三维可视化技术在电力系统中的应用

摘要：随着近年来我国电力系统的快速发展，现代信息技术以广泛应用于电网建设实践中。文章对三维可视化技术在电力系统中的应用情况展开了详细的分析与论述，可为电网建设实践提供有益参考。

关键词：电网建设 三维可视化 变电站

中图分类号：TM769 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0123-01

随着科学技术水平的进步，电力系统自动化程度越来越高。但是基于电力需求的不断增长，电网建设也不断扩展，呈现复杂化，庞大化趋势。因此，先进的现代信息技术应用于电网建设实践，就成为解决这些问题的必然选择。

1 三维可视化技术应用于电网建设的优势

从信息技术的角度出发，将三维展示、虚拟现实及信息集成技术相结合，构建电网三维空间可视化信息平台，并结合建模、视景仿真、信息集成、可视化交互及多态计算等关键技术进行可视化展示，创新性的提出城市电网空间三维可视化信息平台的工程化建设思路，从而进一步提高电网安全运行水平，提高电网运行状况的可控、在控、能控能力，真正实现城市电网空间三维可视化信息平台建设。

2 三维可视化技术应用于电网建设的实践

2.1 三维可视化平台建设目标

（1）数字地球：可以显示变电站周边大范围彩色地景，可以看到行政区划、居民区、人口等信息，以及关注区域内敏感目标的位置，并可利用高精度遥感影像数据生成三维地理场景DEM，直观展示地理场景真实地貌状况等。（2）精细模型：需要对电网下属的主要变电站进行1：1精细建模，站内设备尺寸、布置位置与实际一致，满足安全规定的电气工作安全距离。然后配置到三维场景中，作为后续业务功能的基础。（3）全景展示：需要构建大范围三维彩色地景，融合道路、植被、电网等矢量线划、标注等二维信息。同时按照1：1比例对范围内地形、建筑、设备等可见物体进行数字模拟展示。（4）热点区域。在三维真实地理信息基础上，展示焦作的空间位置、行政辖区、人口分布情况、道路交通、名胜古迹等。（5）空间量测。系统提供空间量测工具，支持自动量算距离、面积等，测量功能包括坐标测量、高度测量、断面测量、坡度测量等。

2.2 调控中心可视化

（1）电网规模。变电站采用三维立体效果，各个站之间采用动态电流、箭头流动效果，实时表现潮流与投运关系。在三维空间位置上，各个变电站、线路按类型分别突出显示。（2）设备负载。对电网的总负荷与主变负载、售电量、最大供电量、SCADA系统、主平面图、AVC系统等进行统一管理与展示。（3）视频监控。视频监控的展示，位置标识，可以直接调用视频。并显示摄像头的精确位置。要求摄像头的位置与视角要与现场一致。（4）设备缺陷。通过设备缺陷展示功能，可以列出所有运行中有缺陷、且没有处理的设备。并可以在三维场景中定位到具体的设备进行高亮闪烁。通过缺陷处理功能，可以了解设备缺陷的处理过程。通过上报网址，对缺陷进行上报。（5）数据管理。系统能够通过选择，显示设备的基础参数、运行参数、检修记录、历史缺陷等等。（6）投运管理。平台能够对电网的投运过程进行管理与展示，针对新建的或者改造后的变电站，进行投运预演，保证投运过程的正常进行。根据站与站，以及输电线路之间的关系，显示送电输电的潮流走势，从而可以实现从整体查看送输电的过程。

2.3 运行维护可视化

（1）杆塔管理：对主要线路、杆塔实际位置，所处的地形地貌进行真实再现。杆塔的编号、类型等信息和每个杆塔三维模型挂接，实现对每个杆塔定位查询。（2）设备查询：通过关键词查询某个设备，然后自动定位到设备，并有标牌展示设备的相关信息。支持模糊查询和精度查询。（3）线路巡检：实时跟踪，报警提示，历史回放，线路巡检，事件处理等。（4）设备检修：在地理信息系统中，规划维修方案。并设定维修线路，匹配救援工具的种类及数量。通过分析刀闸跳闸的原因，利用录波器进行故障测距，可以确定具体输电线路可能断路的位置，并显示出该位置的地形地貌。（5）过载报警：过载模块功能主要计算变压器和输电线路的负载情况。通过集成实时监控系统，分析设备数据，可以对负载率过大的相关设备进行闪烁报警。（6）遥视系统：在三维场景中显示所有监控的位置分布，可以随时查询缺陷位置附近的摄像头分布情况，调取遥视系统图像。

2.4 营销管理可视化

（1）电费管理：平台可以集成现有的电费管理系统，可以在平台内部自主开发适合营销部门的电费管理信息系统。（2）电能计量：平台可以集成现有的电能计量管理系统，集分路计量、集中管理、负载安全控制、收费管理和数据查询等功能于一体，整个电能计量管理系统采用一个管理中心进行控制管理。此外，可以在平台内部自主开发适合营销部门的电能计量管理系统。（3）客户服务：平台可以集成现有的电力客户服务中心管理系统，将客户和企业有机地结合在一起，客户可以随时随地利用电话、传真、电子邮件、WEB访问等多种方式获取自己所需要的信息和服务。此外，可以在平台内部自主开发适合营销部门的电力客户服务中心管理系统。（4）四分线损系统：可以实现分区统计分析、分压统计分析、分线统计分析、分台区统计分析等功能。（5）母线不平衡率统计：系统可按母线统计各条母线不平衡率，并可以按变电站、电压等级、区域进行汇总，系统提供对母线平衡率的可视化查询分析，以图表形式展示各母线、各变电站、各电压等级、各区域的母线不平衡率分析，同时在时域上可按日、月、年等进行统计分析查询。（6）主变损耗统计：系统可按主变统计各主变损耗，并可以按变电站、电压等级、区域进行汇总，系统提供对主变的可视化查询分析，以图表形式展示各主变、各变电站、各电压等级、各区域的主变损耗分析，同时在时域上可按日、月、年等进行统计分析查询。

3 结语

综上所述，三维可视化技术在电网建设中的应用，为输变配电网的管理、基建、维修、扩建和决策等提供最新的地理信息，可以获得良好的应用效果。随着电网建设自动化程度的不断提升，相信三维可视化技术也必将在电网建设中进一步深化应用。

参考文献

[1]王家林.电力系统故障诊断研究现状与展望[J].电力系统保护与控制，2010（18）.

[2]唐跃中.数字化电网若干关键技术研究[D].浙江大学，2010.