基于變電站三維實(shí)景平臺(tái)的GIS設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)解析的應(yīng)用

石瑋佳 張超

摘 要：基于變電站三維實(shí)景平臺(tái)的GIS設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)解析的應(yīng)用是在變電站三維實(shí)景平臺(tái)上，將GIS設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)根據(jù)其原理圖，真實(shí)直觀地展示出來。它利用三維技術(shù)，將GIS設(shè)備的組件機(jī)構(gòu)進(jìn)行透視拆解，或由外至內(nèi)逐層分解，以動(dòng)畫或視頻方式介紹設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理及動(dòng)作行程，展示相關(guān)部件的功能說明、電氣參數(shù)、對(duì)應(yīng)操作規(guī)程等，使調(diào)控人員能迅速熟悉現(xiàn)場(chǎng)各類設(shè)備構(gòu)造、原理與特性，起到很好的輔助培訓(xùn)作用。

關(guān)鍵詞：變電站 三維平臺(tái) GIS設(shè)備 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）01（a）-0053-02

變電站GIS設(shè)備是由斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、互感器、避雷器、母線、連接件和出線終端等組成的組合電器的簡(jiǎn)稱，這些設(shè)備或部件全部封閉在金屬接地的外殼中，在其內(nèi)部充有一定壓力的SF6絕緣氣體，故也稱SF6全封閉組合電器。實(shí)踐證明，GIS運(yùn)行安全可靠、配置靈活、安裝方便，它結(jié)構(gòu)緊湊，一般是以整體或若干單元組成，220kV GIS占地面積僅為常規(guī)變電站（AIS）的10%，500kV GIS占地面積僅為AIS的5%；它環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，不受污染及雨、鹽霧等大氣環(huán)境因素的影響，因此，GIS持別適合于工業(yè)污染和氣候惡劣以及高海拔地區(qū)。GIS是運(yùn)行可靠性高、維護(hù)工作量少、檢修周期長的高壓電氣設(shè)備，其故障率只有常規(guī)設(shè)備的20%～40%，但GIS也有其固有的缺點(diǎn)，由于SF6氣體的泄漏、外部水分的滲入、導(dǎo)電雜質(zhì)的存在、絕緣子老化等因素影響，都可能導(dǎo)致GIS內(nèi)部閃絡(luò)故障。GIS的全密封結(jié)構(gòu)使故障的定位及檢修比較困難，檢修工作繁雜，事故后平均停電檢修時(shí)間比常規(guī)設(shè)備長，其停電范圍大，常涉及非故障元件。

基于變電站三維實(shí)景平臺(tái)的GIS設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)解析的應(yīng)用是在變電站三維實(shí)景平臺(tái)上，將GIS設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)根據(jù)其原理圖，真實(shí)直觀地展示出來。它利用三維技術(shù)，將不同廠家電氣設(shè)備的組件機(jī)構(gòu)進(jìn)行透視拆解，或由外至內(nèi)逐層分解，呈現(xiàn)設(shè)備基于真實(shí)比例下的從外觀到內(nèi)部的結(jié)構(gòu)解析，使調(diào)控人員能迅速熟悉現(xiàn)場(chǎng)各類設(shè)備構(gòu)造、原理與特性，起到很好的輔助培訓(xùn)作用。

1 變電站三維實(shí)景平臺(tái)

變電站三維實(shí)景平臺(tái)為電力系統(tǒng)定制的三維引擎與實(shí)景建模技術(shù)進(jìn)行無縫融合，通過系統(tǒng)下發(fā)的指令，反向定位三維場(chǎng)景中的電氣設(shè)備，直觀地展現(xiàn)設(shè)備所處場(chǎng)景位置和外觀，以及直觀地了解設(shè)備周邊環(huán)境。利用三維實(shí)景重構(gòu)變電站的真實(shí)場(chǎng)景，變電站真實(shí)場(chǎng)景還原以下內(nèi)容。

（1）直觀再現(xiàn)變電站的建筑、主控室等和環(huán)境場(chǎng)景。

（2）電氣一次設(shè)備模型按照A/B/C三相拆分，GIS拆分到氣室。

（3）直觀顯示電氣一次部分以及電氣部分的實(shí)際連接。

（4）直觀顯示各類設(shè)備、設(shè)備附件、設(shè)備標(biāo)簽，地面防火墻表示，介紹標(biāo)語等細(xì)節(jié)。

（5）直觀顯示二次部分，包括開關(guān)柜的位置、外觀、雙擊各屏柜模型，可彈出屏柜正面圖片；屏柜是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)照片精細(xì)建模，可彈出三維模型的正面視野、可拉近、縮放。

（6）直觀顯示攝像機(jī)在三維場(chǎng)景中位置。

（7）雙擊所需查看的電氣模型、場(chǎng)景視圖會(huì)自動(dòng)拉近到該電氣設(shè)備模型。

三維實(shí)景平臺(tái)使操作人員能夠全面、快速、準(zhǔn)確、直觀地掌握變電站的運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行監(jiān)視全景化。

2 基于變電站三維實(shí)景平臺(tái)的GIS設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)解析的實(shí)際應(yīng)用

GIS設(shè)備目前生產(chǎn)的廠家中，國外生產(chǎn)廠家主要有ABB、東芝、三菱、日立、西門子、阿爾斯通等，國內(nèi)生產(chǎn)廠家有西開、沈高、平高等?；谧冸娬救S實(shí)景平臺(tái)的GIS設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)解析平臺(tái)利用三維技術(shù)，將不同廠家電氣設(shè)備的組件機(jī)構(gòu)進(jìn)行透視拆解，或由外至內(nèi)逐層分解，呈現(xiàn)設(shè)備基于真實(shí)比例下的從外觀到內(nèi)部的結(jié)構(gòu)解析，以動(dòng)畫或視頻方式介紹設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理及動(dòng)作行程，展示相關(guān)部件的功能說明、電氣參數(shù)、對(duì)應(yīng)操作規(guī)程等，使調(diào)控人員能迅速熟悉現(xiàn)場(chǎng)各類設(shè)備構(gòu)造、原理與特性，這對(duì)GIS設(shè)備的安全運(yùn)行起到很好的輔助作用。

一個(gè)GIS間隔內(nèi)包含眾多設(shè)備，這種緊湊的設(shè)計(jì)使得其優(yōu)點(diǎn)非常突出，但也帶來一些不利影響。與常規(guī)變電站（AIS）相比，GIS可靠性高。由于帶電部分全部密封于SF6氣室內(nèi)，受外部環(huán)境的影響較小，內(nèi)部隔離開關(guān)、接地開關(guān)及斷路器間相互連鎖，維護(hù)方便，檢修周期長。因其結(jié)構(gòu)布局合理，SF6氣體滅弧能力強(qiáng)，提高了其使用壽命，便于日常維護(hù)。但它的不利影響也很突出。發(fā)生事故后相鄰氣室或間隔需被迫停電，嚴(yán)重時(shí)停電面積更廣，事故處理難度大耗費(fèi)時(shí)間長；內(nèi)部設(shè)備受損后恢復(fù)困難，維修時(shí)間間隔長。如果發(fā)生絕緣擊穿事故，設(shè)備內(nèi)部有電弧產(chǎn)生，SF6氣體在電弧的高溫、高壓作用下，會(huì)分解出氟化氫、硫化氫、四氟化硫等劇毒物質(zhì)附著在拆開后的母線等設(shè)備表面，若不注意處理會(huì)危及檢修人員的健康。所以，GIS設(shè)備內(nèi)部維修、補(bǔ)氣、換氣或進(jìn)入氣室工作時(shí)對(duì)工作人員技術(shù)、衛(wèi)生成都及環(huán)境要求嚴(yán)格，特別是要求檢修人員對(duì)GIS設(shè)備性能掌握全面，對(duì)GIS各氣室間隔位置清楚，對(duì)各氣室GIS壓力范圍、GIS氣體純度標(biāo)準(zhǔn)等掌握全面。

基于變電站三維實(shí)景平臺(tái)的GIS設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)解析的應(yīng)用可以輔助實(shí)現(xiàn)以下功能。

（1）進(jìn)行事故預(yù)想及防范措施。進(jìn)行GIS設(shè)備事故預(yù)想及防范措施日常取氣維護(hù)要做好事故預(yù)想及防范措施。GIS設(shè)備解體檢修前必須進(jìn)行培訓(xùn)，使檢修人員掌握GIS設(shè)備氣室圖和主接線圖，布置完善的安全措施。在基于變電站三維實(shí)景平臺(tái)的GIS設(shè)備結(jié)構(gòu)剖析的平臺(tái)中，可上進(jìn)行事故預(yù)想的推演，防范措施的演練。

（2）GIS設(shè)備的巡檢記錄管理。在開展變電站GIS設(shè)備裝置的運(yùn)行管理以及維護(hù)工作時(shí)，巡視工作是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，在此環(huán)節(jié)需要基于變電站GIS設(shè)備裝置的運(yùn)行要求、工作原理以及特殊結(jié)構(gòu)來確定巡視管理要點(diǎn)，也就是需要對(duì)設(shè)備裝置的運(yùn)行環(huán)境、密封性、外觀完好性以及表計(jì)指示進(jìn)行檢查。在GIS設(shè)備裝置運(yùn)行階段，需要在開展巡視檢查之后，及時(shí)將檢查結(jié)果記錄在案，在填寫記錄的過程中，可將本次的記錄結(jié)果和上次記錄進(jìn)行比較，進(jìn)而及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問題隱患。比如：處于同一環(huán)境溫度時(shí)，GIS設(shè)備裝置的某一氣室所顯現(xiàn)的氣體壓力大小要略低于過去的記錄值，則可基于此確定設(shè)備已存在漏氣問題，之后需要及時(shí)對(duì)壓力指示指針進(jìn)行檢查，判斷其是否處于安全指示范圍之中，同時(shí)需要對(duì)照現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行要求或者是設(shè)備銘牌之中所標(biāo)注的氣室壓力參考值來確定漏氣問題的嚴(yán)重程度，以及是否開展進(jìn)一步的處理。在基于變電站三維實(shí)景平臺(tái)的GIS設(shè)備結(jié)構(gòu)剖析的平臺(tái)中，可將GIS設(shè)備的歷次巡檢記錄歸檔在相應(yīng)的設(shè)備中，這極大地便利運(yùn)行人員對(duì)設(shè)備的安全性能進(jìn)行全面綜合監(jiān)管。

（3）GIS設(shè)備的壽命管理。在安裝使用變電站GIS設(shè)備裝置中，會(huì)涉及到大量的資料，比如：試驗(yàn)交接報(bào)告、土建數(shù)據(jù)資料、設(shè)備裝置的出廠報(bào)告以及電氣設(shè)計(jì)圖紙等，上述資料均是由不同的企業(yè)、單位所提供。除了要收集好上述資料外，運(yùn)維人員也應(yīng)當(dāng)以廠家報(bào)告以及設(shè)備銘牌等來確定變電站現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備運(yùn)行規(guī)程，并對(duì)設(shè)備臺(tái)賬進(jìn)行整理。在基于變電站三維實(shí)景平臺(tái)的GIS設(shè)備中可進(jìn)行相關(guān)資料的錄入歸檔。結(jié)合設(shè)備的歷次巡檢記錄，設(shè)備結(jié)構(gòu)及相關(guān)文檔資料的一體化整合可以大大便利運(yùn)行人員對(duì)設(shè)備的壽命管理，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性。

參考文獻(xiàn)

[1] 左亞芳.GIS設(shè)備運(yùn)行維護(hù)及故障處理[M].北京：中國電力出版社，2013.