基于三维可视化的变电站运检技术研究及应用

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以一种基于三维可视化的变电站运检技术在的实际应用中，通过将变电站进行全站精细化建模，建设一个与真实变电站完全一样的虚拟变电站，并将变电站数据采用多种可视化方式在三维模型上动态展示，着力解决目前变电站监控系统不够直观、难以把握重要数据的问题。此外，通过Web浏览方式，实现远程巡视，大大减轻了运维人员巡视压力。

一、电站三维建设方案

变电站三维模型的制作，一般有以下几个步骤：对变电站进行激光扫描，生成点云数据；部分装置使用高清相机、无人机进行图像采集；使用三维建模工具制作模型；使用Unity3D工具制作动画；嵌入监控系统后台，实现数据交互。而在此次三维监控系统的建设过程中，为了得到更加精细的模型、更好的展示体验，采取了一些特殊的方案，主要有：采取精细化建模方式。设备建模精确到最小检修单元，如开关柜建模，精确到开关柜舱室、面板指示灯状态；GIS组合电器建模，精确到气室；单体采集装置，均独立建模。通过这种精细化建模，能够实现三维模型与运检作业相关联。

（一）三维模型关联变电站视频监控摄像头

通过增设固定点巡检摄像头，已实现全站无死角监控。站端增设视频分析服务器，对实时视频进行图像分析、视频动态分析。视频分析服务器会把分析的结果图像，连同摄像头ID，云台参数、聚焦距离等参数一并传给三维系统，经过运算，能够在三维模型上相应坐标上显示分析的图像、视频，并高亮显示。

（二）细化模型信息管理

使用多重关系模型，对模型进行关系树梳理，包括地理关系模型、子系统关系模型、电压等级关系模型等。巡视时，用户可以根据不同的分类条件，分别检视不同类型下的设备及数据。

二、三维展示的优势

目前的变电站辅助监控系统，主要采用光字牌、遥测曲线、组态接线图等方式展示变电站数据。而随着变电站装设的传感设备越来越多，数据量倍数增长，难免出现“一个界面堆叠太多数据”“一旦数据变化，检视人员眼花缭乱”“无法体现数据之间关联”的情况。而三维变电站模型，能够解决现在展示方案的痛点。

1.利用三维模型能做到故障点实际位置定位，能指导检修人员精准检修。

2.三维变电站模型是以空间为信息载体，符合大多数人的认知习惯。

3.三维模型中能够提供丰富的展示效果，包括闪烁动画、热点图、粒子效果、叠加图片视频等，能够更加直观地使运维人员注意到重点数据。因此，在顾家变电站改造项目中，选取建设三维变电站模型的方案，升级现有的变电站监控系统。

三、三维巡视方案

在三维监控系统建设中，深化三维模型与运检业务的联系，使运检人员能够实现远程巡视、精准检修。三维监控系统采用BS架构，使用Web方式，可以远程加载站端的三维模型，获取站端实时数据，实现对变电站的远程巡视。在此次远程三维巡检方案中，所能覆盖的巡视点包括：

（一）在线监测实时数据

变电站装设的在线监测设备，包括：GIS局放、开关柜局放、开关柜测温、变压器油色谱、机构机械特性等，主要通过采集局部放电、温度、变压器油中气体含量、机构动作曲线等数据，检测一次设备的状态。在线监测设备将数据传送给三维监控系统。三维系统会根据数据的类型，选择不同的展示方式，如：温度采用热力图方式，局部放电采用闪络动画，装置告警采用装置模型整体闪烁等。

（二）辅助监控实时数据

变电站安装的辅助监控传感器主要包括：温湿度传感器、SF6气体浓度、水浸传感器、风速传感器、门禁传感器、红外双鉴传感器、灯管控制器等。辅控主机把辅控系统数据传送给三维系统。三维系统会根据设备id及测点id，获取对应的设备与关联测点，调用相应的设备动画效果来展示相应的设备状态。

（三）轨道机器人巡检结果

机器人巡检系统已设定巡检任务，每天执行3次，按时读取各开关柜、GIS电器、保护装置的运行状态，并将结果推送给三维监控系统。三维系统解析巡视结果，解析出每个指示灯、压板、开关位置、表记读数，调用三维模型动画接口，把异常数据用闪烁动画的方式展示出来，使巡视结果一目了然。

（四）视频分析的结果

变电站视频监控系统开启图像、视频分析功能，分析包括表记读数、异物识别、人员闯入、未戴安全帽、工作违章、小动物识别、车辆、烟火、装置漏油等。若现场有异常情况触发了视频识别告警，视频系统会抓取告警图片，并连同触发告警的相机ID、云台参数传送至三维系统。三维系统计算云台参数，获取事件发生的真实坐标，在三维模型对应的坐标上以闪烁图片或视频的方式展示出来。

四、结束语

综上所述，传统的变电站巡视，需要变电站运维人员对所辖范围内的众多变电站进行逐一的巡视与数据收集，工作量繁重，且效率低下。而近年来，随着各种信息采集传感器、数据远传技术的发展，运维人员已经可以远程检视变电站的基本数据、图像，能够大大减轻巡视人员跑现场的压力。而随着计算机技术发展，各种数据可视化手段不断被开发出来，利用现在先进的可视化展示手段，升级变电站监控系统，提高数据的利用率，是很有必要的。