变电站三维实景的检修预演平台的开发应用

叶海峰 宋祥春 陈存林 张炜 刘路登 李顺 李有亮

摘 要：变电站三维实景的检修预演平台，是为了提高电力检修推演过程实景化、精细化、可视化程度以及安全防护水平而研发的。它是基于变电站三维实景的检修推演平台，通过融合空间测量、吊车/登高车/卡车作业、设备拆卸吊放、设备装配、安措布置等功能，提供基于整个三维实景的变电站检修过程全程精细推演。变电站三维实景的检修预演平台实现了变电站检修点危险点的推演、检修安措的预演和吊车作业的预演。变电站三维实景的检修预演平台可用于检修人员真实场景的模拟培训、检修方案的可视化制定、检修操作过程的逼真预演，它可以提高变电站检修操作的人员及设备的安全性，从而为变电站安全运行提供了有效的安全保障。

关键词：变电站 三维 检修预演

中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（c）-0035-02

1 平台应用背景

变电站是我国电力系统重要的组成部分，变电检修是对电力系统的可靠性进行一次预防性检测与维护。变电检修工作存在一定的安全问题，有可能对检修工人和生产设备造成严重威胁。

电力系统检修过程的复杂性以及过程管控的安全性要求对检修过程的计划管理、作业方案、施工顺序、风险管控等方面提出了更精细化的要求。传统的计划性管理方式在精细化、安全性、可视化方面存在以下不足。

（1）检修方案主要以开票、文档形式开展，缺乏空间实景支撑，方案的制定与实施对人员经验依赖性较强，效率不高且存在人因失误风险。

（2）检修过程主要以简要文字描述为主，难以对具体设备、具体动作形成精细化推演或说明，方案的现场指导性有待提升。

（3）缺乏与检修过程具体动作精确匹配的风险点管控措施，对检修过程的风险管控与防范上不够精细。

基于三维实景的检修推演解决方案，通过融合空间测量、吊车/登高车/卡车作业、设备拆卸吊放、设备装配、安措布置等功能，提供基于整个三维实景的变电站检修过程全程精细推演，支持人员培训、可视化方案制定、过程模拟和风险管控，提高检修推演过程实景化、精细化、可视化程度以及安全防护水平。

2 平台预演具体内容

2.1 平台上对变电站检修点推演危险点预测、预控、预防

变电检修工作的场地是安全问题的一个重要来源。工作场地所具有的高空、带电等特点对工作人员人身安全产生巨大威胁。在检修的工作场地，很多设备是带电的，有的甚至电压很高。如果发生失误，检修工作将会严重威胁员工的生命安全。变电检修工作需要根据电网运行中存在的不安全因素，事先做好风险的防范工作。提高变电工作人员对工作中危险点的分析能力。在检修工作过程中，员工要对变电站的危险点进行分析，将危险扼杀在萌芽状态。对现场危险点进行预测、预控、预防，只有防范措施到位，提高控制现场的能力和水平。

基于变电站三维实景的检修预演平台可以实现在逼真场景中进行对危险点的预测、预演，继而实现在现场作业时有效地预防、预控。

（1）基于精确坐标的三维激光点云建模技术，1∶1真实还原变电站场景，场景中的每一个电气设备均有精确的空间坐标。

（2）为电力系统定制的三维引擎与实景建模技术进行无缝融合，通过系统下发的指令，反向定位三维场景中的电气设备，直观地展现设备所处场景位置和外观，以及直观地了解设备周边环境。

（3）平台中任意点与周边带电设备精确测距。

2.2 在平台上进行变电站检修安措预演

现场检修时要做大量的临时围栏，而且检修人员进行检修时，人员分散，设备分散，不利于管理和监护。在基于变电站三维实景的检修预演平台可以对各种停电模式下的围栏的使用进行预演，可以设计出最直观最合理的安措方案，使得现场人员能清晰地围出停电范围，确保现场人员安全。

平台还支持在场景中布置标识牌、围栏等安全措施，支持从场景中调取安措布置方案。调取预先导入的预设安措方案后，所调取的安措方案中的内容融入当前三维场景。

安措布置可以与设备吊装/吊放过程相结合，包括拆除设备/部件的围护与标识、预先进场设备/部件的围护等等。

场景中的所有安全措施均可在左侧列表中集中显示，支持从列表到三维场景的快速定位。

（1）将所有安措所用的工器具建模（围栏、红幔布、在此工作牌、警示牌、警示带）。

（2）所有安措模型添加好之后，可以将做好的安措导出图片（或有分享链接），以便将正确的安措情况传达给相关执行人员。

2.3 吊车作业

变电站的现实场地能否进行吊车作业，可以在平台中进行完全模拟。平台支持5种测量模式，包括手动测距、对地测距（测量对地高度）、角度测距（三点角度测量法）、设备测距、模拟作业。模拟预演在三维场景中可添加吊车等大型工器具，进行现场模拟作业仿真，在场景中可任意调整吊车的位置，吊臂的伸展，角度的调整，对现场模拟作业距离等因素进行精确评估。

①平台车辆库中分为登高作业车、吊车和载重卡车，场景中可调用多台多型车辆。支持基于三维场景的登高车、吊车、载重卡车的模拟作业，包括从车辆库中调取車辆模型、在三维场景的车辆进退转弯等操作、吊车臂/作业平台操作、空间距离检测。场景中放入、删除车辆后，车辆列表中同步更新，点击具体车辆可快速定位至以该车辆为中心的三维场景，同时调取该车辆的操作面板。

②吊装作业时，在吊车到位后，可执行自动到位将吊臂自动精确移动至起吊点上方，点击起吊后，吊钩自动放下并与设备/部件挂接，自动吊起，然后可基于车辆操作面板进行下一步支持车辆作业的第一观察视野（无操作，仅观察）。

③支持设备的吊装与吊放，包括对设备整体和部件的吊装、吊放全过程模拟。吊装过程中，支持全场带电状态的直观展示与带电状态的设置。对于起吊、吊放的末段过程的吊臂精确到位，可通过算法自动实现。对设备/部件吊起过程中，可以实时通过地面投影判断是否满足吊放条件。

3 平台应用意义

随着变电站智能化的程度越来越高，越来越多的变电站实现无人值守，检修人员对变电站的实景情况越来越陌生。变电站三维实景平台是将最新的三维空间坐标实景彩色点云激光雷达扫描技术引入电网设备管控中，打造电网感知融合智能生态圈，建立交互性好、即视感强，沉浸式、真实精确的电网三维实景智能平台。基于变电站三维实景的检修预演平台为变电站运维尤其是变电站检修人员、管理人员人力不足、日常巡检内容多、频率高、作业劳动强度大提供了有效的解决方案。

参考文献

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