變電站三維建模及精細(xì)化管理

1、變電站三維建模及精細(xì)化管理計(jì)劃性和靈活性。1.3 施工作業(yè)效率低下實(shí)際操作傳動開關(guān)、主變有載開關(guān)及重合閘、備自投功能軟壓板等進(jìn)行實(shí)控驗(yàn)證。遙控軟壓板后，檢查監(jiān)控畫面上軟壓板位置信號是否正確變位，重合閘充電、備自投充電等遙信信號是否對應(yīng)變位，均需要人工到現(xiàn)場進(jìn)行勘察。1.4 缺少安全分析工具沒有直觀的現(xiàn)場施工作業(yè)指導(dǎo)系統(tǒng)，對施工車進(jìn)場需要人員提前到場進(jìn)行實(shí)際勘測。進(jìn)行限高限寬監(jiān)測。同時為保證現(xiàn)場施工安全，對設(shè)備帶電情況還需做其他工作，工作時間長，大修等停電維護(hù)時間久。1.5 設(shè)備監(jiān)測形式陳舊設(shè)備的具體位置和帶電情況從圖表的展現(xiàn)方式查看，并不直觀，容易忽視現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行隱患。遇到設(shè)備事故、異常、越

2、限等問題時不能及時定位以及分析關(guān)聯(lián)設(shè)備影響，容易對事故風(fēng)險和影響范圍分析有誤。2 三維變電站精細(xì)化管理設(shè)計(jì)三維變電站精細(xì)化管理主要設(shè)計(jì)三維數(shù)字化信息管理與三維虛擬仿真驗(yàn)證平臺兩大功能模組。其中，在三維數(shù)字化信息管理模組中以實(shí)現(xiàn)三維模型管理、三維模型瀏覽、分類信息管理、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)瀏覽、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)管理、數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入管理、權(quán)限管理、系統(tǒng)配置，以及還原模型和智能報表等功能模塊。并在三維虛擬仿真驗(yàn)證平臺上實(shí)現(xiàn)仿真漫游、多人聯(lián)機(jī)培訓(xùn)、實(shí)時監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)整合、仿真可視化、機(jī)器人巡檢、視頻監(jiān)控功能、測距功能等功能模塊。整體通過依托于高精度建模得來的變電站內(nèi)模型，構(gòu)建功能完備、性能卓越的變電三維信息管理平臺，將現(xiàn)有變電站

3、運(yùn)維數(shù)據(jù)同虛擬化變電站相融合，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線決策、協(xié)同互動的新一代運(yùn)維管理手段。提升運(yùn)維工作整體業(yè)務(wù)效率與質(zhì)量。變電站三維建模精細(xì)化管理采用主流基于HTML5技術(shù)的B/S架構(gòu)開發(fā)，符合信息管理平臺技術(shù)發(fā)展方向，可以為日后系統(tǒng)功能維護(hù)升級，進(jìn)一步拓展完善需求，降低維護(hù)成本，提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益打好基礎(chǔ)。全部平臺功能通過web頁面實(shí)現(xiàn)，以便于實(shí)際降低運(yùn)維人員使用難度，降低人工培訓(xùn)學(xué)習(xí)成本，改善培訓(xùn)方式1。系統(tǒng)整體功能結(jié)構(gòu)如圖1。2.1 變電站圖檔信息管理通過收集圖紙文檔資料并形成電子文檔。以設(shè)計(jì)院圖紙為依據(jù)，對施工方提供的施工圖紙以及設(shè)備廠家提供的設(shè)備接線圖紙進(jìn)行校驗(yàn)，對圖紙以及文

4、檔中存在的問題進(jìn)行核對校驗(yàn)，檢查廠房，電氣溝渠，桿塔及一次設(shè)備安裝位置，以及設(shè)備電壓等級是否匹配，設(shè)計(jì)容量是否達(dá)標(biāo)，設(shè)備尺寸是否合適等。根據(jù)交叉校驗(yàn)結(jié)果，輸出問題處理報告。在圖紙階段對三維虛擬變電站模型有整體了解，并協(xié)助進(jìn)行修改和完善。2.2 變電站三維建模管理基于高精度場站的掃描結(jié)果建模，實(shí)現(xiàn)已有變電站三維模型的導(dǎo)入，充分考慮同地區(qū)多場站模型切換，實(shí)現(xiàn)三維模型管理。對于攝像頭、風(fēng)速計(jì)等輔助監(jiān)控設(shè)備，支持變動調(diào)整，可以在場景內(nèi)添加、刪除、移動，靈活應(yīng)對實(shí)際環(huán)境下的變化，提高模型對實(shí)際場站還原的準(zhǔn)確度。系統(tǒng)應(yīng)用地面激光掃描技術(shù)，快速對現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集，并同時利用全景相機(jī)對現(xiàn)場進(jìn)行高清

5、全景拍照。后期通過計(jì)算機(jī)輔助建模，利用采集的高精度點(diǎn)云數(shù)據(jù)，生成同現(xiàn)場完全一致的三維模型，精確重現(xiàn)變電站內(nèi)各設(shè)備、儀表、線纜、銘牌等細(xì)節(jié)，而后根據(jù)全景照片，制作實(shí)景貼圖進(jìn)行模型外觀美化，達(dá)到精密化建模要求。三維模型進(jìn)行系統(tǒng)建模審查，并結(jié)合電網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系，根據(jù)場站實(shí)際的一次接線圖情況對精細(xì)化模型進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)致定義。將現(xiàn)實(shí)場景進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)數(shù)字化轉(zhuǎn)換，為其它功能提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。2.3 場景漫游管理通過1：1數(shù)字化變電站三維場景，顯示精細(xì)化模型，并實(shí)現(xiàn)在場景內(nèi)進(jìn)行漫游瀏覽。模型覆蓋一次設(shè)備區(qū)、室外廠區(qū)和室內(nèi)區(qū)域。其中室外區(qū)域包含站內(nèi)實(shí)際的變壓器、斷路器、隔離刀閘、電容器、電抗器、避雷器、監(jiān)控?zé)魲U、鐵塔、柵欄、

6、房屋。通過場景漫游瀏覽，遠(yuǎn)程對現(xiàn)場情況進(jìn)行了解，直觀查看更利于掌握現(xiàn)場情況，提高運(yùn)維工作效率。室內(nèi)建模主要包含保護(hù)室、開關(guān)室、直流設(shè)備室等站內(nèi)房間。其中的保護(hù)屏柜等電力設(shè)備特寫均為現(xiàn)場實(shí)際高清拍攝照片的還原復(fù)現(xiàn)，可以精確反應(yīng)設(shè)備面板實(shí)際情況。整個漫游瀏覽過程，操作人員通過鼠標(biāo)鍵盤進(jìn)行在場景范圍內(nèi)無限制的漫游瀏覽，可自主控制前進(jìn)、后退、上升、下降以及轉(zhuǎn)向。同時基于操作人員可能對站內(nèi)設(shè)施不熟悉的問題，增加全站地圖作為導(dǎo)航顯示，將變電站俯視圖100：1縮放作為地圖，進(jìn)行變電站同當(dāng)前位置的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊地圖快速定位當(dāng)前視角到目標(biāo)位置，以及移動時同步當(dāng)前坐標(biāo)到地圖內(nèi)導(dǎo)向標(biāo)。2.4 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)瀏覽在三維平臺

7、內(nèi)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊具體設(shè)備模型，查看與該設(shè)備相關(guān)聯(lián)的運(yùn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。關(guān)聯(lián)設(shè)備ID查看設(shè)備參數(shù)信息、智能告警信息、運(yùn)行參數(shù)信息、檢測數(shù)據(jù)信息和巡檢結(jié)果信息等信息，統(tǒng)一提取到Web前端展示,通過后臺服務(wù)器同現(xiàn)場數(shù)據(jù)源進(jìn)行對接，實(shí)時刷新關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)內(nèi)容，輔助操作人員對變電站進(jìn)行監(jiān)控管理。以三維設(shè)備模型為中心實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)檢索功能。一鍵式快速查看當(dāng)前設(shè)備的各維度圖紙、操作文檔等資料。主要包括三維模型、竣工圖紙、使用說明、設(shè)備配置以及其他文檔資料。同時系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)二三維的站內(nèi)接線圖切換，能夠自定義檢索查看模式，查看所有信息。系統(tǒng)將采用數(shù)據(jù)表格、頁面展示和三維圖形的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)展示。按照提供數(shù)據(jù)文件批量導(dǎo)入，按照使用習(xí)慣，進(jìn)行

8、三維變電站模型、二維變電站圖紙、電子文檔資料等數(shù)據(jù)的分類。2.5 虛擬仿真培訓(xùn)以工單為指導(dǎo)，以學(xué)員參與為核心。通過交互式的三維場景培訓(xùn)使工作過程可視化、形象化，人機(jī)交互可操作三維設(shè)備模型，區(qū)別于傳統(tǒng)的文字、圖像、影像等教學(xué)模式，虛擬實(shí)景仿真培訓(xùn)可以增加學(xué)員的參與感，從視覺、聽覺等多方面強(qiáng)化培訓(xùn)效果，學(xué)員以角色帶入場景，完成工單賦予該角色的所有操作步驟。通過培訓(xùn)學(xué)員即可以熟悉設(shè)備的操作過程，也可以掌握操作流程、操作步驟以及不同角色相互之間的協(xié)作工作，為實(shí)際現(xiàn)場操作積累經(jīng)驗(yàn)，更好的提高了培訓(xùn)效果?；谙到y(tǒng)建立的變電站三維模型，直觀展示站內(nèi)設(shè)備。通過系統(tǒng)培訓(xùn)，更有利于組織人員的培訓(xùn)。模擬操作的功能，

9、能方便培訓(xùn)人員快速了解現(xiàn)場設(shè)備的操作。同時，系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)查詢，將更加利于人員了解現(xiàn)場設(shè)備信息，包括圖紙信息、設(shè)備參數(shù)、技術(shù)資料等。2.6 機(jī)器人巡檢平臺與巡檢機(jī)器人相結(jié)合，利用系統(tǒng)高精度模型遠(yuǎn)程對機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行管理，并可在系統(tǒng)內(nèi)對機(jī)器人巡檢任務(wù)進(jìn)行可視化設(shè)置，并模擬巡檢，提高任務(wù)編制效率。具備遠(yuǎn)程實(shí)時查看當(dāng)前機(jī)器人位置以及回傳圖像的功能，可利用高精度場站模型，同現(xiàn)場進(jìn)行對比。快速識別站內(nèi)隱患點(diǎn)。2.7 視頻監(jiān)控變電三維信息管理平臺系統(tǒng)與視頻監(jiān)控平臺相結(jié)合，主站操作者可直接通過點(diǎn)擊監(jiān)控?cái)z像機(jī)模型調(diào)取對應(yīng)的場站監(jiān)控?cái)z像頭實(shí)時監(jiān)控畫面，專業(yè)人員可以借助于系統(tǒng)內(nèi)三維模型，充分了解當(dāng)前的監(jiān)控周邊環(huán)境狀態(tài)，

10、在掌控全局的基礎(chǔ)上對監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以便掌握實(shí)時動態(tài)，避免場站內(nèi)監(jiān)控畫面過于雷同的困擾。2.8其他功能點(diǎn)熱敏點(diǎn)標(biāo)注。全景場景內(nèi)設(shè)備熱敏點(diǎn)標(biāo)記功能，可以通過不同圖標(biāo)進(jìn)行場站內(nèi)重點(diǎn)信息的標(biāo)記，如對于新投退設(shè)備進(jìn)行標(biāo)注，對于有故障檢修設(shè)備進(jìn)行標(biāo)注，或?qū)τ诖嬗腥毕荽幚碓O(shè)備進(jìn)行標(biāo)注。 設(shè)備機(jī)構(gòu)原理動畫。通過對設(shè)備進(jìn)行深層次內(nèi)部建模，利用三維骨架進(jìn)行機(jī)構(gòu)原理的動作動畫建模，可以讓不熟悉設(shè)備工作原理的人員了解設(shè)備內(nèi)部運(yùn)作機(jī)制，同時顯示各類監(jiān)控信號的釋義等。例如：斷路器工作原理動畫，隔離開關(guān)拉開、閉合動畫等。3 產(chǎn)品特色與效益 系統(tǒng)基于HTML5技術(shù)開發(fā)，所有功能均基于頁面開發(fā)技術(shù)，完全支持Web瀏覽

11、器使用，對客戶機(jī)無需安裝部署額外軟件，非嵌入服務(wù)，無需客戶端安裝插件即可使用全部功能，易于使用，并可以作為應(yīng)用模塊嵌入各成熟平臺中。 系統(tǒng)利用先進(jìn)的激光建模技術(shù)，對變電站設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)的三維建模，滿足國網(wǎng)330kV以上變電站建模規(guī)范，精確到毫米級精度，能極大的保證變電站三維模型建立的準(zhǔn)確性和效率。 系統(tǒng)基于變電站實(shí)際場景（全景信息）采集的精確數(shù)據(jù),可通過平臺對場地內(nèi)設(shè)備的布局，設(shè)備實(shí)景情況進(jìn)行直觀了解，結(jié)合距離高度測量功能，對場景內(nèi)設(shè)備精確管理。三維場景結(jié)合全景圖隨意切換，經(jīng)過系統(tǒng)的坐標(biāo)系整合，視角方向完全統(tǒng)一，優(yōu)勢互補(bǔ)。 系統(tǒng)可與運(yùn)檢在線監(jiān)控平臺，PMS平臺，在線監(jiān)測系統(tǒng)等現(xiàn)有系統(tǒng)平臺數(shù)據(jù)對接

12、，將數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總展示，在三維平臺內(nèi)結(jié)合直觀視圖，把數(shù)據(jù)同模型相結(jié)合，便于對現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)時監(jiān)控。 沉浸式三維變電站瀏覽，第一人稱視角移動方便快捷，操作簡便，并可隨時切換同視角同位置的全景圖像，同時提供地圖縮略圖快速導(dǎo)航，當(dāng)前位置提示，移動隨動標(biāo)示，室內(nèi)導(dǎo)航定位等漫游瀏覽功能。 全站設(shè)備與電網(wǎng)一次接線圖進(jìn)行關(guān)聯(lián)，基于拓?fù)鋱D進(jìn)行電網(wǎng)模型建模，將三維可視化與電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)相結(jié)合，可進(jìn)行電網(wǎng)帶電拓?fù)涞脑O(shè)備帶電可視化顯示。積累了多年調(diào)度領(lǐng)域的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，已實(shí)現(xiàn)基于設(shè)備狀態(tài)變化的全站設(shè)備帶電狀態(tài)自動刷新。 精確到設(shè)備級別的設(shè)備定位，展開全站設(shè)備樹，可以快速定位，結(jié)合設(shè)備告警、設(shè)備報缺、設(shè)備檢修計(jì)劃等，可以快速定

13、位關(guān)鍵設(shè)備，便于用戶應(yīng)用到實(shí)際工作中。 系統(tǒng)可與當(dāng)今智能巡檢機(jī)器人監(jiān)控平臺進(jìn)行對接，在三維場景中，利用現(xiàn)場監(jiān)控機(jī)器人，進(jìn)行巡檢設(shè)置，巡檢模擬，啟動現(xiàn)場機(jī)器人巡檢等功能。讓操作人員直觀獲得現(xiàn)場周圍實(shí)際情況，輔助管理人員應(yīng)用機(jī)器人工作。 系統(tǒng)與現(xiàn)場視頻監(jiān)控平臺結(jié)合，利用現(xiàn)場已有監(jiān)控設(shè)備，結(jié)合虛擬場景，實(shí)時同實(shí)際視頻進(jìn)行對比，便于管理人員查找可疑點(diǎn)，提高管理人員管控能力。 系統(tǒng)支持絕大多數(shù)基于三維可視化開展的業(yè)務(wù)功能，系統(tǒng)拓展性強(qiáng)，且隨著軟硬件技術(shù)發(fā)展逐步優(yōu)化系統(tǒng)整體性能。4 結(jié)論系統(tǒng)的三維模型平臺具有良好的實(shí)用性以及應(yīng)用針對性，可以最大化的解決電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際問題。使用本系統(tǒng)的三維模型平臺將會帶來以

14、下的應(yīng)用價值： 系統(tǒng)集合多種應(yīng)用于一體，從根源上解決對變電站維護(hù)監(jiān)控及培訓(xùn)學(xué)習(xí)過于復(fù)雜的問題，為管理人員高效管理系統(tǒng)、把控全局提供了良好的助力。 系統(tǒng)將各種實(shí)時監(jiān)控功能集合展示，線上線下緊密結(jié)合，方便了管理人員對變電站實(shí)際情況的直觀化了解，避免了因管理人員對電站現(xiàn)場實(shí)際狀況不熟悉而導(dǎo)致的計(jì)劃設(shè)計(jì)和結(jié)果評估等方面的失誤發(fā)生。 系統(tǒng)數(shù)據(jù)查看方面，各頁面調(diào)取方便、展示結(jié)構(gòu)合理，使信息化數(shù)據(jù)得到了最大限度的充分利用，有效節(jié)約了工作人員各個系統(tǒng)間反復(fù)查找數(shù)據(jù)的時間。參考文獻(xiàn)：彭磊潢真輝程平基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的變電站三維可視化實(shí)現(xiàn)J.工程勘察,2018,46(04):65-67.2 葉海峰,麥立,欒喜臣,賈偉,李淼,朱剛剛,呂學(xué)增.基于變電站三維實(shí)景的機(jī)器人特巡平臺J.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2018，15(01):82-83.3 吳炳基基于B/S架構(gòu)的變電站三維視景系統(tǒng)研究J自動化與儀器儀表，2018(06):22-24.4田小壯，趙豐剛，劉海影，曾慶松，劉力帥.基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的變電站三維仿真模型的實(shí)現(xiàn)及展望幾四川電力技術(shù)，2018,41(04):32-36.朱維明，朱濤，高強(qiáng)，林燁基于三維實(shí)