基于物聯(lián)網(wǎng)及三維可視化的新一代智能變電站建設(shè)

虞黎華

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司宜昌供電公司，湖北 宜昌 443000）

基于物聯(lián)網(wǎng)及三維可視化的新一代智能變電站建設(shè)

虞黎華

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司宜昌供電公司，湖北 宜昌 443000）

將先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及可視化技術(shù)應(yīng)用在新一代智能變電站建設(shè)中，可以提升智能變電站的設(shè)備智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)水平，提高智能變電站的智能化水平。本文主要對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)及三維可視化的新一代智能變電站建設(shè)進(jìn)行研究。文中介紹了新一代智能變電站的功能特點(diǎn)，并對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及三維可視化技術(shù)進(jìn)行概述，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)介紹了物聯(lián)網(wǎng)及三維可視化技術(shù)在新一代智能變電站建設(shè)中的應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)；三維可視化；新一代智能變電站

智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要支撐與基礎(chǔ)，作為電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集源頭以及命令執(zhí)行單元，其智能化水平直接影響電網(wǎng)的智能化，因此進(jìn)行智能變電站建設(shè)意義重大。

對(duì)于智能變電站建設(shè)的核心則是信息的無(wú)損采集、流暢傳輸以及有序應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要基于RFID視頻識(shí)別技術(shù)、傳感器技術(shù)以及定位技術(shù)等實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)識(shí)別、采集以及獲取。

同其他技術(shù)相比，三維可視化技術(shù)在信息承載、展現(xiàn)以及人機(jī)交互等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)?；诖耍瑢⑽锫?lián)網(wǎng)技術(shù)和三維可視化技術(shù)應(yīng)用到新一代智能變電站中具有極強(qiáng)的使用價(jià)值。本文主要對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)及三維可視化的新一代智能變電站建設(shè)進(jìn)行研究，希望通過(guò)本文的介紹，為新一代智能變電站建設(shè)提供借鑒與參考。

1　物聯(lián)網(wǎng)及三維可視化技術(shù)概述

1.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)主要基于RFID射頻識(shí)別技術(shù)、傳感器技術(shù)、定位技術(shù)等對(duì)信息進(jìn)行識(shí)別、采集以及感知，并通過(guò)電子信息傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息的聚合與統(tǒng)一，然后基于云計(jì)算、模糊識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘等職能計(jì)算技術(shù)完成度信息的分析融合及處理，最終完成對(duì)世界的認(rèn)知以及智能化控制。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)包括三層，即：感知層、應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層。其中感知層主要實(shí)現(xiàn)對(duì)外界世界的全面智能感知、識(shí)別以及信息采集與處理；網(wǎng)絡(luò)層屬于運(yùn)輸層，主要基于電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、專用網(wǎng)絡(luò)等完成對(duì)信息的傳送，實(shí)現(xiàn)感知層以及應(yīng)用層的信息傳遞；應(yīng)用層主要功能是智能處理，主要基于高性能計(jì)算機(jī)、人工智能以及數(shù)據(jù)庫(kù)等，完成對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、挖掘以及分析，并為信息的呈現(xiàn)提供平臺(tái)。

1.2三維可視化技術(shù)

三維可視化技術(shù)主要基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形和圖像，進(jìn)而可以完成對(duì)客戶世界的真實(shí)再現(xiàn)，三維可視化技術(shù)屬于直觀展現(xiàn)且具有實(shí)時(shí)交互功能的技術(shù)。三維可視化仿真是計(jì)算機(jī)可視化以及系統(tǒng)仿真相結(jié)合的產(chǎn)物，其核心為計(jì)算機(jī)技術(shù)，手段是高科技，結(jié)果在于形成逼真的視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)一體化的虛擬環(huán)境。換句話說(shuō)，三維可視化技術(shù)具體是指用戶基于必要設(shè)備，對(duì)自然狀態(tài)以及虛擬環(huán)境的對(duì)象進(jìn)行交流、傳遞以及結(jié)果觀測(cè)，使用戶可以產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)與體驗(yàn)。

開(kāi)始，三維可視化技術(shù)主要通過(guò)圖形以及圖標(biāo)的形式，對(duì)客觀事物進(jìn)行再現(xiàn)與觀測(cè)，其應(yīng)用也更多的側(cè)重于地質(zhì)勘查以及礦業(yè)等。近年來(lái)，三維可視化技術(shù)不斷成熟，對(duì)圖形的描述也更加逼真，其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，目前，在電力行業(yè)應(yīng)用廣泛。本文則主要基于三維可視化技術(shù)，對(duì)新一代智能變電站進(jìn)行建設(shè)。

2　基于物聯(lián)網(wǎng)及三維可視化的新一代智能變電站建設(shè)

2.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用主要有兩個(gè)層面，即：在變電站戰(zhàn)域的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用；在變電站相關(guān)區(qū)域的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用。

其中在變電站站域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要應(yīng)用在設(shè)備的智能化、信息采集處理以及傳送方面；在變電站相關(guān)區(qū)域，主要應(yīng)用在上下級(jí)變電站及區(qū)域的配電網(wǎng)以及新能源接入等方面。變電站智能化屬于系統(tǒng)工程，必須基于有機(jī)體思維模式看變電站及其所處群體。在變電站神經(jīng)系統(tǒng)當(dāng)中，以信息通信為基礎(chǔ)的變電站物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是重要成分，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在新一代智能變電站建設(shè)中應(yīng)用如下所示：

（1）變電站一次設(shè)備智能化。在變電站高壓設(shè)備智能化中，傳感器集成技術(shù)是主要的應(yīng)用技術(shù)，新一代智能變電站的一次設(shè)備智能化為一二次設(shè)備的高度集成，盡可能降低一次設(shè)備外帶的智能組件等。高壓設(shè)備在制造過(guò)程中，主要講傳感器、RFID射頻識(shí)別技術(shù)等集成到設(shè)備中，并向外提供標(biāo)準(zhǔn)接口，在運(yùn)行中，實(shí)現(xiàn)信息的傳輸，完成從采集到監(jiān)控系統(tǒng)及其他應(yīng)用系統(tǒng)的傳輸。這種方式的有點(diǎn)在于感知集成設(shè)備與主設(shè)備匹配性好，并可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部信息采集，且可以確保信息的準(zhǔn)確性以及信息傳輸過(guò)程中的耦合性。

（2）變電站設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)屬于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的典型應(yīng)用。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)是在于監(jiān)測(cè)一二次設(shè)備以及輔助設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，從而為變電站提供基礎(chǔ)信息?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要以各種傳感器為基礎(chǔ)，并結(jié)合GIS設(shè)備、容性設(shè)備、環(huán)境動(dòng)力設(shè)備等，進(jìn)而完成對(duì)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。在變電站智能輔助設(shè)備控制系統(tǒng)中，關(guān)于門禁、電子圍欄、SF6探測(cè)器等也是物聯(lián)網(wǎng)感知層的重要組成成分。由于設(shè)備屬于小型化、無(wú)線化等，在進(jìn)行具體建設(shè)時(shí)，要注意傳感設(shè)備所產(chǎn)生的電磁波對(duì)變電站自動(dòng)控制系統(tǒng)的影響。

（3）變電站建筑的智能化。在完成對(duì)變電站智能化的過(guò)程，必須考慮變電站建筑的智能化，變電站建筑的智能化主要有環(huán)境監(jiān)控、安全防護(hù)、動(dòng)力監(jiān)測(cè)等部分。對(duì)于環(huán)境監(jiān)控，其重點(diǎn)在于基于感知識(shí)別設(shè)備，完成對(duì)室內(nèi)外環(huán)境的溫度、濕度、噪聲等的檢測(cè)，并依據(jù)電器設(shè)備的環(huán)境要求，完成通過(guò)空調(diào)、排風(fēng)等對(duì)環(huán)境的調(diào)節(jié)。安全防護(hù)等則基于電子圍欄、紅外、門禁等完成變電站自內(nèi)到外的立體式分層安全防護(hù)體系。動(dòng)力監(jiān)測(cè)則重點(diǎn)完成對(duì)變電站站用電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（4）變電站檢修輔助。對(duì)變電站來(lái)講，其運(yùn)行檢修輔助主要依據(jù)變電站運(yùn)行檢修的具體工作特點(diǎn)，利用多種狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段以及數(shù)據(jù)信息完成。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)為運(yùn)行檢修提供了數(shù)據(jù)參考，此外操作遙視則主要基于遠(yuǎn)程操作的模式，利用三維可視化技術(shù)，完成操作的可視化等。

2.2三維可視化技術(shù)的應(yīng)用

基于三維可視化技術(shù)的新一代智能變電站建設(shè)，主要包括場(chǎng)景、設(shè)備的三維實(shí)體模擬、三維虛擬仿真、數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)以及3DGIS等。三維可視化技術(shù)主要通過(guò)關(guān)鍵數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)界面顯示，進(jìn)而完成用戶界面與系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的聯(lián)系，靈活的展現(xiàn)不同的工作場(chǎng)景，并對(duì)全景數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合展現(xiàn)，并基于任務(wù)導(dǎo)向作用，進(jìn)行數(shù)據(jù)的有機(jī)整理，完成監(jiān)控界面的一站式操作，便于用戶進(jìn)行使用。

三維可視化技術(shù)在新一代智能變電站中的主要應(yīng)用包括變電站生命周期的規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行以及輔助檢修，應(yīng)急事件處理等，具體功能包括：展示三維場(chǎng)景、數(shù)據(jù)狀態(tài)，完成對(duì)圖像信息的擬合，進(jìn)行云圖的模擬，對(duì)熱點(diǎn)及報(bào)警點(diǎn)進(jìn)行快速定位，并對(duì)信息進(jìn)行綜合展示，可以進(jìn)行三維交互、智能巡視以及歷史反演。在新一代智能變電站建設(shè)中，智能輔助控制系統(tǒng)是重要組成成分。

三維可視化技術(shù)在智能輔助控制系統(tǒng)中也具有重要作用，其在輔助控制系統(tǒng)中，主要通過(guò)建設(shè)三維可視化平臺(tái)、調(diào)控中心可視化、運(yùn)行三維可視化方式，很好的完成了系統(tǒng)的智能化。

3　結(jié)論

本文主要基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及三維可視化技術(shù)，進(jìn)行新一代智能變電站建設(shè)。文中介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及三維可視化技術(shù)的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了其在新一代智能變電站建設(shè)中的主要應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要基于RFID視頻識(shí)別技術(shù)、傳感器技術(shù)以及定位技術(shù)等實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)識(shí)別、采集以及獲取。同其他技術(shù)相比，三維可視化技術(shù)在信息承載、展現(xiàn)以及人機(jī)交互等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)以及三維可視化技術(shù)的新一代智能變電站建設(shè)，可以很好的實(shí)現(xiàn)新一代智能變電站的智能化水平。

［1］ 方景輝，徐偉明，朱曉峰，等. 基于物聯(lián)網(wǎng)與三維可視化技術(shù)的變電站智能輔助控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用［J］. 電氣自動(dòng)化，2012，34（3）：67～70.

［2］ 王繼業(yè). 物聯(lián)網(wǎng)及可視化技術(shù)在新一代智能變電站中的研究及應(yīng)用［J］. 電氣應(yīng)用， 2013（19）：68～ 72.

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1671-0711（2016）08（下）-0081-02