基于虚拟现实技术的智能变电站运维管理系统

基于虚拟现实技术的智能变电站运维管理系统

张贝 1 张亮 2 郭登辉 3

1 国网乌鲁木齐供电公司，新疆乌鲁木齐， 830011

2国网乌鲁木齐供电公司，新疆乌鲁木齐，830011

3新疆电力有限公司电力调度控制中心，新疆乌鲁木齐，830063

摘要：在我国进入21世纪快速发展的新时期，科技发展十分迅速，传统技术中的智能变电站在运维管理时监控难度大、故障排查效率低。基于此，设计了一种虚拟现实技术平台，完成对设备的虚拟监控，采用匹配追踪算法对故障数据进行精准定位，通过融入卡尔曼动态滤波算法完成虚拟故障分析，得到设备处理调整数据，便于判断设备运行情况。通过MATLAB仿真得出，该研究设计的智能变电站运维管理系统稳定性好，发生故障之后恢复速度更快。

关键词：虚拟现实技术；智能变电站；运维管理

引言

变电站是电力系统中的重要内容，随着科学技术的持续发展，变电站的建设也正朝着自动化、智能化方向前进，其中变化最大的就是变电运维管理模式的创新，以往的变电站运维管理基本上是人工值班管理，但现在绝大部分地区已经实现了无人值班，很大程度上促进了电力行业的可持续发展。然而，就目前情况来看，部分电力企业对于变电运维管理还存在不够重视的现象，不仅给电力企业造成严重的经济损失，同时还会影响电力企业的长远发展。因此，加强智能变电站变电运维安全与设备维护的深入研究意义重大。

1智能变电站的基本特点

智能变电站具有全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、高级应用互动化的特点，通过光纤网络把采集到的各种数据，经过信息一体化系统进行自动分析，自主完成控制、保护、监测等功能，实现智能告警、顺序控制、事故分析决策等自动化功能，与系统无缝对接。

2虚拟现实技术的智能变电站运维管理系统

2.1测控冗余机制

冗余测控装置的冗余后备原则是在实体测控退出运行或故障时能够替代实体测控装置实现当前故障间隔的测控功能。冗余测控装置中的各虚拟测控单元采用与对应的实体测控相同的配置和程序，虚拟测控单元对过程层装置和站控层装置的表现与实体测控装置相同。只有当冗余测控监测到实体测控装置完全退出运行时才自动投入相应的后备虚拟测控单元，在虚拟测控单元投入运行后依然实时监测实体测控的运行状态，一旦发现实体测控恢复正常运行则自动退出。

2.2软压板的巡视维护管理

（1）智能变电站的保护压板投退操作均能通过监控后台遥控操作软压板来实现，其操作项目包括保护功能投入、GOOSE出口、跳合闸出口等软压板的投退。操作前应先在监控画面上核对软压板的实际位置，操作后在保护装置上进行二次核对。对于退出部分保护功能的操作，如取消电压闭锁功能等，只需要在保护装置中将该电压采样SV接收软压板退出即可。（2）保护装置定值进行远方修改时，应在保护压板退出、远方控制压板投入、远方切换定值区压板投入的状态下进行；“置检修”压板在正常运行时严禁投入，设备进行送电操作前，应检查确认相关智能组件的“置检修”压板已取下，该压板运行人员不得操作。（3）全面巡视时要详细检查装置软压板、监控后台软压板、保护测控智能组件硬压板，位置是否一致，是否符合运行条件需要，并为顺序控制奠定基础。断路器、电流互感器在检修时，其电流端子不需要短接，只退出相应合并单元SV接收软压板即可，从而避免了电流互感器二次回路开路。因此，在设备检修后应检查其合并单元SV接收软压板是否投入。

2.3虚拟现实技术

该系统由进行图像处理的图像传感处理系统、对各种数据信息进行处理的应用软件系统、实现各种数据交互的I/O接口和将数据信息有效地显示出来的数据外显设备等组成。虚拟现实系统通过各种检测设备得到设备信息，通过局部泄电监控单元检测变电站电压电流情况、通过噪声监控单元检测现场噪声状况、通过红外成像测温仪检测场内温度是否达标、通过电场功率检测表检测各类设备功率大小。检测设备得到的信息通过五路数据处理后传输到人机交互设备，第一路经过变电站设备总线，围绕总线完成线路的运维;第二路输出信息经由数据串行口，通过串行口完成数据的交互和信息的交互;第三路经过通信接口再经过数据输出接口，检测数据在这里完成信息的交汇;第四路经过信号转换模块和采集存储模块完成信息的转换;第五路通过红外图像采集完成周边环境信息的采集。五路数据交汇输送到人机交互装置，传感设备采集到的信息与人机交互装置能够互通数据，人机交互得到的数据经过卡尔曼动态滤波算法分析完成数据的外显，最后通过数据外显设备具象化出来。

2.4管理过程的优化

没有制度就没有执行力，电力企业想要在市场竞争中获得长远发展，则必然需要对企业自身的制度条例进行优化和创新，使其能够满足不断变化的市场需求。基于此，在智能变电站运维过程中，需要加强管理制度的建设，并优化管理过程，严格要求相关人员遵循《智能变电站运行管理规范》，并结合企业实际情况适当地调整不规范问题，从而提高变电站管理工作的效率与质量。除此之外，还需要重视对新技术的研发，并制定相关的规章制度，定期组织人员进行先进技术的学习和讨论，不断提升智能变电站的运行维护水平。

2.5智能变电站运维管理系统设计方案

智能变电站运维管理系统的正常工作离不开主控中心的控制，本研究设计区别于常规技术，采用新型的有源控制网络实现整体系统的电源供给，应用匹配追踪分解算法进行电路故障定位，运用虚拟现实技术平台进行电力数据检测。本文设计的系统通过运维主控中心对整个系统进行调度和控制，产生的数据一部分通过通信系统传输到远程主站，再由远程主站实现变电设备的控制;一部分通过定位单元对运维中心产生的故障数据进行故障定位，然后经过远程主站完成设备故障的维修。运维主控中心产生的数据一部分经过虚拟现实技术平台进行虚拟仿真，虚拟仿真得到变电设备的整体运行状态，大数据平台在进行数据传递时，借助于各种通讯接口实现不同数据的传递和交互，并且采用带电检测单元(其内通常设置有通过局部泄电监控单元、噪声监控单元、红外成像测温仪和电场功率检测表等)实现变电站设备输出数据的检测。最后主控中心得到的数据保存到存储器和外接存储设备中，虚拟数据存储到数据库中。整个系统通过有源控制网络提供能源，为主控中心、虚拟技术平台和通讯接口供电，保证系统的稳定运行。

结语

深入研究智能变电站运维管理与设备维护，具有非常深远的现实意义，能够促进智能变电站更好地发挥其应用价值的最大化，充分满足社会发展需求。因此，要重视智能变电站的运维管理工作，深刻认识到智能变电站正常运行的重要性，并正确看待当前运维管理过程中面临的种种问题，这样才能促使技术人员不断地进行经验总结和归纳，从而得到更有效的解决办法，提升智能变电站的运维管理水平，为社会发展提供充足的动力。

参考文献

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