倒闸操作的远方可视化监视技术研究

倒闸操作的远方可视化监视技术研究

杨超超、黄慰、王瑞虎

云南电网有限责任公司保山供电局，云南 保山 678000

摘要：电气倒闸操作作为电力系统方式切换重要的环节之一，它的正确与否直接会影响电网的安全运行状况，因而是一件既重要又复杂的工作，如果因为相关工作人员的操作失误，引起操作事故，不仅可能导致设备损坏危及人身安全等事故的发生，甚至会造成大面积停电，对国民经济带来了巨大损失。近几年随着物联网、可视化技术的发展，电力体制改革步伐的加快，变电站无人化、可视化等新型管理模式得到大量的推广，本课题针对电气倒闸操作这一重要环节展开研究，借助三维动态模型渲染技术，实现断路器分断、隔离开关拉合、保护压板投退、电机电源分断等设备的精细化建模及动作情况的实时、三维模拟展示，提高变电站电力系统现场管控的智能化、可视化水平。

关键词：倒闸操作；电力系统；可视化监督；

前言：随着我国电力事业的飞速发展，变电站在电力企业中有着重要作用，而针对变电站的管理，有效监督变电运行中值班人员正确倒闸操作的重要性不言而喻，倒闸操作属于变电运维工作中最基础并且非常重要的一项，安全、高效地完成每一项操作任务，不仅关系到电力系统的稳定运行，还和操作人员安全及设备安全息息相关。为了保障每次倒闸操作的顺利进行，管理部门不仅出台了多项倒闸操作实施细则，加强现场管控，然而即便这样，误操作事件仍时有发生。在大数据、云服务技术流行的今天，电力系统的智能化、信息化程度越来越高，变电站的管理和监督工作人员可在市面上寻求成熟的、便捷的先进技术与设备，将其引入到变电站倒闸操作流程中，依靠技术手段来支撑原有模式的改进，采用动态三维建模技术，集成倒闸设备传感器，实现相关设备的物联感知，对倒闸操作每一个步骤进行一比一模拟，实现远方监督，不仅可节省时间和人力，还降低操作的风险还可降低运行风险，对提高配网运维的智能化水平，具有重要的意义。

1.倒闸操作远方可视化监督模式应用

1.1传统管控模式分析

电气设备分为运行、备用(冷备用及热备用)、检修三中状态，将设备由一种状态转变为另一种状态的过程叫倒闸，所进行的操作叫做倒闸操作，倒闸操作分为监护操作、单人操作、检修人员操作三种，今年来随着电网规模迅速扩大，电网安全在各项规范细则的补充下，当前倒闸操作的安全性可得到很好地保障，然而对于操作人员来说缺有些流程繁琐、冗余，主要存在些许不足。如：监督管理依靠电话等传统工具沟通，监管的难以到位且监督内容也不直观；对倒闸操作的记录仅为录音方式，方式较为传统，无法达到从侧面约束操作人员规范操作的效果；变电站中的设备普遍运行时间较长，一、二次设备的可靠性低，操作过程中出现异常的概率增大，因此需更加重视为应对异常的及时发现及异常处置的效率；变电站正朝着无人值守的方向发展，倒闸操作模 式同样需要做出相应的调整，在保证倒闸操作正确性与安全性的前提下，减少现场工作人员数量，合理配置运维人员力量。

1.2倒闸操作可视化简介与优势

三维模拟远方可视化的应用可推动原有模式的改变，弥补旧模式的不足，在远方可视化系统的辅助下，倒闸操作时监护人员可在远方实现监护，操作人与监护人各持一份操作票，系统直观的将每一次倒闸操作都通过三维模型进行动态模拟，监护人通过系统便可身临其境的查看倒闸操作是否合规、是否到位，如果发现不合规或不到位操作，可及时阻止，避免事故的发生，如果遇到系统预警，也可以动态的在三维场景中模拟预警信息，警示监护人及时处理，操作全过程进行三维动画模拟，整个过程所设计设备，人员等信息直观可视化的展现给远方的监护人员。

2.三维可视化技术研究研究

2.1三维动态建模技术

为了最精确的还原倒闸操作所涉及的各个设备，并且真实的模拟出倒闸操作的整个流程，采用三维激光扫描建模技术，借助其强大的硬件及软件数据处理能力以及非接触式的测量方式，避免了传统的三维建模方法，工作量很大，精度不高，不能快速获取三维空间数据等问题，有效、快速的实现变电站道闸操作所设计设备的三维模型创建，解决了传统的测量仪器与测量方法在精度和效率上的不足，为远方倒闸操作可视化系统的高质量三维模型要求提供了技术保障。

三维激光扫描仪通过线激光发射器来实现视觉数据采集，激光定位的角度与激光成45度倾斜，同时在物体的垂直切片上投射出一条红线，摄像头检测切片到中心的距离并给出网格切片，通过围绕着道闸操作的设备旋转360°，不断的重复这个过程扫描过程，就可以精确的还原出倒闸设备的三维模型，并且扫描模型支持二次编辑，这样为人工二次精细调整也留出了空间。倒闸操作的规范性和正确性，是确保电网安全和稳定的重要基础，所以精准的还原每一个设备和设备的状态也是同样重要的。

2.2远程可视化渲染技术

为了确保倒闸操作无误，运维站一般采用监护操作模式，即由两人进行同一项操作，其中对设备较为熟悉的一人作监护，特别重要和复杂的操作，由熟练的运行人员操作，运行值班负责人监护，对于监护的过程，如果采用传统增派人员至现场去监护的方式，不仅耗费了大量的人力成本，监护人的监护效率低下，且并不能有效的提高变电站整体的运作效率，和电网提倡的减员增效也背道而驰，为了解决上述现有技术中存在的缺点和不足，借助可视化技术提供了一种能有效降低倒闸操作耗费的人力资源、提高监护人工作效率的用于倒闸操作的可视化系统。

为了实现高清可视化渲染效果，采用动态建模技术与Webservice实时数据共享技术集成，实现断路器分断、隔离开关拉合、保护压板投退、电机电源分断等设备的精细化建模及动作情况的实时、三维模拟展示，通过Webservice与4A系统、SCADA系统的实时联动，为现场状态监控、倒闸操作等提供了远方实时、可视的监督管理手段，实现了在系统这中叠加显示过程中的后台变位信号、潮流变化情况以及反映设备位置的多源判据等信息，实现操作过程透明的目标，同时实现了设备远方倒闸操作顺控步骤及状态的精确定位、三维可视化校核，其技术架构示意图1如下：

（图1 技术架构示意图）

3.倒闸操作远方可视化系统应用效果

通过结合三维动态建模技术、可视化等技术以三维形式显示变电站一、二次设备动作过程和到位情况，实现断路器分断、隔离开关拉合、保护压板投退、电机电源分断等设备的精细化建模及动作情况的实时让监督人员可以直观可视化的在远端监控现场倒闸操作的具体步骤和效果，可显示的设备包含了220KV、110KV、35KV电压等级一次设备、断路器操作电源、隔离开关电机电源、母线充电保护、互联等压板。

系统通过与调度系统预令对接并生成信号序列，系统接收到分合信号后，通过查询与设备模型的关联关系，实现顺控倒闸操作过程中各步骤对应设备的位置智能识别和定位，并进行分合动作模拟，一次达到与倒闸现场同步的三维动画模拟效果，其系统应用效果图2所示：

（图2 倒闸操作可视化系统应用效果图）

结论：倒闸操作远方可视化监控系统，从监管人员的视角出发，着力解决现场运维信息不透明、安全措施落实难到位的问题，利用激光测量、三维动态建模、虚拟现实等技术实现了变电站内，工作人员倒闸操作的虚拟仿真可视化，在远方的操作系统内按比例还原了一个拟真的倒闸操作作业现场，监督人员可以直观的看到道闸操作的整个流程，及时发现其中的问题，为生产作业管控、远方可视化监督和指挥决策提供了实时、可视、高效穿透的辅助决策支撑，在电力行业具有广阔的应用前景。

参考文献

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