一种数字孪生变电站智能运维系统技术方案

本发明专利技术涉及一种数字孪生变电站智能运维系统，包括运维工作站、服务器、交换机、信息建模模块、主设备监控模块、辅助设备监控模块、立体安全管控模块和三维虚拟巡视模块；信息建模模块用于生成变电站的三维模型，将三维模型反馈到服务器并在运维工作站的操作电脑上完成变电站三维孪生可视化建模，主设备监控模块和辅助设备监控模块用于实时的监控变电站的运行情况，将监控到的信息反馈给服务器并对应显示在变电站三维孪生可视化模型上；立体安全管控模块在三维模型中预演操作票的操作流程，并反馈出每一步操作之后引起的设备带电状态变化、边界划分变化和作业预警变化及变化的时间，并生成操作指导视屏并标注操作路线及操作时间。时间。时间。

【技术实现步骤摘要】
一种数字孪生变电站智能运维系统


[0001]本专利技术涉及电力智能运维系统领域，尤其涉及一种数字孪生变电站智能运维系统。

技术介绍

[0002]随着新一代信息技术与实体经济的加速融合，电网数字化、网络化智能化演进趋势日益明显，新型电力系统发展要求中，展望了数字电网的发展方向，并提出了“数字孪生创新计划”，夹块推进电网数字孪生标注指定，构建电网三维数字模型服务库，探索构建电网数字孪生数理模型和机理模型库体系，引领电网设备数字化撰写，支撑新型电力系统温度运行已经成为未来发展的必然趋势。
[0003]在上述背景下，变电站的数字孪生构建方法已经得以实现，先构建三维模型，然后再结合监控设备将设备的运行状态反馈在三维模型上，进而形成变电站数字孪生三维模型，可以通过观察数字孪生三维模型监控整个变电站的运行及安排人员进行检修，能够在一定程度上减少巡查检修的工作量，并且降低一定程度的安全隐患，然后现有的数字孪生变电站运维系统存在一定的缺陷，主要体现在对工作人员的指导方面，现有的情况最多是模拟操作票进行虚拟操作，对检修工作人员起到操作指导，然而无法提供实时的操作路线，无法对操作后可能产生危险区域起到预警提醒。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种数字孪生变电站智能运维系统，通过立体安全管控模块实现设备带电状态、边界划分、作业预警和模拟预演，在三维模型中预演操作票的操作流程，并反馈出每一步操作之后引起的设备带电状态变化、边界划分变化和作业预警变化及变化的时间，并生成操作指导视屏并标注操作路线及操作时间，对检修人员的安全进行全方位的模拟及展示。
[0005]为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种数字孪生变电站智能运维系统，包括通过电力专网连接的变电站模组和集控站模组，集控站模组包括运维工作站、服务器和交换机；变电站模组包括信息建模模块、主设备监控模块、辅助设备监控模块、立体安全管控模块和三维虚拟巡视模块；交换机用于将变电站模组和集控站模组的信号直接转换交换，信息建模模块用于生成变电站的三维模型，将三维模型反馈到服务器并在运维工作站的操作电脑上完成变电站三维孪生可视化建模，主设备监控模块和辅助设备监控模块用于实时的监控变电站的运行情况，将监控到的信息反馈给服务器并对应显示在变电站三维孪生可视化模型上；立体安全管控模块用于三维孪生可视化模型中显示设备的带电状、模拟预演、边界划分和作业预警，为工作人员提供精准的检修步骤指导和检修路线指导。
[0006]优选的，信息建模模块以激光点云建立的三维模型为基础，在运维工作站的操作电脑上完成变电站三维孪生可视化建模，且完成的三维孪生可视化建模支撑无插件浏览器快速加载三维场景，实现三维全景浏览和沉浸式漫游，具备设备模型监测定位及台账信息
点击查看功能，融合呈现设备台账信息及告警异常信息。
[0007]优选的，立体安全管控包括立体空间防误拓扑与校核、操作票三维模拟预演、检修作业边界划分和作业安全风险预警，立体空间防误拓扑与校核为根据设备连接关系拓扑分析出电器设备带电状态，作为空间安全边界校核的依据，并在可视化三维模型中动态着色显示；操作票三维模拟预演基于倒闸操作票操作序列，自动匹配设备的三维模型及动作动画，通过自动或单步预演操作票操作序列，在操作前基于实景对作业全过程进行危险分析和应对措施的提前准备；检修作业边界划分依据当前检修设备的状态、连接关系和操作顺序，智能形成三维展示界面，通过带电着色功能进行区分隔离边界、检修区域、安全区域和带电设备区域；作业安全风险预警对三维空间中个设备对应区域进行空间关系计算，得到隔离边界、检修区域、带电范围等空间安全边界，对作业人员行为和轨迹进行实时监测和预警，支持对越界进入带电区域和危险区域、超出作业时间在作业区域逗留、进入非工作区域等危险行为进行预警提示。
[0008]优选的，主设备监控模块经正向隔离装置采集变电站原有主设备监控系统的运行数据，包括不限于一次设备状态、二次设备状态和超流信息，并传输到变电站三维孪生可视化模型上，完成数字模型和三维模型的物理映射，以三维立体呈现方式实现主设备电器参量的实时监测和设备台账管理。
[0009]优选的，辅助设备监控模块包括设备在线监测、安全防范监测、动环监控、消防监测和视屏监控，设备在线监测以实时数据、分析数据、历史数据和趋势分析展示形式，实现变压器类、开关类、兼容设备及避雷器设备运行状态的在线监测功能；安全防范监测包括实时监测电子围栏、红外对射、红外双鉴及门禁设备的布防/撤防状态信息、运行工况信息、防区告警信息和故障告警信息，并实现防入侵设备报警确认和布防/撤防操作；动环监测对变电站环境参数、运行状态、通信状态和故障告警信息实时监测，并根据设定的阈值和告警实现对空调、风机就地闭环自动控制，并支持远方遥控；消防监测将变电站的消防主机采用modbus协议接入规约转化装置，用DL/T860送至辅助设备监控模块，实现对变电站火灾自动报警系统动作及状态信息的监控，并实现与视屏监测的视屏进行联动；视屏监控用于实现变电站设备、环境和运维作业的多维度视屏监测，通过视屏智能分析识别技术，实现智能化应用，包括不限于变电站区域安全检测和人员管理；且视屏监测与安全、消防、环境及主设备联动，及时跟踪现场状态变化，推送画面并拍照和录像，为后续分析提供依据。
[0010]优选的，三维虚拟巡视模块基于规划路径实施全站自动巡视和手动自由巡视，立体呈现巡视结果，巡视点位与视屏资源自动匹配，点击可推送关联画面，具备巡视点位的巡视资源覆盖分析，直管呈现已覆盖点位和未覆盖点位，并对未覆盖点位提供新增视屏布点策略。
[0011]优选的，还包括告警管理模块，支持告警信息分级、独立视窗监视和告警抑与恢复；支持拓扑图方式监视系统状态、报警点位平面图定位和设备故障平面图定位；支持自动弹出告警窗、弹出联动信息和告警提醒，告警提醒方式包括但不限于语音警示、图元变色警示和闪烁警示。
[0012]优选的，还包括数据统计分析模块，数据统计分析模块包括异常越界分析与告警、告警信息统计、作业违规信息统计和设备运行统计，异常越界分析与告警具体是通过设置SF6压力表、避雷器泄露电流表、温湿度、水位、电流和电压等测量值告警阈值，对于越过一
级阈值的给予提示报警，越过二极阈值则推送严重告警，使运维人员及时发现设备运行异常情况；告警信息统计具体是按照电压等级对变电站分别统计告警总数量，并按告警类型进行分类统计；作业违规信息统计具体是对作业过程中的各类人员违规行为分类统计；设备运行统计具体是对变电站端设备运行情况分类统计，按设备在线率、故障率和故障时间统计。
[0013]优选的，视屏监测包括固态视屏监测设备和动态视屏监测设备，固态视屏监测设备持续视屏监测，动态视屏监测设备的运行路线与变电站的排水槽重合，且动态视屏监测设备定时巡视或者在SF6压力表、避雷器泄露电流表、温湿度、水位、电流和电压等测量值越过一级阈值的给予提示报警时进行巡视，巡视的动态视屏传递给服务器并显示在可视化三维模型中并保持到下次巡视后更新。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字孪生变电站智能运维系统，其特征在于，包括通过电力专网连接的变电站模组和集控站模组，集控站模组包括运维工作站、服务器和交换机；变电站模组包括信息建模模块、主设备监控模块、辅助设备监控模块、立体安全管控模块和三维虚拟巡视模块；交换机用于将变电站模组和集控站模组的信号直接转换交换，信息建模模块用于生成变电站的三维模型，将三维模型反馈到服务器并在运维工作站的操作电脑上完成变电站三维孪生可视化建模，主设备监控模块和辅助设备监控模块用于实时的监控变电站的运行情况，将监控到的信息反馈给服务器并对应显示在变电站三维孪生可视化模型上；立体安全管控模块用于三维孪生可视化模型中显示设备的带电状、模拟预演、边界划分和作业预警，为工作人员提供精准的检修步骤指导和检修路线指导。2.根据权利要求1所述的一种数字孪生变电站智能运维系统，其特征在于，信息建模模块以激光点云建立的三维模型为基础，在运维工作站的操作电脑上完成变电站三维孪生可视化建模，且完成的三维孪生可视化建模支撑无插件浏览器快速加载三维场景，实现三维全景浏览和沉浸式漫游，具备设备模型监测定位及台账信息点击查看功能，融合呈现设备台账信息及告警异常信息。3.根据权利要求1所述的一种数字孪生变电站智能运维系统，其特征在于，立体安全管控包括立体空间防误拓扑与校核、操作票三维模拟预演、检修作业边界划分和作业安全风险预警，立体空间防误拓扑与校核为根据设备连接关系拓扑分析出电器设备带电状态，作为空间安全边界校核的依据，并在可视化三维模型中动态着色显示；操作票三维模拟预演基于倒闸操作票操作序列，自动匹配设备的三维模型及动作动画，通过自动或单步预演操作票操作序列，在操作前基于实景对作业全过程进行危险分析和应对措施的提前准备；检修作业边界划分依据当前检修设备的状态、连接关系和操作顺序，智能形成三维展示界面，通过带电着色功能进行区分隔离边界、检修区域、安全区域和带电设备区域；作业安全风险预警对三维空间中个设备对应区域进行空间关系计算，得到隔离边界、检修区域、带电范围等空间安全边界，对作业人员行为和轨迹进行实时监测和预警，支持对越界进入带电区域和危险区域、超出作业时间在作业区域逗留、进入非工作区域等危险行为进行预警提示。4.根据权利要求1所述的一种数字孪生变电站智能运维系统，其特征在于，主设备监控模块经正向隔离装置采集变电站原有主设备监控系统的运行数据，包括不限于一次设备状态、二次设备状态和超流信息，并传输到变电站三维孪生可视化模型上，完成数字模型和三维模型的物理映射，以三维立体呈现方式实现主设备电器参量的实时监测和设备台账管理。5.根据权利要求1所述的一种数字孪生变电站智能运维系统，其特征在于，辅助设备监控模块包括设备在线监测、安全防范监测、动环监控、消防监测和视屏监控，设备在线监测以实时数据、分析数据、历史数据和趋势分析展示形式，实现变压器类、开关类、兼容设备及避雷器设备运行状态的在线监测功能；安全防范监测包括实时监测电子围栏、红外对射、红外双鉴及门禁设备的布防/撤防状态信息、运行工况信息、防区告警信息和故障告警信息，并实现防入侵设备报...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊国友，高浦润，张喜斌，熊晓敏，郑慧，杜镇安，汪建伟，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司黄石供电公司，
类型：发明
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