变电站数字孪生「国网第三代智慧变电站」

时间：2022-12-28 10:59:18来源：搜狐

今天带来变电站数字孪生「国网第三代智慧变电站」，关于变电站数字孪生「国网第三代智慧变电站」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

木棉树（mms3D）

自主研发的基于HTML5的3D图形渲染引擎 mmsDT开发平台，为Web可视化提供了丰富的展现形式和视觉效果。木棉树软件聚焦工业数字孪生的生产管控、智慧城市的监控运维等可视化应用领域，产品的模块组态化形式可以满足全要素智慧场景的构建。

一、管理目的

近几年来，随着智慧可视化管理概念的兴起，电网作为与人民生活息息相关的领域也正加快着前进的步伐，特别变电站作为电网的核心环节，由于业务入口多操作繁杂、各系统独立，数据不流通，传统的人工运维管理模式已无法满足管理的需要。

我国目前有41641座变电站，2019年国家电网试点建设7个智慧变电站，变电运维作为核心业务，运维质量直接关系电网安全和可靠供电，责任重大，而电网设备的规模不断扩大，对智能、远程运维管控需要尤为突出。

mms3D结合大数据、物联网、智能应用等先进技术综合应用，建立数字孪生变电站可视化系统，通过接入物联网系统进行数据与三维场景的联动和数据交互展示，打通了数据壁垒，实现数据共享。强化电网的规划、建设、调度、运行、检修等环节的数字化管控，实现智能运用在变电站运维业务中深度融合，打造全面感知、信息互联共享、人机交互、设备诊断高度智能、运检效率大幅提升的智慧变电站。

二、关键技术

系统基于mms3d图形引擎 mmsDT-5.0可视化开发平台，webgl标准B/S架构，前端将采用HTML5 JavaScript技术作为前端研发基础，产品开发的二次代码及项目源文件（模型程序操作手册等）全部提供客户，既可部署在云端，也可本地化部署。

三、项目架构

四、功能介绍

1、变电站三维场景搭建

国家电网某变电站三维场景是CAD图纸鸟瞰图、设备三视图等资料，基于mms3d图形引擎规范和PBR模型开发流程进行1：1三维实景展现，配合mms3D引擎强大的渲染能力，打造外观一致、坐标一致、属性一致的三维仿真220KV变电站三维场景。

呈现站内重点设备、地平台、控制室等，以及周边地形、地貌、建筑、设施等三维场景。

用户可自行720度选择环游视角，对场景进行放大缩小平移等操作查看变电站各个区域以及设备细节还原真实场景。直观、完整地呈现变电站整体布局情况。

2、小地图导航

系统内设置小地图功能，地图显示站内整体布置以及巡检路线，便于快速得知目前视角的位置信息，小地图同正中指针作为目前位置和朝向的参照，当移动位置和视角时，指针位置与朝向同步更新。

3、时间与天气

系统设置时间与天气功能模块，可快捷查看时间天气信息，可随意模拟不同时间、不同天气下真实变电站场景，并配备实时关联功能，通过互联网关联变电站所在地气象局时间天气信息，模拟真实时间天气状态。

4、测量工具

系统设置距离测量工具，可测量场地单段或多段距离，方便运管人员直观了解现场布局的位置信息，应对突发事情提供位置信息高效决策

5、场景虚化

系统配备实体/虚化模式切换显示，制作场景特效开发虚化模式凸显科技感，更突出展示管控的区域。

6、安防管理

①视频监控

变电站通常结线复杂、设备众多，运行人员的巡视与监视有一定的时间间隔和周期，难以做到对设备的不间断监视。

mms3D支持无缝融合视频监控功能，对变电站周边安装24小时动环安防监测，变电站周边全方位一体式无死角监控，并且和火灾报警、门禁系统、人员管理等系统进行联动，进行精准的定位视频摄像头查看并支持多摄像头窗口的并行查看监控。与视频安防监控系统进行集成，管理人员通过实时视频查看现场情况，运维人员对变电站进行实时化、透明化、流程化、全局化的可视化管理。

②电子围栏

在三维系统中，对变电区内重点区域或重要设备设置电子围栏，实现视频联动追踪监视，避免非法闯入或进入非法受控区域，并且和报警系统进行联动，当有异常闯入或异常情况，可进行颜色报警并聚集异常区域，并且以弹窗提示异常状态，全方位保障变电站设备运行安全。

③自动巡检

在三维系统中，mms3D可事先预设好几种路线后，也可以预设白天或夜晚巡检，可以第三人称方式该路线上的监控设备进行轮询查看。

同时在巡检的路线上，可以实时查看设备运行状态以及实时数据，工器具检查、梳理巡视设备缺陷记录和安全隐患记录，以及巡视后巡视记录等，以帮助运管人员熟悉现场环境、掌握作业流程、提升作业质量、优化作业预案、降低作业风险。

④门禁管理

mms3D通过API接口，接入一卡通系统和人脸门禁系统

支持门禁设备（门铃）与视频设备的联动控制；刷卡开门时，能够联动视频摄像机，实现持卡人员图像比对

支持门禁设备（门铃）与灯光设备的联动控制；刷卡开门时，能够联动区域内灯光开启。

支持门禁设备与消防系统的联动控制；当发生火警时，应能够联动相应区域门锁的开启。

7、消防管理

mms3D通过API接口，接入消防水系统、火灾自动报警系统、线缆温度监测系统，电气火灾监控系统，实时消防设备设施运行状态进行监管，如：火灾自动报警探测器、系统电源的电压状态、电流状态和线缆温度等，以及灭火水系统、泡沫系统的压力、液位等数据进行实时展示。

当发生异常（火灾、爆炸等）异常状况时，可联动报警点附近摄像头弹窗，显示实时监控画面，并计算人员逃生的路线，远程启动灭火流程等；有序进行撤离，保障人员生命安全、财产损失。

8、设备运行管理

在三维系统中，对变电站各类设备从规划、设计、制造、安装、使用、检测、维修等全过程建立智能台运，掌握过去、现在、未来全过程数据，实现对设备资产的全方位数据管控。

mms3D通过API数据接口，联接物联网管理中台，可实时对变电站内各类设备坯的运行状态、电压、温度、检修等基本信息进行数据展示，通过可视化数据弹窗的展示，全线跟踪与一键查询、设备信息数据的实时反馈，达到全方位掌握变电站设备运行正常、异常等相关信息，起到实时监管，高效协同管理。

9、重点设备拆分

在系统中，重点对变电站的重点设备，如变压器，进行深层分组和部件级颗粒度拆分

将变压器三维模型拆分为本体箱体、铁芯、绕组、各套管、分开接开关、储油柜、各类非电量保护装置、冷动系统、接地装置等。使设备的三维模型的动作状态与现场设备的动作状态实时同步，实现设备机械状态实时仿真

10、异常管理

在三维系统中，mms3D通过各系统终端的监测数据、业务流程和工单数据之间有效链接关系，数据比对分析，实现设备异常告警、寿命告警、故障预警等。

设备异常：将设备各项实时状态数据与对应的状态检测模型进行比对，可以发现设备异常状态。系统得到检测模型反馈，及时告警。

故障预警：设备运行数据与大数据故障预测模型进行比对，实现对全专业设备可能堆叠发生的故障精准预测。

设备寿命预测：将设备运行数据、使用时间、损耗、维护等信息与设备健康管理模型进行比对，对设备寿命做出大数据合理预测。

11、电流模拟可视化

在三维系统中，mms3D利用虚拟仿真技术，对变电站电流作业动作进行动画还原，通过业务系统数据驱动仿真动画的方式，还原电流作业过程中的工艺流程，使现实与虚拟场景的加工进度保持一致。

项目通过颜色区分作业工艺，运维管理人员通过可视化平台即可直观的了解到变电站的作业电流、电压状态、作业工艺等，实现作业工艺细节动态展示。

12、控制室可视化

在三维系统中，mms3D利用虚拟仿真技术，对变电站控制室内进行模拟场景还原，对控制室内的设备视频监控远程24小时管控，并以第一人称视角实时查看设备运行状态以及实时数据展示，重要仪表表计读数、重要开关状态等可视化信息与三维场景的针缝融合，进一步提高智能化管理水平以及突发事件高效处理。

13、数据融合

在三维系统中，对变电站业务系统数据（安防系统、动环系统、消防系统、视频监控系统、监测系统等子系统）

设备运行数据融合：对设备名称、投运年限、外形尺寸、位置坐标、维护负责人等信息进行可视化展示。

监控数据整合：全面对接变电站内视频监控设备，实现对变电站室内、室外情况远程监视，视频监控信息与设备实时关联，历史监控信息有迹可查。

安防系统整合：通过变电站三维模型融合变电站安防系统数据交互展示，设备运行状态，分析预警，提升变电站运维效率和安全防范水平。

动环数据融合：变电站室内外温湿度、水浸、风机、空调、除湿机、水泵、照明等设备的数据，实现空调运行状态、工作模式的控制，以及温度的调节等

消防系统融合：变电站内消防设备设施的支行状态，系统电源、电压状态、电流状态和线缆温度等状态，还可对变电站内灭火系统如水系统、泡沫系统的压力、液位等模拟量数据进行实时展示。

14、实现价值

（1）mms3D利用虚拟仿真技术，打造打造外观一致、坐标一致、属性一致的三维仿真110KV、220KV变电站三维场景，提升变电站设备及环境实时感知能力、推动提升设备隐患故障定位和检修效率、支持设备状态检修从“定期检修”向“预防性检修”过渡，提升设备精准运维、减少现场作业频度，降低现场作业误操作风险，延长设备使用周期，实现资产增值。

（2）mms3D依托大数据、物联网、智能传感器应用等先进技术综合应用，综合子系统数据信息，统一获取各业务数据，打破数据壁垒，让数据全面、有效、集中和共享，智能分析、高效决策，发挥综合信息、远程指挥优势，提升指挥质效。

15、示例演示

项目在线演示：木棉树数字孪生变电站3D可视化系统

五、木棉树软件提供服务

①授权3D可视化开发平台，指导用户进行二次开发数字孪生系统。

②受托定制个性化数字孪生项目，以适应用户不同情景的需求。

【以往案例】

1、数字孪生-大型钢铁厂3D可视化管控平台

2、数字孪生-热轧产线3D可视化管控系统

3、数字孪生-城市地铁3D可视化管理平台

4、数字孪生-机场大数据3D可视化管控平台

5、数字孪生-智慧风机3D可视化管控平台