基于物聯網及三維可視化的新一代智能變電站建設

虞黎華

（國網湖北省電力公司宜昌供電公司，湖北 宜昌 443000）

基于物聯網及三維可視化的新一代智能變電站建設

虞黎華

（國網湖北省電力公司宜昌供電公司，湖北 宜昌 443000）

將先進的物聯網技術以及可視化技術應用在新一代智能變電站建設中，可以提升智能變電站的設備智能狀態監測水平，提高智能變電站的智能化水平。本文主要對基于物聯網及三維可視化的新一代智能變電站建設進行研究。文中介紹了新一代智能變電站的功能特點，并對物聯網技術以及三維可視化技術進行概述，在此基礎上詳細介紹了物聯網及三維可視化技術在新一代智能變電站建設中的應用。

物聯網；三維可視化；新一代智能變電站

智能變電站作為智能電網的重要支撐與基礎，作為電網運行數據的采集源頭以及命令執行單元，其智能化水平直接影響電網的智能化，因此進行智能變電站建設意義重大。

對于智能變電站建設的核心則是信息的無損采集、流暢傳輸以及有序應用，物聯網技術主要基于RFID視頻識別技術、傳感器技術以及定位技術等實現信息的自動識別、采集以及獲取。

同其他技術相比，三維可視化技術在信息承載、展現以及人機交互等方面具有顯著優勢。基于此，將物聯網技術和三維可視化技術應用到新一代智能變電站中具有極強的使用價值。本文主要對基于物聯網及三維可視化的新一代智能變電站建設進行研究，希望通過本文的介紹，為新一代智能變電站建設提供借鑒與參考。

1　物聯網及三維可視化技術概述

1.1物聯網技術

物聯網主要基于RFID射頻識別技術、傳感器技術、定位技術等對信息進行識別、采集以及感知，并通過電子信息傳輸技術，實現信息的聚合與統一，然后基于云計算、模糊識別、數據挖掘等職能計算技術完成度信息的分析融合及處理，最終完成對世界的認知以及智能化控制。

物聯網技術包括三層，即：感知層、應用層和網絡層。其中感知層主要實現對外界世界的全面智能感知、識別以及信息采集與處理；網絡層屬于運輸層，主要基于電信網、互聯網、專用網絡等完成對信息的傳送，實現感知層以及應用層的信息傳遞；應用層主要功能是智能處理，主要基于高性能計算機、人工智能以及數據庫等，完成對數據的存儲、挖掘以及分析，并為信息的呈現提供平臺。

1.2三維可視化技術

三維可視化技術主要基于計算機技術，實現將數據轉換成圖形和圖像，進而可以完成對客戶世界的真實再現，三維可視化技術屬于直觀展現且具有實時交互功能的技術。三維可視化仿真是計算機可視化以及系統仿真相結合的產物，其核心為計算機技術，手段是高科技，結果在于形成逼真的視覺、觸覺、聽覺一體化的虛擬環境。換句話說，三維可視化技術具體是指用戶基于必要設備，對自然狀態以及虛擬環境的對象進行交流、傳遞以及結果觀測，使用戶可以產生身臨其境的感覺與體驗。

開始，三維可視化技術主要通過圖形以及圖標的形式，對客觀事物進行再現與觀測，其應用也更多的側重于地質勘查以及礦業等。近年來，三維可視化技術不斷成熟，對圖形的描述也更加逼真，其應用范圍也不斷擴大，目前，在電力行業應用廣泛。本文則主要基于三維可視化技術，對新一代智能變電站進行建設。

2　基于物聯網及三維可視化的新一代智能變電站建設

2.1物聯網技術的應用

物聯網技術的應用主要有兩個層面，即：在變電站戰域的物聯網技術應用；在變電站相關區域的物聯網技術應用。

其中在變電站站域，物聯網技術主要應用在設備的智能化、信息采集處理以及傳送方面；在變電站相關區域，主要應用在上下級變電站及區域的配電網以及新能源接入等方面。變電站智能化屬于系統工程，必須基于有機體思維模式看變電站及其所處群體。在變電站神經系統當中，以信息通信為基礎的變電站物聯網絡是重要成分，基于物聯網技術在新一代智能變電站建設中應用如下所示：

（1）變電站一次設備智能化。在變電站高壓設備智能化中，傳感器集成技術是主要的應用技術，新一代智能變電站的一次設備智能化為一二次設備的高度集成，盡可能降低一次設備外帶的智能組件等。高壓設備在制造過程中，主要講傳感器、RFID射頻識別技術等集成到設備中，并向外提供標準接口，在運行中，實現信息的傳輸，完成從采集到監控系統及其他應用系統的傳輸。這種方式的有點在于感知集成設備與主設備匹配性好，并可以實現內部信息采集，且可以確保信息的準確性以及信息傳輸過程中的耦合性。

（2）變電站設備的狀態監測。設備狀態監測屬于物聯網技術的典型應用。設備狀態監測的重點是在于監測一二次設備以及輔助設備的運行狀態，從而為變電站提供基礎信息。基于物聯網技術的設備狀態監測主要以各種傳感器為基礎，并結合GIS設備、容性設備、環境動力設備等，進而完成對狀態數據進行采集。在變電站智能輔助設備控制系統中，關于門禁、電子圍欄、SF6探測器等也是物聯網感知層的重要組成成分。由于設備屬于小型化、無線化等，在進行具體建設時，要注意傳感設備所產生的電磁波對變電站自動控制系統的影響。

（3）變電站建筑的智能化。在完成對變電站智能化的過程，必須考慮變電站建筑的智能化，變電站建筑的智能化主要有環境監控、安全防護、動力監測等部分。對于環境監控，其重點在于基于感知識別設備，完成對室內外環境的溫度、濕度、噪聲等的檢測，并依據電器設備的環境要求，完成通過空調、排風等對環境的調節。安全防護等則基于電子圍欄、紅外、門禁等完成變電站自內到外的立體式分層安全防護體系。動力監測則重點完成對變電站站用電系統的數據進行監測。

（4）變電站檢修輔助。對變電站來講，其運行檢修輔助主要依據變電站運行檢修的具體工作特點，利用多種狀態監測手段以及數據信息完成。設備狀態監測為運行檢修提供了數據參考，此外操作遙視則主要基于遠程操作的模式，利用三維可視化技術，完成操作的可視化等。

2.2三維可視化技術的應用

基于三維可視化技術的新一代智能變電站建設，主要包括場景、設備的三維實體模擬、三維虛擬仿真、數據可視化展現以及3DGIS等。三維可視化技術主要通過關鍵數據驅動，實現界面顯示，進而完成用戶界面與系統關鍵數據驅動的聯系，靈活的展現不同的工作場景，并對全景數據進行綜合展現，并基于任務導向作用，進行數據的有機整理，完成監控界面的一站式操作，便于用戶進行使用。

三維可視化技術在新一代智能變電站中的主要應用包括變電站生命周期的規劃設計、建設、運行以及輔助檢修，應急事件處理等，具體功能包括：展示三維場景、數據狀態，完成對圖像信息的擬合，進行云圖的模擬，對熱點及報警點進行快速定位，并對信息進行綜合展示，可以進行三維交互、智能巡視以及歷史反演。在新一代智能變電站建設中，智能輔助控制系統是重要組成成分。

三維可視化技術在智能輔助控制系統中也具有重要作用，其在輔助控制系統中，主要通過建設三維可視化平臺、調控中心可視化、運行三維可視化方式，很好的完成了系統的智能化。

3　結論

本文主要基于物聯網技術以及三維可視化技術，進行新一代智能變電站建設。文中介紹了物聯網技術以及三維可視化技術的特點，在此基礎上，重點介紹了其在新一代智能變電站建設中的主要應用。物聯網技術主要基于RFID視頻識別技術、傳感器技術以及定位技術等實現信息的自動識別、采集以及獲取。同其他技術相比，三維可視化技術在信息承載、展現以及人機交互等方面具有顯著優勢。基于物聯網技術以及三維可視化技術的新一代智能變電站建設，可以很好的實現新一代智能變電站的智能化水平。

［1］ 方景輝，徐偉明，朱曉峰，等. 基于物聯網與三維可視化技術的變電站智能輔助控制系統的研究與應用［J］. 電氣自動化，2012，34（3）：67～70.

［2］ 王繼業. 物聯網及可視化技術在新一代智能變電站中的研究及應用［J］. 電氣應用， 2013（19）：68～ 72.

TM76

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1671-0711（2016）08（下）-0081-02