三維可視技術(shù)在變電站中的創(chuàng)新應(yīng)用

楊曉婷

摘 要：隨著變電站管理智能化水平的提高，對(duì)變電站人身安全智能化預(yù)防和管理也提出更高的要求。通過(guò)預(yù)防和管理，減少突發(fā)事件可能產(chǎn)生的人員傷害，防止變電站作業(yè)過(guò)程中發(fā)生人身傷亡事故。目前變電站安全管理的主要目的是杜絕誤操作導(dǎo)致的人身傷亡事故，主要手段是在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定作業(yè)區(qū)域圍欄，運(yùn)行人員通過(guò)視頻監(jiān)控整個(gè)施工作業(yè)過(guò)程，但是這種方式對(duì)人員依賴程度較高，無(wú)法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)和實(shí)時(shí)提醒。如何更好地利用現(xiàn)代化的設(shè)備及技術(shù)，智能直觀地進(jìn)行人身安全管理，成為亟待完善的發(fā)展需求。基于此，闡述智能變電站高級(jí)應(yīng)用功能發(fā)展方向，變電站可視化功能應(yīng)用，包括與實(shí)景相關(guān)的功能、決策分析相關(guān)的功能、遠(yuǎn)程虛擬操作相關(guān)的功能。

關(guān)鍵詞：三維可視技術(shù);變電站;創(chuàng)新應(yīng)用

1三維可視化技術(shù)綜述

可視化技術(shù)就是針對(duì)人類大腦中某種圖像的心智處理過(guò)程，通過(guò)可視化技術(shù)能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)中的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并形成圖形以及圖像，從而讓使用者能夠更加直觀地進(jìn)行觀察，了解到以往無(wú)法真正看到的事物。而且通過(guò)可視化技術(shù)還能夠完成視覺交互，因此可視化技術(shù)的核心內(nèi)容便是原始數(shù)據(jù)信息的高速轉(zhuǎn)化以及可視化建模。在可視化技術(shù)中，以計(jì)算機(jī)可視化為核心的三維可視化可以利用三維的方式對(duì)客觀事物進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，因此在科學(xué)領(lǐng)域中能夠發(fā)揮出非常重要的作用。三維可視化建模在使用過(guò)程中，可以為對(duì)應(yīng)學(xué)科提供非常多的幫助。而在動(dòng)畫設(shè)計(jì)中利用三維可視化，則能夠有效提高視覺沖擊力，從而提高動(dòng)畫口碑。因?yàn)槿S可視化自身具有的泛用性，所以同樣能夠在水利水電工程中發(fā)揮出自身應(yīng)有的作用，從而有效提高工程質(zhì)量。

2智能變電站高級(jí)應(yīng)用功能的發(fā)展方向

如今的變電站在各種技術(shù)的加持下，已經(jīng)開發(fā)出了很多的功能，在變電站的故障檢修方面發(fā)揮了重要的作用。但是受到二維設(shè)計(jì)的影響，其在信息展示和邏輯分析層次的相關(guān)功能都沒有完全被開發(fā)出來(lái)。類似于順序控制、智能告警等功能并沒有充分利用輔助控制系統(tǒng)的相應(yīng)功能，在信息應(yīng)用方面比較淺顯。為了解決以上問題，文章主要從三個(gè)方向來(lái)對(duì)變電站的功能發(fā)展展開分析。（1）與實(shí)景相關(guān)的功能，可融合輔助控制系統(tǒng)的多維實(shí)景信息來(lái)達(dá)到順序控制，讓設(shè)備的多維監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)地傳輸?shù)较到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多維信息的可視化監(jiān)控。（2）與決策分析相關(guān)的功能，從多個(gè)層次對(duì)原有的功能進(jìn)行深入探究和拓展應(yīng)用，讓其模型內(nèi)容變得更加豐富，同時(shí)其展示的信息也會(huì)更加豐富和全面，使得調(diào)控人員能夠有更多的信息對(duì)其進(jìn)行更加有效的分析和決策。（3）可視化運(yùn)行管理平臺(tái)的構(gòu)建，利用平臺(tái)可以更加有效地進(jìn)行遠(yuǎn)程可視化操作，以及進(jìn)行日常巡檢和事故預(yù)演方面的訓(xùn)練，從而綜合提高變電站工作人員的自身素質(zhì)，以及提升變電站的運(yùn)行效率和質(zhì)量。

3智能變電站可視化功能的應(yīng)用

3.1功能配置原則

智能變電站利用一體化的監(jiān)控平臺(tái)，在滿足三維可視化的前提下，能夠使不同功能間的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的匯集，在原有功能的基礎(chǔ)上，對(duì)模型和具體功能進(jìn)行深層次、多角度的開發(fā)應(yīng)用，從而幫助變電站更好的建設(shè)和管理。對(duì)其功能的配置需要滿足一些配置原則，從而讓功能的配置更加科學(xué)、合理。首先是穩(wěn)定性原則，配置的功能不能夠影響變電站的正常運(yùn)行，在此基礎(chǔ)上，對(duì)于一些應(yīng)用不夠成熟的功能軟件，可采用分階段配置的方式，把功能配置對(duì)變電站的影響降到最低，保證變電站運(yùn)行的持續(xù)穩(wěn)定。其次是適用性原則，應(yīng)根據(jù)變電站的具體情況，選擇配置不同的功能。再者是確保功能的通用性，盡量確保同一類型的變電站配置相同的功能，以便能夠進(jìn)行統(tǒng)一管理，從而提高變電站的運(yùn)行管理效率。最后是分區(qū)原則，確保不同的功能要有不同的安全分區(qū)。

3.2三維可視化功能的分析

3.2.1與實(shí)景相關(guān)的功能應(yīng)用

這一類功能的應(yīng)用比較廣泛，如智能告警、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、安全防護(hù)等，在可視化應(yīng)用方面存在一個(gè)共同點(diǎn)，那就是都要和站內(nèi)的圖像監(jiān)控系統(tǒng)互動(dòng)實(shí)現(xiàn)信息的擴(kuò)展，從而達(dá)到各類實(shí)景的可視化應(yīng)用[3]。在這方面的應(yīng)用是因?yàn)榘踩謪^(qū)的不同，以及通信規(guī)約的不一致，最后導(dǎo)致相互間的信息交互比較困難。從串口通信方案和IEC61850通信方案進(jìn)行比較分析。從安全性來(lái)講，前者的安全性較高，該方案不影響其他系統(tǒng)或裝置。后者是利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)通信，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，該方案需要配置防火墻。從配合復(fù)雜度來(lái)進(jìn)行比較，后者比較簡(jiǎn)單，直接利用現(xiàn)有的規(guī)約就可以，而前者需要另外開發(fā)擴(kuò)展規(guī)約，比較復(fù)雜。從通用性來(lái)講，后者的通用性較好，因?yàn)橹苯永猛ㄓ靡?guī)約，不受到廠家或者工程的限制。而前者的通用性較差，因?yàn)槭艿讲煌瑥S家的影響。綜合分析，后者比較好。當(dāng)實(shí)景類高級(jí)功能和圖像監(jiān)控功能結(jié)合后，一旦設(shè)備的狀態(tài)出現(xiàn)改變，那么設(shè)備就會(huì)自動(dòng)告警。而在順序控制功能應(yīng)用中，設(shè)備會(huì)直接將實(shí)時(shí)的圖像傳送到平臺(tái)。

3.2.2與決策分析相關(guān)的功能應(yīng)用

這一類功能受到二維設(shè)計(jì)的限制，主要包含了無(wú)功優(yōu)化、故障分析以及數(shù)據(jù)辨識(shí)等功能，不能夠?yàn)楣ぷ魅藛T提供完整、有效、全面的信息，讓其做出最優(yōu)的決策分析方案。為了解決這一問題，從時(shí)間、空間以及類別等方向?qū)ζ溥M(jìn)行深層次的功能挖掘，讓系統(tǒng)模型的信息更加全面。例如，在無(wú)功優(yōu)化控制方面的應(yīng)用，原有的功能只能夠展示出無(wú)功Q和電壓U之間的關(guān)系，在時(shí)間上的連續(xù)性不強(qiáng)，那么就可以加入新變量時(shí)間，就可以得到在不同時(shí)間范圍內(nèi)Q與U的變化曲線，從而讓功能軟件自動(dòng)調(diào)控?zé)o功補(bǔ)償量和負(fù)荷，確保母線電壓一直穩(wěn)定在一定的范圍之內(nèi)。

3.2.3與遠(yuǎn)程虛擬操作相關(guān)的功能應(yīng)用

利用虛擬現(xiàn)實(shí)和仿真技術(shù)建立遠(yuǎn)程虛擬可視化運(yùn)行平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備虛擬控制、設(shè)備檢修以及運(yùn)維管理等功能應(yīng)用，同時(shí)對(duì)工作人員進(jìn)行技能培訓(xùn)考核，綜合提升變電站工作人員的核心素養(yǎng)，全面保障變電站運(yùn)行的安全、高效。（1）三維仿真技術(shù)的操作環(huán)境有很高的沉浸性，使得操作人員獲得的感受和真實(shí)的運(yùn)行環(huán)境相同，從而達(dá)到培訓(xùn)、考核的目的。（2）電力事故發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的巨大破壞力是三維仿真無(wú)法模擬出來(lái)的，三維仿真在現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)可能出現(xiàn)的事故進(jìn)行場(chǎng)景模擬，從而給操作人員一定的參考依據(jù)，從而尋找出最好的應(yīng)對(duì)措施。（3）因?yàn)殡娏ε嘤?xùn)常受到環(huán)境、資金的限制，因此利用三維仿真技術(shù)可以模擬出實(shí)景，達(dá)到讓操作人員熟悉工作環(huán)境，提高其業(yè)務(wù)能力，以及增強(qiáng)對(duì)電力事故的分析解決能力，達(dá)到培訓(xùn)的目的。

4結(jié)語(yǔ)

變電站的智能化發(fā)展，不但是電網(wǎng)建設(shè)智能化、信息化發(fā)展的重要趨勢(shì)，同時(shí)對(duì)于國(guó)家電網(wǎng)安全和電網(wǎng)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步同樣有著重要的意義。智能變電站三維可視化功能的開發(fā)利用，在一定程度上節(jié)省了運(yùn)行、維修的損耗，同時(shí)還大大減少了設(shè)備的功能損耗。對(duì)變電站實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，極大地提高了變電站系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)增強(qiáng)電力系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和安全性，對(duì)于智能電網(wǎng)的發(fā)展有著重要的意義。

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