变电站智能三维运检平台开发与应用研究

余土忠 郑明富 崔元旭 吕立帆 邓宁

摘  要：变电站的工作内容就是将发电厂发出来的电能，通过升压变压器将其电压升高，以高压电的形式进行输送，快到目的时，再用降压变压器将电压降低，以民用低压电的形式输送给用户。因此其在我们日常生活中发挥着非常重要的作用，随着互联网技术、科技技术的发展，变电站的各个设施也往智能化方向发展，其中智能三维运检平台的建设，其能够模拟变电站的生产操作，直观地看到每个设备的属性、位置以及信息等，提高了变电站的管理效率，也为变电站的决策提供平台支持。因此该文以此为背景，对变电站智能三维运检平台开发与应用展开研究。

关键词：变电站  三维运检  虚拟现实

中图分类号：TM63    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）02（a）-0031-02

目前我国电网的规模在不断扩大，由此每年的运维检修工作任务也不断加重，在加上恶劣天气、自然灾害的影响，让电网设备长期处在一个恶劣的运行环境，给变电站的工作带来了极大的挑战。智能三维运检平台的应用，有效地对变电站的工作进行了模拟，实施监控每个设备、环节的工作，满足了供电安全、可靠的需求，也提高了变电站的工作效率。因此該文对于变电站智能三维运检平台开发与应用的研究具有非常现实的指导意义。

1  变电站智能三维运检平台的开发背景

变电站的工作内容是一个庞大而复杂的综合体，但是其可靠性、安全性非常重要，这就对变电站的设备有着非常高的要求，其必须要不断地提高其稳定性，才能保证人们的供电需求。而智能三维运检平台正是利用了科技技术来对变电站的设备进行实时的监控、跟踪，将其工作内容进行了模拟，以直观的形式来让人了解到供电的实际情况。这种方式即还原了变电站的工作内容，又实现了数据共享，因此其开发、应用有着非常现实的意义。

2  变电站智能三维运检平台的总功能设计

变电站的智能三维运检平台主要是利用了物联网、云计算、大数据、无人机等技术，来对变电站的工作进行实时检测，其具有实时、可视、移动以及互动等特点。根据变电站的实际情况，主要分为信息检索模块、三维测距模块、信息显示与管理模块、模拟功能模块以及三维场景漫游五大模块。并且功能模块下还有很多个子模块，如功能有三维浏览、空间分析、规划设计、安全生产、应急救援、调度信息等。

3  变电站智能三维运检平台的功能模块设计

主要有五大模块，即信息检索、三维测距、信息显示与管理、模拟功能模块以及三维场景漫游。

3.1 信息检索模块

信息检索主要功能就是检索，其可以实现总平面跟设备之间的双向检索，还可以根据设备信息表查找不同的设备，而且还可以根据查到的设备，检索其相关信息，如参数、图纸。此外其还可以实现主接线跟设备之间的双向检索，就是由主接线点检索设备的属性，或者由设备的属性检索主接线。同时还可以实现变电站三维模型跟设备的互相检索。

3.2 三维测距模块

该模块的功能主要就是测距，分为手动测量、自动计算两个小模块。其中手动测量就是对一些特殊的部位进行单独的测量，然后将数据进行存储。而自动计算就是自动显示距离，如两个物体之间的最短距离、电气之间的距离、设备的高度、道路的宽度等。

3.3 信息显示与管理模块

信息显示与管理模块，该模块的功能主要就是按照电压等级、设备类型以及供应商来对全站的信息进行汇总，如设备参数、总平面指标、主接线等，信息都是实时显示的。并且该模块中，还会对全站的图纸进行管理，提供查询服务，还可以利用三维变电中的摄像头，调用变电站的实时场景。此外，导出的信息可以以Excel表格形式出现，还可以以XML形式出现。

3.4 模拟功能模块

该模块的主要功能就是对变电站进行模拟。模拟变电站的扩建，如地点、需要的设备、地标、结构、支架高度等。模拟变电站的设备操作，如断路器、隔离开关等，以此来让人们实时地了解变电站的信息。在制作过程中，模型的高度单位为“米”。模型的轴心点需要统一。每一个模型都是独立存在的。在满足模型细节要求的基础上，尽可能地减少模型的面数。如果模型是重复利用的，需要建立模型库进行储存。模型不要有漏缝、废点，也不要有共面。质量要满足各个精度要求，如几何精度、属性精度、时间精度等。不同的三维模型其集成关系要准确。

3.5 三维场景漫游

设置自定义漫游路径，让工作人员更好地了解变电站的基本情况，如设计工艺、规模等。并且为了能够仔细观察变电站的实际情况，该动画还设定了像素、帧数、漫游镜头、速度、时间等，这样工作人员可以通过模拟场景，任意暂停到需要的位置，然后分析问题，发现问题，并及时地进行修改，节约了成本。

4  变电站智能三维运检平台的开发及应用

4.1 硬件开发及应用

变电站智能三维运检平台的硬件部门由5个专业室组成。其运检指挥室、生产值班室、状态管控室、大数据分析室以及灾情检测预警室。

运检指挥室主要是对变电站的设备检修进行管理、制定检修计划、分析作业现场风险、调配生产资源等。生产值班室主要是负责监视500kV以上的交流变电站设备运行，负责监视220kV换流站设备的安全隐患、负责变电站设备异常上报等。状态监控室，负责所有的异常现象，对变电站的输电设备的运行进行跟踪、分析、决策、预警、以及处置等。大数据分析就是根据平台的建设对设备的运行、风险、故障、寿命等进行监督、分析，以此来方便做好风险预警工作。灾情监测预警室，主要是负责对灾害的预测、对灾害数据分析。

4.2 软件的开发及应用

（1）运检智能分析管控系统。

该系统主要有四大业务，即信息汇集、预警研判、过程管控、生产指挥，由此建立4个专业的模块，即指挥、输电、变电、换流，这4个专业模块又包括30个子模块。其跟14个外接系统横向集成，实现了对变电站进行GIS实时监测与显示。

其四大业务中，信息汇集包括设备信息和生产信息，其中设备信息就是设备的属性、生产信息如设备异常、调度、预警等。预警研判主要是对预警数据进行检测、发布，如一些环境预警、设备异常预警以及电网运行风险预警等。过程管控就是对变电站的日常生产业务过程进行管控，包括检修、专项排查、日常巡检等。生产指挥就是对变电站作业进行跟踪、记录，然后由运检部制定各种报表，直观地将电网的负荷、潮流、设备、地形等数据实时地呈现出来。

（2）配电网大数据分析平台。

将其外接运检智能分析管控系统，跟其生产业务、调度业务相结合，可以自动地分析出，电路故障、低电压检测、线损情况。这样就能让人直观地看到配电线路的运行状态，可以看到全景，还可以监控、分析。并且当工厂的设备、造型发现变化后，相应的布置、尺寸也会自动地跟着变化。此外，当某个动态运行参数超过设定值时，系统设置的三维模型就会自动改变颜色，并且不停地闪烁，以此来预警。

5  结语

综上所述，变电站智能三维运检中心的开发和应用，实现了将变电站的工作以三维模型的形式，直观地呈现在人们目前。其既可以将变电站的设备实现全景化，还实现了变电站设备数据分析智能化、生产指挥集约化的目的。并且实时监测变电站的设备运行、数据，提前做好预警措施，既提高了设备的稳定性，又提高了变电站的工作效率。

参考文献

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