三维可视技术在变电站中的创新应用

杨晓婷

摘 要：随着变电站管理智能化水平的提高，对变电站人身安全智能化预防和管理也提出更高的要求。通过预防和管理，减少突发事件可能产生的人员伤害，防止变电站作业过程中发生人身伤亡事故。目前变电站安全管理的主要目的是杜绝误操作导致的人身伤亡事故，主要手段是在现场设定作业区域围栏，运行人员通过视频监控整个施工作业过程，但是这种方式对人员依赖程度较高，无法对风险做到及时发现和实时提醒。如何更好地利用现代化的设备及技术，智能直观地进行人身安全管理，成为亟待完善的发展需求。基于此，阐述智能变电站高级应用功能发展方向，变电站可视化功能应用，包括与实景相关的功能、决策分析相关的功能、远程虚拟操作相关的功能。

关键词：三维可视技术;变电站;创新应用

1三维可视化技术综述

可视化技术就是针对人类大脑中某种图像的心智处理过程，通过可视化技术能够将计算机中的数字信号进行转换，并形成图形以及图像，从而让使用者能够更加直观地进行观察，了解到以往无法真正看到的事物。而且通过可视化技术还能够完成视觉交互，因此可视化技术的核心内容便是原始数据信息的高速转化以及可视化建模。在可视化技术中，以计算机可视化为核心的三维可视化可以利用三维的方式对客观事物进行准确判断，因此在科学领域中能够发挥出非常重要的作用。三维可视化建模在使用过程中，可以为对应学科提供非常多的帮助。而在动画设计中利用三维可视化，则能够有效提高视觉冲击力，从而提高动画口碑。因为三维可视化自身具有的泛用性，所以同样能够在水利水电工程中发挥出自身应有的作用，从而有效提高工程质量。

2智能变电站高级应用功能的发展方向

如今的变电站在各种技术的加持下，已经开发出了很多的功能，在变电站的故障检修方面发挥了重要的作用。但是受到二维设计的影响，其在信息展示和逻辑分析层次的相关功能都没有完全被开发出来。类似于顺序控制、智能告警等功能并没有充分利用辅助控制系统的相应功能，在信息应用方面比较浅显。为了解决以上问题，文章主要从三个方向来对变电站的功能發展展开分析。（1）与实景相关的功能，可融合辅助控制系统的多维实景信息来达到顺序控制，让设备的多维监测数据能够实时地传输到系统，实现多维信息的可视化监控。（2）与决策分析相关的功能，从多个层次对原有的功能进行深入探究和拓展应用，让其模型内容变得更加丰富，同时其展示的信息也会更加丰富和全面，使得调控人员能够有更多的信息对其进行更加有效的分析和决策。（3）可视化运行管理平台的构建，利用平台可以更加有效地进行远程可视化操作，以及进行日常巡检和事故预演方面的训练，从而综合提高变电站工作人员的自身素质，以及提升变电站的运行效率和质量。

3智能变电站可视化功能的应用

3.1功能配置原则

智能变电站利用一体化的监控平台，在满足三维可视化的前提下，能够使不同功能间的数据进行有效的汇集，在原有功能的基础上，对模型和具体功能进行深层次、多角度的开发应用，从而帮助变电站更好的建设和管理。对其功能的配置需要满足一些配置原则，从而让功能的配置更加科学、合理。首先是稳定性原则，配置的功能不能够影响变电站的正常运行，在此基础上，对于一些应用不够成熟的功能软件，可采用分阶段配置的方式，把功能配置对变电站的影响降到最低，保证变电站运行的持续稳定。其次是适用性原则，应根据变电站的具体情况，选择配置不同的功能。再者是确保功能的通用性，尽量确保同一类型的变电站配置相同的功能，以便能够进行统一管理，从而提高变电站的运行管理效率。最后是分区原则，确保不同的功能要有不同的安全分区。

3.2三维可视化功能的分析

3.2.1与实景相关的功能应用

这一类功能的应用比较广泛，如智能告警、设备状态监控、安全防护等，在可视化应用方面存在一个共同点，那就是都要和站内的图像监控系统互动实现信息的扩展，从而达到各类实景的可视化应用[3]。在这方面的应用是因为安全分区的不同，以及通信规约的不一致，最后导致相互间的信息交互比较困难。从串口通信方案和IEC61850通信方案进行比较分析。从安全性来讲，前者的安全性较高，该方案不影响其他系统或装置。后者是利用网络来通信，存在一定的安全风险，该方案需要配置防火墙。从配合复杂度来进行比较，后者比较简单，直接利用现有的规约就可以，而前者需要另外开发扩展规约，比较复杂。从通用性来讲，后者的通用性较好，因为直接利用通用规约，不受到厂家或者工程的限制。而前者的通用性较差，因为受到不同厂家的影响。综合分析，后者比较好。当实景类高级功能和图像监控功能结合后，一旦设备的状态出现改变，那么设备就会自动告警。而在顺序控制功能应用中，设备会直接将实时的图像传送到平台。

3.2.2与决策分析相关的功能应用

这一类功能受到二维设计的限制，主要包含了无功优化、故障分析以及数据辨识等功能，不能够为工作人员提供完整、有效、全面的信息，让其做出最优的决策分析方案。为了解决这一问题，从时间、空间以及类别等方向对其进行深层次的功能挖掘，让系统模型的信息更加全面。例如，在无功优化控制方面的应用，原有的功能只能够展示出无功Q和电压U之间的关系，在时间上的连续性不强，那么就可以加入新变量时间，就可以得到在不同时间范围内Q与U的变化曲线，从而让功能软件自动调控无功补偿量和负荷，确保母线电压一直稳定在一定的范围之内。

3.2.3与远程虚拟操作相关的功能应用

利用虚拟现实和仿真技术建立远程虚拟可视化运行平台，实现设备虚拟控制、设备检修以及运维管理等功能应用，同时对工作人员进行技能培训考核，综合提升变电站工作人员的核心素养，全面保障变电站运行的安全、高效。（1）三维仿真技术的操作环境有很高的沉浸性，使得操作人员获得的感受和真实的运行环境相同，从而达到培训、考核的目的。（2）电力事故发生时产生的巨大破坏力是三维仿真无法模拟出来的，三维仿真在现实数据的基础上，对可能出现的事故进行场景模拟，从而给操作人员一定的参考依据，从而寻找出最好的应对措施。（3）因为电力培训常受到环境、资金的限制，因此利用三维仿真技术可以模拟出实景，达到让操作人员熟悉工作环境，提高其业务能力，以及增强对电力事故的分析解决能力，达到培训的目的。

4结语

变电站的智能化发展，不但是电网建设智能化、信息化发展的重要趋势，同时对于国家电网安全和电网行业的技术进步同样有着重要的意义。智能变电站三维可视化功能的开发利用，在一定程度上节省了运行、维修的损耗，同时还大大减少了设备的功能损耗。对变电站实现经济运行，并对其进行优化升级，极大地提高了变电站系统的经济效益。同时增强电力系统的整体稳定性和安全性，对于智能电网的发展有着重要的意义。

参考文献

[1]林志和.基于三维可视化的变电站高级应用功能研究[J].能源与环境，2018（06）：38-40.

[2]贾利英.基于物联网与三维可视化技术的变电站智能辅助控制系统分析[J].通讯世界，2020，27（04）：147-148.

[3]方景辉，徐伟明，朱晓峰，王春新.基于物联网与三维可视化技术的变电站智能辅助控制系统的研究与应用[J].电气自动化，2012，34（03）：67-70.

[4]王冬青，李刚，何飞跃.智能变电站一体化信息平台的设计[J].电网技术，2010，34（10）：20-25.