冷泵坑倒灌等。

(3)工业水池、生活水池三维图。此类表向观察者阐述:各水池的尺寸数据与立体结构，生活水、工业水、消防水取水和回水管相应的位置，水源的来源与接入各水池的位置，各类用水取水管的相对位置。

3.3 功能信息对照表

二次设备运行管理的难点，首先在于人员对二次设备单个元件的功能、元件之间的物理及逻辑联系不清晰。现场张贴功能信息对照表能够对二次设备实施可视化标识:

(1)二次屏柜功能信息表，对屏柜单个层架的硬件板卡拍照并在图片上编号;通过竣工图纸、软件图、出厂说明书核实每一块板卡的功能，板卡每一根硬接线、光纤、端子排插的走向、所传输的具体信号、通断状态对系统的影响，板卡信号灯的意义;以单个层架照片所标识板卡编号为索引制作可视化表格汇总功能信息。

(2)一次设备端子箱功能信息表，对端子箱内正面进行拍照;对端子箱照片中的继电器、按钮、表计、空开、辅助接点等进行标注编辑;对一次设备的就地操作进行风险提示和警示。

3.4 重点回路的全回路图

对于重点回路需绘制全回路图，包括如下几类:

(1)互感器全回路图。将电压互感器、电流互感器二次侧全回路进行绘制。从二次线圈及其所带负荷全回路所经过的屏柜、空开(电压互感器回路)、连接不同设备的电缆芯压接端子。要体现一个线圈所带负荷的串、并联关系，以及同一互感器不同线圈所带负荷的不同。还要用不同颜色区分源头位置、中间经过屏柜以及最终形成回路的屏柜。

(2)二次屏柜和一次设备端子箱电源全回路图。从本屏柜出发，向前追索每一个空开的电源来源，直流空开直至直流分屏内负荷空开，交流空开至站用电400 V母线;向后查找每一个空开供给电源所到达的板卡位置，对于环网形式的交流回路，则继续标识电源去向的下一套屏柜。在一张图中绘出上述回路，标识回路经过的元件和串、并接端子，并用不同颜色区分源头位置、中间经过屏柜以及最终用电的板卡。

(3)保护压板电位回路示意图。结合在不同投退状态下，不同类型压板上下电位进行全面梳理的基础上，归类这些压板在退出状态下，上下端所呈现的压板电位。针对每一个厂家、每一类压板上下端呈现的电位状态，查找该电位的来源。以广州换流站为例，共梳理出5类型的压板。针对每一类压板，分别通过示意图的形式，从屏柜的直流电源开始画出:压板电源回路经过的压板、控制保护装置，保护装置相关功能投退(以开关接点标示)引起压板电位状态的变化，不同保护装置、保护压板之间存在的串联关系。

(4)换流变油路图。利用示意图将油枕分成本体和分接开关部分，换流变冷却器油路分解成进、出油部分，本体顶端和底部油路循环部分，对每一部分油路用不同颜色进行完整区分，阀门、油流继电器位置在油路示意图中标识。对阀门在运行中能否关闭，关闭阀门的影响附加警示和提示信息。以单独的表计、继电器为主线，对非电器量保护的表计、继电器、机械装置外观和能提供重要信息的观察部位拍照标注。结合继电器动作原理，梳理实施的反措对非电器量保护的投跳闸、投信号进行说明。绘制非电器量保护告警信号、跳闸出口全回路:从装置的辅助接点出发，信号接线途径的所有屏柜、目标屏柜及接线端子号，程现控制保护系统接收到告警、跳闸信号的传递方向，即保护装置汇总跳闸信号后，统一出口至开关跳闸线圈(标识端子号)，或通过测控屏CAN网送出信号的逻辑关系。

3.5 重点辅助设施系统图

换流站辅助系统和输变电主系统紧密联系。空调系统、火灾告警系统、给排水系统都对保证主设备平稳运行起着举足轻重作用。空调系统为阀塔的运行提供良好的环境，火灾告警系统便于火警的极早期发现，给排水系统影响着汛期换流站的正常运行等。相对主设备这些系统的知识相对简单，但需要从整个系统的角度来把握、精通，方能在应急处理时有较好的综合运用能力。只以手册、规程描述说明这些系统，运行人员容易将其理解成是非主要的，忽略其对主设备运行的潜在影响。利用可视化的系统图将辅助系统进行梳理，把不同的辅助系统从换流站的整体概念中剥离出来，向观察者展示独立的某一系统全貌，使对应系统的运行维护信息脉络清晰、印象深刻。

(1)给排水系统图。以换流站平面定置图为基础，使用不同颜色的线条，标识生活给水、工业给水、消防给水、雨水排水、事故油池收集等管道和沟道设施。对管道、沟道设施的井盖在图上进行编号标注，在现场则装订与系统图标识一致的编号牌。在水泵房，用不同大小不同颜色管道图绘画给水系统的核心部分结构。在消防雨淋阀系统处，设置雨淋系统供水图，对雨淋阀的释放、复归操作制作提示说明。

(2)消防系统拓扑图，帮助人员理解全站消防探测元件、探测系统、消防灭火联动系统各部分之间的组网方式及逻辑联系。GPS对时系统全拓扑图，展现主备时钟系统所对应的全部二次设备。总结GPS故障现象及影响制作信息卡说明。

(3)室外照明全回路图，展示每个室外照明控制箱对应供电回路及室外灯具。图上对每个灯具编号标识，现场灯柱处装订与系统图标识一致的编号牌。制作控制定时器使用信息卡。

3.6 设备的归类展示

同一种设备或元件的不同类型进行归类说明，促进运行人员以换流站整体布局的方式，了解设备或元件在全站设备中的配置分布、实物外形、和工作注意点。通过现场宣传牌，把设备基础的、准确无误的信息进行传递。形成对设备最直观的的认识和理解，从而为更深入的设备运行维护技术探讨奠定基础。让建立在设备之上的条条框框的规程、技术文档、运行规定等有了很好的承载点。如全站设备末屏归类展示:对全站该类装置分类进行外观拍照，对能提供重要信息的观察部位——接地端，进行标注说明;对预试过程中如何使用该末屏接地位置进行说明。

3.7 创新形式的警示牌的使用

以漫画形式展现的安全生产注意事项。通过梳理日常工作中的基本要求，结合运行人员所理解的生产场景，绘制出生动而有趣的漫画场景，将严肃生硬的规程制度，以更人性化、更具有人文关怀的漫画形式，传递给每一位员工。其感受到的是轻松而有温情的教育，减少抵触情绪。

4 总结

以构建宏观场景和系统联系为目的的换流站可视化管理实施过程，是对换流站设备、设施基础数据进行核对、整理、汇总、发布的过程。主设备方面，在就地提供更多准确的可供参考的空间、物理连接、逻辑关系信息，使每项主设备作业都有触动实施人员思考的提示或警示;辅助设备方面，能完整地呈现各部分系统的原貌，解决了不同人员在遇到相同问题时重复翻查各类规程文档的矛盾。该法是对深化换流站运行可视化管理的积极探讨，在广州换流站的实施效果良好。

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