研发变电站三维可视化信息系统

袁毅

摘 要：变电站三维可视化信息系统的发展迅速，已经开始把三维虚拟技术与变电站现有系统信息进行高效集成，其中包括实时监控系统、火灾报警系统、安全防护系统等，做到了变电站信息的多维化展现，改变传统的二维离散信息的落后局面，使变电站安全性与监控水平得到大幅度的提升。

关键词：三维虚拟变电站；可视化系统；三维建模

1 变电站的发展现状

随着社会经济的发展，我国对能源的需求量也在日益上升，致使变电站的数量以及规模逐年增长。于此同时无人值班变电站和数字化变电站的技术创新和研发成为了目前变电站的发展方向和目标。现在大多数变电站为了提升其安全运行的管理水平，已经可以通过各种自动化设备进行对变电站的日常操作和安全监控。虽然变电站的技术已经相对先进，但部分信息系统的展示还停留在二维上。而且存在以下几种问题：

（1）其显示信息的方式不够直观，不够清晰直观的显示变电站里出现的具体现象，如变电站现场的线路、设备停放的位置、摆放方式和交叉跨域等等展现的都不够直观。为了提升故障出现时的处理能力、施工效率以及安全管理能力，除了对检修方案的制定、工作人员的合理安排等要求较高外，三维展示的研发也是非常重要的因素，其可以直观的显示现场的情况，给工作人员和检修人员带来很大的便利和技术支持。

（2）目前大多数用户对设备的内部结构了解不够全面，无论是二维甚至是三维变电站展示信息平台都无法展示其内部的结构，所以在其出现故障时，对检修人员来说故障诊断非常困难。

（3）就现在而言主要还是缺少一体化的多维展示平台，变电站所产生的大量数据和信息都是以离散的方式展现出来的。管理人员对三维物理模型、二维逻辑、运行状态、制造信息等信息不能够高效直观的进行浏览，例如，设备管理子系统主要是用来显示主变的台账信息，而实时监控系统则是展示设备的实时数据。因为目前变电站信息展示的不够全面，使得变电站的 管理效率不太理想，导致新人上手的难度非常之大。

2 三维变电站可视化系统

三维虚拟数字可视化系统是三维虚拟变电站数字可视化信息系统的目标，如果可以将三维虚拟与数字可视化技术和变电站目前的系统与信息完美的结合起来，最终实现变电站信息的一体化多维展示现象，就会为变电站的运行与管理提供更大的服务。

要想国家电网智能化得到更大的发展那么变电站的智能化发展与研发就是其中最基础的部分，其先进程度直接关系到国家各个电网的安全运行控制、数字化变电站、电力光纤通信、信息化工程等诸多个方面。智能化电网属于一个完整的信息系与基础设施系统，其主要作用就是对电力资源和电力运营进行实时监控，从而完成提高电网公司的管理水平、电网可靠性以及对电网的服务水平，主要包括对数据的处理有数据的采集、信息的集成、分析优化以及信息展示等主要部分构成。其主要针对的是对变电站智能化的信息服务和信息构架的需求，然后对多个数据进行采集获取，利用三维虚拟将信息转换成媒介，最终把变电站的各个数据与信息直观清晰的展现给用户，并且还有综合查询和对比分析等基本功能，达到变电站数字可视化的服务平台，为工作和管理人员进行服务，同时也为变电站的数据分析与决策优化系统提供平台。

变电站运行管理和远程监控的主要途径就是三维虚拟变电站的数字可视化系统，在变电站的立项、制造与安装、运行、检修、改造、报废等过程中所存在的各种数据和信息都需要进行可视化。国内对于三维虚拟变电站的可视化早就已经开展研究工作，还发出了三维虚拟变电站的设计软件，例如国内的博超、西方国家的AVEVA等，而且早就已经在变电站基地进行试验与应用，有这些软件的开发为变电站三维设计提供了有效的技术支持。

3 三维建模的构建

利用一体化的虚拟三维模型来解决三维虚拟变电站可视化管理与监控系统的数据与信息集成问题，以此来完成变电站信息、资源和业务模型之间的相互操作目的，为了能够实现这个目的，大部分都会选用本体元建模方法，本体元建模方法是利用软件工程中具有抽象的、标准的、网络共享的信息模型，用其来展示变电站中的主要机械设施，主要是和电力运行相关的设备。因为它的編制原理，和本体元建模的很像似，所以大部分都会用UML和RDF（S）对其进行建模，给变电站设施数据集成提供理论性指导。变电站的虚拟三维模型进行分层是在三维虚拟变电站可视化管理和监控系统在公共信息模型的基础上进行的，以达到具有方便的、灵活的展示继续分块和系统，最终完成多元数据现场可视化作用，其中含纳很多数据场，例如设备基本设计和制造信息、运行状态信息、检修维护信息、设备现场位置信息、设备管理信息等诸多信息。在一个或者几个窗口中将这些多元数据场分析、整理结合在一起，其基础就是多元数据场的场景数据组织，数据场中其诸多数据实时显示技术，是变电站工作过程中信息可视化交互功能的研发基础，最终实现在参数化模型库进行变电站三维建模。

在变电站中集成三维点云数据模型以后，利用变电站中主要设备的设计制造图纸就可以对其进行三维模型的构建。建模过程中，将模型用自动分段处理，再将扫描好的点云图中抽取其中的部分点云，构成设备或者设备中的部件，最后自动匹配。

4 结语

目前我国变电站数量庞大，数据集成与可视化浏览的需求也在逐年增加，研发变电站三维可视化信息系统任重而道远，其前景广阔。其有效的提高了集成控制中心信息的查询手段，以及数据的准确率，为无人值班变电站提供更安全、可靠的服务模式；同时电网公司的各级管理人员可视化信息浏览手段也得到相应的提高。大大的方便了变电站的操作和检修人员、管理人员和负责人，他们可以更直观地以三维模型的方式了解变电站的实时信息。

参考文献

[1]冯代鹏，胡炎，邰能灵，等.地下变电站虚拟现实仿真系统的研究[J].电力系 统保护与控制，2010，38（11）：90-93.

（作者单位：长春市供电公司）