基于三維可視化的變電站運檢技術(shù)分析

莊佩佩 李佳佳 張穎

摘要：在變電站中，運檢技術(shù)十分復雜，并且工作量較大。傳統(tǒng)的運檢方式由于設(shè)備與技術(shù)落后，無法保證高精度，而在變電站運檢過程中運用三維可視化技術(shù)，能夠創(chuàng)建出與變電站相符合的全景圖像?；诖耍恼略敿毞治隽巳S可視化的圖像展示的重要作用，并提出具體創(chuàng)建三維圖像的方式以及三維立體的運檢方案，以此為運檢工作人員提供高效的檢修方式與人員管理辦法。

關(guān)鍵詞：三維可視化;變電站;運檢技術(shù)

引言：隨著科技不斷進步，目前，變電站的設(shè)備不斷優(yōu)化改進，自動化性能越來越高，新型設(shè)備不斷應用到變電站中，對于變電站設(shè)備的運行檢修安全管理十分重要，在此情況下，需要工作人員具有較強的專業(yè)技術(shù)知識，而運用三維可視化圖像技術(shù)進行變電站的運檢工作，可以大幅度增強工作效率。在三維立體的圖像中，運檢人員能夠隨時了解變電站設(shè)備的實時參數(shù)變化，明確設(shè)備運轉(zhuǎn)情況。

1三維可視化圖像的重要作用

傳統(tǒng)的變電站數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)主要是運用字牌、組態(tài)接線圖等辦法，將變電站的實際數(shù)據(jù)展示給工作人員，進而讓工作人員了解變電站的實際運行情況。不過變電站的各類設(shè)備不斷變多，各項數(shù)據(jù)信息成倍數(shù)提升，導致一個界面堆積過多的數(shù)據(jù)信息，工作人員無法及時了解出現(xiàn)問題的數(shù)據(jù)信息，需要在龐大的數(shù)據(jù)中逐步尋找存在問題的數(shù)據(jù)，進而完成運檢工作。而三維可視圖像中，運檢工作人員可以根據(jù)與變電站現(xiàn)場相同的三維模型，及時發(fā)現(xiàn)問題信息，快速進行處理。

此外，三維可視化圖像還有以下幾點重要作用：第一，在三維圖像中，工作人員可以定位到具體出現(xiàn)問題位置，促使檢修工作人員精確定位檢修。第二，三維變電站圖像主要以空間為主體，直觀呈現(xiàn)給人們，這與人們由雙眼感知的三維世界相一致，可以讓大部分工作人員簡單明確三維圖像中的變電站實際情況。第三，在三維可視化圖像中，能夠通過不同的反映展示出變電站的實際變化情況，例如：閃爍、熱點、粒子效果等，在這些的效果變化下，運維人員可以更為直觀的重點關(guān)注這些區(qū)域，明確變電站出現(xiàn)的變化情況。因此，三維可視化圖像運檢方式是未來變電站運檢主要趨勢，對運檢工作發(fā)揮著十分重要作用。

2變電站三維可視化圖像的創(chuàng)建方式

2.1硬件設(shè)施

變電站開展三維可視化圖像進行運檢工作，硬件設(shè)施通常需要以下幾種：第一種，用來存儲采集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)服務器，其中包括變電站的歷史數(shù)據(jù)以及實時數(shù)值、GIS系統(tǒng)與三維模型系統(tǒng)。第二種，應用服務器，其為三維設(shè)備狀態(tài)服務，以及對運檢人員定位、自動化大數(shù)據(jù)分析、全局管理等各項進行服務。第三種，接口服務器，主要是在當前業(yè)務系統(tǒng)中提取出所需要的數(shù)據(jù)信息接口信息，例如：運行數(shù)據(jù)接口、實時數(shù)據(jù)接口、機械接口等所有變電站運檢需要的數(shù)據(jù)接口，讓各項數(shù)據(jù)信息都能在三維可視化圖像上全面展示。

其主要創(chuàng)建方式是通過使用有關(guān)設(shè)備對變電站具體情況運用激光加以掃描，掌握長度、大小等信息。同時，相機與無人機對變電站的全貌圖像采集，進而通過三維模型技術(shù)等創(chuàng)建三維模型，并進行動畫演示完成后，將其嵌入管控平臺中，在數(shù)據(jù)實時更新下，開展三維立體信息監(jiān)控。在此基礎(chǔ)上，為了增強展示效果，三維展示還應用了精細化建模技術(shù)，將變電站運檢精細化到每個零件的檢修單元，以此保證運檢人員可以直接在三維圖像中明確實際變電站的問題位置，并指揮維護人員及時維護處理。

此外，還要在變電站增加運檢監(jiān)控攝像，保證變電站無死角。同時，在分析服務器的作用下，實時將攝像的圖像進行分析處理，若是視頻內(nèi)容出現(xiàn)變化，而尚未在圖像上發(fā)生告警，需要對攝像頭的實際情況進行分析，分析出攝像變化實際情況。

2.2軟件系統(tǒng)

三維可視化圖像的軟件系統(tǒng)主要包含以下幾種：第一，基礎(chǔ)軟件設(shè)施。主要是為服務器、網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控、定位、操作系統(tǒng)提供服務。第二，起到數(shù)據(jù)支撐的軟件系統(tǒng)，例如：檢修過程記錄、自動化數(shù)據(jù)以及圖像監(jiān)控視頻等。第三，數(shù)據(jù)匯聚處理的軟件，例如：設(shè)備狀態(tài)評估，運檢人員定位三維可視化全景模型創(chuàng)建等。第四，各類應用型軟件，例如：三維可視化模型全景監(jiān)盤、視頻輔助管控系統(tǒng)、全景變電站設(shè)備狀態(tài)反饋以及檢修演練和人員管控等[1]。

3變電站具體三維可視化圖像運檢方式

三維可視化圖像的創(chuàng)建過程中，要深層保證三維可視化圖像與運檢實際工作的關(guān)聯(lián)程度。因此，三維可視化圖像要精細化到每個具體的檢修零部件上，促使即使再小的零部件出現(xiàn)問題，運檢人員都能夠在遠程及時了解到問題位置，在遠程引導下，保證檢修人員準確找到問題位置。三維可視化圖像主要使用BS架構(gòu)，運用Web方式，實現(xiàn)在遠端加載成三維可視化圖像，進而可以在遠程進行監(jiān)察。目前現(xiàn)階段，能夠覆蓋的內(nèi)容主要有以下幾點。

3.1監(jiān)測實時數(shù)據(jù)

對變電站實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)監(jiān)測，主要是在變電站安裝監(jiān)測設(shè)備，其中主要包含以下幾種：變電站的開關(guān)柜測溫、GIS局放、設(shè)備機械性能以及變壓器油情況，對這些部位監(jiān)測主要運用傳感器采集放電情況、溫度測量變壓器油氣體含量標準以及設(shè)備的性能變化曲線等，在傳感器的作用下，了解這些設(shè)備實際情況。傳感器將實際數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)測設(shè)備，傳輸至三維控制系統(tǒng)，并及時在三維可視化圖形上做出反應，讓運檢人員了解實際變化情況。出現(xiàn)問題監(jiān)測系統(tǒng)會在可視化圖像上通過閃爍、放大等變化發(fā)出告警信息，讓運檢人員對其給予針對性處理。

3.2輔助數(shù)據(jù)分析

上文提到各類傳感器，其主要是發(fā)揮出輔助監(jiān)測功能效果，在變電站的傳感器主要有以下幾種：遇水、門禁、溫濕度、風速、氣體濃度、燈管以及紅外線等傳感器。其安裝在不同的位置上，在發(fā)生問題后，傳感器會發(fā)出信號，輔助控制系統(tǒng)將信號發(fā)送至遠端三維管控系統(tǒng)，系統(tǒng)會結(jié)合發(fā)出信號的ID明確出現(xiàn)問題實際位置，進而在三維可視化模型上展示出傳感器發(fā)出的告警問題。

3.3巡邏機器巡檢

在變電站中科學設(shè)置地面軌道使用軌道機器進行運檢工作，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的人工運檢方式，降低人工的工作量，節(jié)約人工成本。機器設(shè)備根據(jù)設(shè)定的巡檢程序按照軌道路程完成巡檢任務，通常每天需要進行三次巡檢，定時對開關(guān)柜、GIS電器以及各個設(shè)備的保護裝置實際運行情況進行檢查，并將檢查結(jié)果及時發(fā)送給遠程三維管理系統(tǒng)，管理系統(tǒng)會根據(jù)巡檢機器的特定的檢查記錄方式，解析出具體的設(shè)備指示燈、開關(guān)情況、設(shè)備儀表的數(shù)值以及各種檢查結(jié)果。并對及時反饋到三維可視化圖像上，對存在異常的數(shù)據(jù)使用特殊方式在圖像上告警顯示，實時反饋巡視異常，促使運檢人員及時做出處理[2]。

3.4視頻變化分析

視頻監(jiān)控主要是在需要監(jiān)控的位置安裝監(jiān)控設(shè)備，全面監(jiān)控設(shè)備儀表的數(shù)值、出現(xiàn)在變電站的異物，外部人員闖入、以及工作人員是否佩戴防護裝備，車輛與設(shè)備漏油等問題，若是監(jiān)控裝置發(fā)現(xiàn)異常變化會進行拍照，并將照片與監(jiān)控具體位置反饋到三維圖像上，告警展示具體位置。運檢人員根據(jù)實際情況做出處理。

結(jié)束語：綜上所述，變電站設(shè)備日益更新，傳統(tǒng)運檢方式無法滿足設(shè)備要求以及工作效率，近幾年，各種遠程自動化數(shù)據(jù)采集與遠程數(shù)據(jù)傳輸發(fā)展逐漸完善，應用效果較為突出。將三維可視化圖像技術(shù)應用在運檢過程中，可以對變電站的實際情況遠程進行監(jiān)控，大幅度減少工作人員到往現(xiàn)場往返的工作量，是變電站未來運檢工作的主要發(fā)展趨勢之一。

參考文獻：

[1]劉永亮，牟磊，陳先凱，等.基于三維可視化的變電站運檢技術(shù)研究及應用[J].科技經(jīng)濟導刊，2020，v.28;No.724（26）：34+36.

[2]王國平，徐正清，周邵亮，等.變電站運檢業(yè)務立體可視化管控技術(shù)研究與開發(fā)[J].電工技術(shù)，2021（14）：3.