三维变电设计

三维变电设计（精选七篇）

三维变电设计 篇1

工程概述

110k V变电站采用国网典型设计C - 10 方案, 110k V变电站规划建设的本期及终期规模如下

变压器: 三相三绕组有载调压变压器, 本期2×50MVA, 终期3×50MVA; 变压器的额定电压:110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/10.5k V; 阻抗:Uk1 - 2=10.5%;Uk1 - 3=17.5%;Uk2 -3=6.5%, 接线组别:YN, yn0, d11。

110k V出线:本期2 回, 本期采用不完全扩大内桥, 终期2 回。采用扩大内桥接线方式。

35k V侧本期6 回出线, 采用单母线分段接线方式;终期9 回出线, 采用单母线三分段接线。

10 k V本期10 回出线, 采用单母分段接线方式;终期15 回出线, 采用单母线三分段接线方式。

三维设计系统的简介

主接线设计子系统

主接线子系统可以快速将典型主接线图加入到图库中以便在设计时调用, 可以批量修改间隔中设备的参数, 可以方便快速的完成主接线图的设计。

三维设备布置子系统

三维设备布置子系统可以按间隔批量布置三维设备模型, 也可以单个的布置。在布置时, 可以从数据库中获取待布置设备列表 (在主接线图中设计后存储到项目数据库) , 从该列表中选取设备后, 设定必要的参数, 就可以完成设备的布置, 设备布置完成后, 会自动关联到主接线图上的符号, 并实时共享设备编码和参数信息。

三维导线布置子系统

采用参数化的方式完成三维导线的布置, 可一次性地完成导线、金具、绝缘子串的布置, 导线、金具、绝缘子串的型号都保存在数据库中, 可编辑扩充。

提供了方便的修改功能, 可以快速地对已布置的导线进行修改和调整, 导线布置完成后, 所有设计数据均保存到数据库里面, 可以进行材料统计。

安全净距校验子系统

基于精准的三维变电站模型, 该子系统可帮助设计人员快速、准确地完成安全净距校验工作。该子系统功能结合相关设计标准和项目的实际工况 (如海拔等参数) , 对选定的校验项提供允许值, 并在三维模型上直观地显示安全净距范围, 解决了二维设计手段下校验困难的弊端。

断面图设计子系统

断面图设计子系统可以通过动态剖切方式, 生成间隔的平断面图;可以快速进行材料统计、标注;可以快速完成定位尺寸标注, 快速完成平断面施工图。生成的二维施工图与三维模型动态关联, 当三维模型发生变化时, 相应地二维图纸会自动更新, 以减少设计变更时改图的工作量, 提升设计质量和效率。

电气专业协同设计流程

目前, 国内的电力设计院普遍将电气分为一次电气设计、二次电气设计两个部门, 在三维设计平台上电气一次、电气二次专业协同设计流程如图1 所示, 以三维布置设计为开端, 结合计算机信息技术的应用, 获得电气一次、二次专业的设备材料表、平、断面等施工图。

土建专业协同设计流程

目前, 电力设计院将变电土建分为土建、暖通、水工三个专业, 其协同设计流程如图2所示, 以土建模块为主, 实现结构详图、建筑详图、水暖消防等施工图, 生成土建、水工、暖通专业的材料表。

根据以上系统设计设计的110k V变电站三维效果图如图3 所示。

结语

通过在三维设计平台上进行110k V变电站设备建模, 进行110k V变电站三维设计的尝试, 对三维设计系统在变电站设计中的应用有一定的借鉴意义。

《采薇》三维教案设计 篇2

《采薇》中诗人把他置于家国、忠孝的宏大矛盾的背景之下，就显现出小人物所不能承受的生命之重，使得人物形象立刻有了足够的张力和视点。

一、三维目标：

1、了解与这首诗相关的古诗词常识。

2、能大体把握诗意。

3、能熟练诵读这首诗，并且能流利背诵下来。

4、体会作者的思想感情。

5、能作相应的拓展迁移。

二、重难点：

1、能熟读成诵，大体把握诗意。

2、能体会作者的思想感情。

3、能作相应的拓展迁移。

三、课时安排：

一课时

四、教学过程：

(一)谈话导入：

我国是诗歌的国度，诗歌犹如一颗璀璨的明珠，在我国的文化瑰宝中熠熠闪光。大家能背一背自己喜欢的诗歌吗?……看来大家都乐于学诗、背诗。这就好。大家熟读成诵的都是唐诗宋词元曲，这些都是我们耳熟能详的诗歌。今天，我们要学习一首两千多年前的古诗，这首古诗非常经典，可谓千古绝唱，我们今天来做一回知音，听一听这首遥远的绝响。

师板书课题：《诗经·采薇》(节选)

(二)自由诵读，读懂诗意。

1、学生自由读诗，师板书诗句。

2、教师范读，学生根据老师范读划分节奏。

3、学生自由读诗，老师指名学生朗读。

4、对照注释，学生自由读诗。

5、再次对照注释，说说这首诗的大意。

(三)质疑、释疑

俗话说：学贵有疑，小疑则小进，大疑则大进。同学们，你们读了这几句诗之后，一定会有很多疑问，现在请你们提出来。

学生的疑问可能有：

1、为什么要像老师那样读，能不能按我们自己的想法来读?

2、提有关《诗经》的问题。(关于《诗经》)《诗经》是我国最早的诗歌总集。它收集了从西周初期至春秋中叶大约5间的诗歌305篇。先秦称为《诗》，或取其整数称《诗三百》。西汉时被尊为儒家经典，始称《诗经》，并沿用至今.

3、题目是《诗经·采薇》(节选)，为什么没有一句话提到采薇呢?

4、从“昔我往矣，杨柳依依”这句诗里，我们可以读出是什么季节什么天气?那么“今我来思，雨雪霏霏”呢?

5、往”在这里是什么意思?“来”又是什么意思?

6、从这一“来”一“往”中你读出了什么?

生再次自由诵读，释疑。

(四)指名学生读诗，想象“杨柳依依”和“雨雪霏霏”的情景。

你能由“杨柳依依”、“雨雪霏霏”联想到哪些诗句?或者你能想象到怎样的情景?你能用比喻、拟人或者夸张的手法来写一写吗?

(五)拓展

“一切景语皆情语”。短短的几句诗，十六个字，可是有着丰富的的意蕴。大家能够说说这首诗表现了诗人怎样的思想感情吗?为了帮助理解，我可以给大家补充一点资料。老师作一些简要补充。

了解了诗人的经历，我们再次读这首诗，你有新的感受和体验吗?说出来和大家分享一下。

(六)总结学习方法：

同学们，你们觉得学古诗难吗?回顾这节课，我们总结一下学习方法吧!

自读质疑——结合资料自学——合作学习——组织讨论——感悟背诵

(七)小结：

大家掌握了这套学习方法，以后可以试着在学习中运用它。相信你会取得事半功倍的效果。

我想，通过今天的学习，我们已经与诗人取得了心灵的沟通。作为诗人的知音，让我们一齐背诵这首诗，去感怀那时的景，那时的人，那时的情吧!

教学构想：作为六年级的学生，要学这首两千多年前的古诗，也实在是难为他们。他们的认知能力、人生阅历、情感态度等因素限制了对这首诗艺术品位的挖掘。所以，老师必须搭建一个交流平台，使学生能够与老师对话。我所采取的办法就是老师作为一个组织者和管理者，引导学生自己读诗，自己质疑，自己解惑，自己品诗，自己悟诗，自己背诵，不强求学生能够多么深刻，只要对这首诗有一个大致的了解就可以了。特别注意肯定学生的个性化的感悟。

拓展阅读：《采薇》新解

三维变电设计 篇3

SATWE是中国建筑科学研究院结构所编制的PKPM系列软件中专门用于空间结构计算的软件, 是目前国内最权威、应用最广泛的国产结构分析软件之一, 紧扣国内现行规程、规范, 人-机交互界面良好。MIDAS/GEN是国内近年来比较流行的建筑结构通用有限元分析软件, 它采用空间三维建模技术, 非常适用于一些体形比较特殊结构的建模, 对复杂空间结构具有较强的计算分析能力。

2生产综合楼结构选型

2.1结构选型的主要原则

土建结构根据电气工艺布置方案的性质和特点, 进行结构体系优化, 结构体系达到最优化, 从而减少工程量, 使工程投资效益最大化。

2.2生产综合楼结构型式的确定

根据前述生产综合楼结构选型的主要原则, 结合本工程场地自然环境、地质条件, 以及抗震设防标准等, 综合比较钢结构生产综合楼和钢筋混凝土结构生产综合楼的各方面性能。

一般来说, 钢结构的优点有:不需确定埋件后设计出图、施工方便、安装速度快、质量相对容易控制、自重轻、美观、便于缩短工期。缺点有:防火、防腐性能差、维护费用高;最大的缺点还有成本造价高。

钢筋混凝土结构的缺点有:生产综合楼框架出图必须在工艺埋件确定之后, 并且埋件容易遗漏;同时原材料运输量大、施工工艺复杂、养护周期长, 不利于缩短工期。但具有原材料可就地取材、价格低廉、加工方便;同时防火、防腐性能好, 一般不需维护, 造价低等优点。

钢筋混凝土的防火性能和日常维护等方面都较钢结构更具优越性, 钢筋混凝土结构经济实惠, 无需特殊维护, 在电力系统相当普及, 工程投产后的使用情况较佳。且经计算分析和复核, 采用钢筋混凝土框架结构生产综合楼, 能满足本工程抗震设防烈度7度的要求。

3计算程序选择生产综合楼结构分析计算

3.1计算程序

本工程生产综合楼结构分别采用SATWE、MIDAS/GEN进行空间协同计算。

3.2计算模型

生产综合楼采用钢筋混凝土框架方案, 在不影响电气布置的情况下, 根据结构特点合理增加框架梁, 将不规则的结构型式转变成规则, 典型断面见图1。综合楼整体模型图见2。

3.3计算分析结果

3.3.1结构规则性判断

3.3.1.1结构平面规则性判断

各楼层最大层间位移及平均层间位移详见表1。

从表1可知, x、y两个方向各层最大层间位移与平均层间位移的比值均小于1.2。按照抗震规范3.4.3条, 该结构为扭转规则结构。

结构布置为矩形, 无凹凸尺寸, 按照抗震规范3.4.3条, 该结构为凹凸规则结构。表2为各楼层有效尺寸与典型尺寸的比较表。

从表2可知, 各层有效尺寸与典型尺寸之比均大于0.50, 按照抗震规范3.4.3条, 该结构属于平面规则结构。

对结构进行楼层承载力突变验算, 结构楼层承载力没有突变。

3.3.1.2结构竖向规则性判断

本结构层侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者的值均大于1.0, 详见表3。按照抗震规范3.4.3条, 该结构侧向刚度是规则的。

本结构无水平转换构件, 按照抗震规范3.4.3条, 该结构竖向抗力构件为连续的。

本结构层间受剪承载力均大于相邻上层的80%, 详见表4。按照抗震规范3.4.3条, 该结构楼层承载力没有突变。

3.3.2柱轴压比

根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010, 6.3.6条可知, 三级框架柱轴压比限为0.85, 本结构柱计算最大轴压比为0.67, 满足要求。

3.3.3周期振型

《高层建筑混凝土结构技术规程》规3.4.5条规定:结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期T1之比, A级高度高层建筑不应大于0.9, B级高度和复杂高层建筑不应大于0.85。本结构扭转周期比为0.625 (见表5) , 满足规范要求。

3.3.4整层剪重比 (楼层最小地震剪力系数)

各层剪重比系数见表6。

从表6可知

a.纵向整层剪重比:楼层纵方向最小整层剪重比为4.47%, 大于抗震规范 (5.2.5) 条要求的纵向楼层最小剪重比=1.6%。可见, 纵向结构满足规范要求。经计算, 纵方向的有效质量系数为:99.98%。满足抗震规范 (5.2.2) 条振型参与质量大于总质量90%的要求。

b.横向整层剪重比:楼层横方向最小整层剪重比为3.25%, 大于抗震规范 (5.2.5) 条要求的横向楼层最小剪重比=1.6%。可见, 本结构满足规范要求。横方向的有效质量系数为:99.96%。满足抗震规范 (5.2.2) 条振型参与质量大于总质量90%的要求。

c.各楼层地震剪力系数调整。按照抗震规范 (5.2.5) 条验算, 各楼层地震剪力系数不需调整。

d.楼层最大位移角。纵方向最大值层间位移角:1/749;横方向最大值层间位移角:1/1049;均满足规范限值1/550。

3.3.6抗倾覆验算结果

结构在水平荷载作用下的抗倾覆验算如表7所示。

3.3.7结构整体稳定验算结果

按照高规第5.4.4条, 对结构进行整体稳定验算, 结果如表8。

该结构刚重比Di*Hi/Gi大于10, 能够通过高规 (5.4.4) 的整体稳定验算;

该结构刚重比Di*Hi/Gi大于20, 可以不考虑重力二阶效应。

4结论

本工程生产综合楼结构分别采用SATWE、MIDAS/GEN进行空间协同计算。通过三维协同软件计算分析, 综合楼采用钢筋混凝土结构能够满足现行规范要求, 具有较好的抗震性能, 并能取得良好的技术经济效益。

摘要：通过用SATWE及MIDAS/GEN等软件对变电站生产综合楼结构进行了详细的设计及计算分析, 结果表明选用钢筋混凝土结构能够满足现行规范要求, 并且具有较好的抗震性能, 同时具有良好的技术经济效益。

关键词：三维协同,SATWE软件,柱轴压比,整层剪重比

参考文献

[1]GB5011-2010, 建筑抗震设计规范[S].

[2]GB50010-2010, 混凝土结构设计规范[S].

[3]GB50011-2010, 建筑抗震设计规范[S].

三维输变电可视化平台研究与应用 篇4

一方面, 随着可视化技术的迅速发展与成熟, 一些国际上领先的电力企业进场开始尝试利用可视化技术班组企业提升自身的运营效率管理水平, 国内外学者对可视化技术在电力系统中的应用做了大量的研究, 主要在电网数据显示、运行安全状态显示和运行趋势显示等方面。另一方面, 可视化当前在三维数据获取、大数据量处理与存储、三维可视化、三维空间分析方面等技术方面存在一定的限制, 还不能以较好的性价比满足大规模应用的需要。

随着广东电网公司创先的进一步深入, 为保证电网的安全稳定运行, 对输变电设备的统一、规范、精细化的管理要求越来越高。在大数据时代, 需建立三维立体数据, 通过空间分析技术及辅助决策应用等信息化手段, 提高电网精益化管理水平。

采用先进的三维动态实时建模技术搭建可视化平台, 实现变电站和架空线路的三维实时立体展示, 并能实时反映变电站内的运行情况, 以及杆塔和架空导线的架设和运行情况。通过与主网生产系统、EMS、远程监测诊断、视频监控、准实时平台等系统进行对接, 从多维度、多视角的方式进行准确、及时、直观、形象的实现变电站设备台账、状态告警、设备缺陷等信息的全景可视化展现, 为输变电日常运维业务提供信息支撑。本文从三维输变电可视化平台架构研究、三维精细化建模技术研究、基于三维输变电可视化平台的应用三方面进行阐述。

1三维输变电可视化平台架构研究

本平台力求推动数据 (尤其是跨业务综合数据) 可视化的发展进程, 并将重点集中在如何提供突破性的业务见解, 将多种信息相整合, 提供完整的视图场景, 根据变电站数据重要等级实现变电站数据分层级展示, 实现业务全景展示, 为业务人员提供辅助决策能力。

1.1可视化平台的规划设计

可视化平台的整体规划研究以三维GIS应用为亮点、海量平台为关键数据支撑的可视化企业综合服务平台的定位与架构, 研究数据分析和可视化技术发展趋势, 结合电网发展和公司发展的业务和应用框架, 提出总体架构设计方案, 包括应用架构、技术架构、数据架构和集成架构。

(1) 可视化企业服务平台总体架构的设计包括数据源层、数据层和应用展示层三个层次, 具体内容如图1所示。

(2) 应用架构设计:采用层次化架构规划, 包括可视化展现层、显示控制层、应用层。技术架构的设计将从可视化技术的角度赖支撑上述业务应用的实现;数据架构主要针对广东电网展示项目中所涉及的业务数据在数据生命周期中的处理、转换、存储、整合、分布制定的策略、模型、流程、以及支持这些策略、模型、流程的数据架构方案;基础架构设计包括软件架构、硬件架构、以及展示中心布局的设计。

广东电网可视化服务平台应用逻辑框架如图2所示。

1.2关键技术研究

本平台在仿真空间分析技术如三维场景漫游技术、空间碰撞分析技术、三维实景视频仿真布局技术等方面进行了深入研究;在可视化平台关键技术如:多场景管理技术、海量三维空间数据管理技术、多级缓存技术、数据流式读取技术、双屏互动技术等方面也做了深入探讨。针对三维输变电可视化平台的研究, 本项目组已经共申请“高并行的实时内存资源管理调度方法”、“三维GIS地形渲染方法和系统”、“基于安全作业的变电站空间分析方法”等五项专利。

1.3可视化平台的性能

本平台采用国产自主研发的Zoomway, 在二维数据、地形数据、建模数据及影像数据的导入、三维场景的可视化效果、场景基本操作工具的性能、交换式空间图形编辑、三维飞行编辑和管理、二次开发语言及容易程度等参数方面, 表现出优异性。

采用标准C++和Open GL开发环境, 海量信息可视化执行效率高。二次开发简单易用, 便于精细针对性的应用开发, 具有跨平台的企业级应用能力。基于空间、时间校准的栅格和矢量一体化管理、调度与应用, 支持标准开放式 (OGC) GIS服务。提供基础影像、矢量地形图、数字高程模型、三维模型及应用业务数据的编译和发布功能, 支持三维模型的电子化移交。

总体性能指标如下:

(1) 三维显示效率:100万片面不小于40FPS。

(2) 管理的目标:不低于10000个。

(3) 数据加载调度:小于0.5妙。

(4) 可以管理的数据量:不小于50TB。

(5) 支持的并发数:1000。

(6) 数据加载浏览效率:小于1秒。

2三维精细化建模技术研究

编制完成《广东电网公司三维模型建模规范》。利用三维仿真技术实现对变电站的三维仿真, 依据建模规范, 按照1:1的比例完成三维模型, 保证实景展示变电站内配电区设备模型、主变设备模型、主控室内设备模型、高压室设备模型, 实景展示变压器、电抗器、电容器、组合电器 (如GIS) , 断路器、避雷器等关键设备。

建模规格统一化、模型标准化、数据规范化, 推进电网设备三维模型数据共享和应用, 将电网设备三维模型的粒度分为三个层级:工程级模型、重点部件级模型、全设备级模型。以模型内容、模型几何精度、贴图精细度、视觉效果等几个因素作为分级的主要依据。

建模流程包括:数据采集、设备建模、分离编码、现场验证四部分。

2.1数据采集

(1) 数据采集主要包括图纸资料和现场照片的采集。

(2) 为保证文字数据采集质量及后期对建模的参考作用, 采集是分区域按顺序采集, 同时为保证数据清晰度, 对铭牌及箱柜设备采取高清拍照。

(3) 为避免因贴图拼接产生纹理色差及错位等问题, 引入了360°全景拍摄技术, 为建模人员提供了整体、高清、可靠的现场数据, 有利于提高设备建模的准确性。

2.2设备建模

设备的建模:参照设备CAD图纸资料以及设备现场照片, 建立3D设备模型, 根据照片处理贴图, 赋予模型材质及颜色, 保持模型与实际外观的一致性。如图3所示。

(1) 基础部件模型库自动组装技术 (快速建模) :基础部件模型库是将变电站中电力设备、设备部件等总结归纳为一些特定类型, 使用建模插件工具根据实际设备进行建模, 并存储在三维模型库中, 在新的对象建模时, 可通过直接应用模型库中的模型进行模型组装, 这样可大大减少建模工作量。快速建模流程图如图4。

(2) 激光建模技术:利用激光雷达扫描变电站, 快速进行三维成像, 通过3DMax建模工具, 建立各种设备元件模型, 组合形成整个变电站三维模型, 提高建模效率。如图5所示。

2.3分离编码

模型建模完成后, 按照应用要求, 将单个设备独立分离并命名, 以便系统管理设备台账, 设备模型与生产台账、监测信息建立对应关系, 如图6所示。

2.4现场验证

通过实地考察和现场测量, 验证模型的仿真程度。

根据三维建模规范, 已完成珠海供电局电压等级110KV及以上共59座变电站精细化三维模型建设, 达到楼内外分层分室精细化现场模拟, 以及设备台账的部件级支撑。通过精细化的变电站三维模型, 将变电站现场环境真实还原到系统中, 为可视化平台在变电站业务的深化应用奠定基础。

3基于三维可视化平台的深化应用

基于本平台的电网变电运行方向的应用设计以VRGIS技术为依托, VRGIS是将GIS技术、可视化技术和虚拟现实技术结合而形成的创新的地理信息系统。该平台在提供较强的多维数据建模能力和多维空间数据管理能力的同时, 更能支持复杂虚拟图形空间的生成, 以及支持用户采用多种交互设备与图形空间进行交互。基于本三维可视化平台, 完成下列深化应用研究。

(1) 移动作业仿真预演与分析:通过移动作业仿真预演分析场景, 采用精确空间分析算法, 计算移动物体在现场作业时可能存在的碰撞风险, 为方案设计和现场工作人员提示最佳作业点及风险告警。以吊车模拟进入变电站的全过程为例, 为现场工作人员吊车选型及路径选择提供了参考, 减少了大量的户外勘察工作, 如图7。

(2) 摄像头布局仿真辅助分析:通过摄像头布局仿真辅助分析场景, 模拟摄像头布局, 并以模拟视角的可视范围确定部署位置是否合理。以模拟摄像头布局为例, 为实施人员选择部署点位和部署数量提供了直观参考, 提高了工作效率。

(3) 围栏作业仿真辅助分析场景:通过围栏作业仿真辅助分析场景, 提供检修工具选择、安全措施选择、安全措施布置、安全距离告警等功能, 辅助工作票开票人员确定变电现场作业围栏数量及摆放位置。

(4) 变电站巡检仿真综合展现场景:结合变电站三维仿真场景的设备空间数据, 按照设定路线、自由控制等方式进行漫游, 系统综合显示当前巡视设备的台账、自动化系统监测数据和监控系统视频监测数据等信息, 实现在三维场景中进行自动巡检, 最终达到实时远程巡视, 并生成巡检报告, 方便巡检人员定位解决问题。为运行人员提供以设备为对象的巡检方式, 减轻巡检人员的劳动强度, 并在恶劣天气中代替运行人员对部分设备完成巡检工作。 (如图8) 。

4结束语

经过对可视化平台相关技术、三维精细化建模相关技术的研究探索, 广东电网完成珠海供电局电压等级110KV及以上共59座变电站精细化三维模型建设, 搭建成与主网生产系统、EMS、远程监测诊断、视频监控、准实时平台等系统进行对接, 提供电网图形和分析服务的企业级的三维输变电可视化平台。实现三维变电站模型、实时运行数据、状态监测、电能计量、事件信息、环境信息、台帐信息的多维度、多视角的精确展示。实现电网资源的结构化管理和图形化展现, 实现输变电设备的统一、规范、精细化管理, 为智能变电站的安全作业、智能巡检等输变电安全生产业务的深化应用, 提供有力的信息支撑。

摘要：可视化作为一种信息的表达手段, 由于其直观、形象, 应用越来越广泛。本文以广东电网公司的三维输变电可视化平台建设为例, 阐述对可视化平台相关技术、三维精细化建模相关技术的研究探讨, 目的是进一步促进可视化平台在电网的推广应用。

关键词：可视化平台,三维建模,变电站

参考文献

[1]徐社美, 董娜.三维可视化建模的研究现状[J].中国水运, 2008 (09) :105-107.

[2]卢以堂.三维GIS的基本问题初探[J].贵州科学, 2007 (25) :198-202.

三维变电设计 篇5

视频监控系统作为电网运行、检修的辅助监控手段,为变电站其他系统提供视频技术支撑,为电网的可视化运行和可视化监控提供服务。2011年,国家电网公司以Q/GDW 517《电网视频监控系统及接口》系列标准作为指导规范,在江苏试点建设并完成了电网视频监控统一平台,进行平台深层应用挖掘,为平台的进一步推广和应用提供了良好的技术及实践支撑。

1 建设目标

1)与电网统一视频监控平台互联,实现对变电站联动信息数据的接入,通过标准控件的方式,为第三方业务平台提供视频智能分析、智能联动等应用。

2)有效利用电网统一视频监控平台提供的软硬件资源,实现变电站数据的可视化监控、可视化操作、视频智能化应用。

3)实现变电站各监控系统的信息共享和业务融合,满足大运行、大检修体系建设的迫切要求。

4)加强对现场安全生产的管控,为现场生产安全的提高提供技术支持。

2 系统结构

充分利用现有资源,以电网统一视频监控平台为核心,以接口开放为基础,通过变电站综合数据协议转换接入网关、视频智能联动及串口接入设备、应用服务器等,实现变电站各监控系统的可视化、对象化综合监控以及视频的策略联动等功能,支持纵向的系统接入、互联以及横向应用展示,实现各系统间的数据共享及业务融合[1,2,3,4]。基于三维全景的变电站智能视频监控系统总体结构如图1所示。

在图1中,通过视频智能联动及串口接入设备,实现对站内视频系统智能分析、联动等视频应用功能,并对站内其他系统中的报警及状态数据进行接入。通过接口B实现对站端综合数据的标准接入,在各地市公司部署流媒体服务器和变电站综合数据协议转换接入网关,对站内各类数据进行协议转换,采用标准协议上传至省平台。通过接口A实现将站端综合数据上传至国家电网公司平台以及各应用端,应用端基于平台提供的各类服务,实现业务应用的扩展。在应用端通过省平台实现视频相关的各项应用及数据的通信,采用应用服务器提供对站端各综合数据的传输、处理,以及三维电子地图、业务功能扩展等服务。

系统内传输的数据包括音视频媒体数据、控制及联动数据、状态及报警数据以及相关的综合数据。音视频媒体数据采用逐级转发分发的方式,通过国家电网公司、省和地市的流媒体服务器,逐级转发至相应的应用端;控制及联动数据通过变电站综合数据协议转换接入网关上传至省平台,再传递到各应用端;状态及报警数据通过变电站视频智能联动及串口接入模块上传至应用服务器。

3 系统功能

3.1 常用视频监控功能

常用视频监控功能主要包括以下内容。(1)支持多画面视频显示和画面中英文的叠加显示,可自定义多画面轮巡方案,对预置位和巡航轨迹进行自定义设置。(2)以某一个被监控设备为对象,将多个摄像机预置位作为一组进行分类,通过分组节点直接浏览一组视频。(3)采用标准的实时流传输协议(Real Time Streaming Protocol,RTSP),实现远程回放功能。(4)支持对本地录像文件的回放功能。(5)支持对多种查询条件进行混合查询的方式。(6)采用标准的信令控制协议(Session Initiation Protocol,SIP),实现客户端和前端设备之间以及客户端之间音视频对讲。(7)对前端设备进行IP语音广播,客户端具有监听功能。

3.2 视频高级应用功能

视频高级应用功能主要包括以下内容。(1)提供列表、二维和三维电子地图、报表等形式对监控实时数据进行多样化展示,对报警及状态数据以联动方式进行展示,可在地图中直观展示报警数据,以对象化关联方式展示所有相关信息。(2)对各监控子系统的操作、报警等信息进行智能联动策略配置,在操作、信号变位或报警时,对各监控子系统进行联动控制和展示。(3)对前端设备的虚拟电子围栏区域、轨迹跟踪参数、智能分析时间段的划分进行设定。(4)对巡视人员的路径以二维坐标的方式记录在电子地图中[5],通过结合实时轨迹分析、轨迹路线预定义,对巡视人员的路线进行分析,判断是否出现漏巡视的路线;并通过历史事件能够对历史的巡视轨迹、巡视报警、巡视视频等内容进行回放。(5)根据工作票信息中的工作时间、工作区域,对指定区域范围、指定工作时间的现场工作情况进行视频记录和实时监控。

4 关键技术与实现

4.1 变电站三维动态交互

系统通过三维建模软件建立三维场景和精确的设备模型,通过Ogre底层图形库,将所建立的三维场景和设备模型显示出来;通过下一代网络(Next Generation Network,NGN)技术,将三维变电站模拟仿真系统进行互联,并与视频监控系统、生产管理信息系统互通;通过虚拟现实技术,使用户与三维变电站模拟仿真系统进行交互。具体实现方式为站端的组态模型、三维交互和动态展示。

1)组态模型。对站内各种设备进行建模,通过模型数据的累积,形成变电站设备模块库;通过组态方式,模块化的设计,形成变电站建模编辑组态软件,利用各种变电站设备模型方便地构建出变电站场景模型。

2)三维交互。三维场景采用模块化建模方式,对三维场景中的设备按照对象进行区分,通过人机界面直接对场景中的设备进行操作。结合视频监控技术,通过视频视角与三维场景视角进行映射,实现虚拟场景与现实场景的接口。

3)动态展示。在三维场景中直接展示采集到的监控设备数据,当发生报警或状态变化时,三维场景以变化的模型状态提示用户,并进行联动视频展示、预置位调用等功能。

4.2 视频智能分析

系统通过站端的视频智能分析设备实现对摄像头的视频智能分析,实现视频的自动跟踪、轨迹生成、虚拟电子围栏等功能。

1)图像噪声处理:综合使用各种方法去除图像噪声,针对变电站中的特殊场景,使用的算法结合均值、中值滤波技术。

2)运动目标检测:采用基于运动模板的跟踪算法,在变电站内安装的摄像头帧率一般在25帧/秒,能够符合该算法要求的包含运动目标的画面相邻2帧之间有交集。

3)运动轨迹的生成:结合摄像头的预置位功能和运动目标的监测,通过监测到的运动物体在当前视频区域的相对坐标值,控制摄像机预置位以及云镜,始终保持运动物体在所监视区域的相对坐标范围内,并将摄像头云台坐标、视频监视对象坐标、实际场景坐标三者进行结合,连续执行运动目标的监测,计算出运动物体的轨迹。

4)虚拟电子围栏技术:在站内的重要区域通过视频分析形成虚拟电子围栏,综合安防电子围栏和虚拟电子围栏报警信号,提高报警准确性。

结合视频移动物体侦测、预置位、三维电子地图技术,对指定的工作现场内容进行实时记录存储。将视频对移动物体侦测到的路径进行记录,并在三维电子地图中将路径轨迹进行展示;通过控制预置位的动作,实现对较大范围内的人员进行轨迹跟踪和记录;通过站端后台对轨迹的分析,对误入间隔等动作进行实时报警。

4.3 视频智能联动

系统结合视频分析技术、摄像机预置位技术、采集的各子系统状态及报警数据,实现对各监控设备的操作、报警等信息进行智能联动,在视频分析报警、操作、信号变位或设备报警时,站端设备进行联动控制和联动存储。同时,结合三维场景的组态模型、动态展示等技术,实现视频的智能联动展示。如火灾报警时,立即将报警信息上传至监控中心;打开变电站门禁,切断火灾区域内设备的电源;同步联动相应的灯光照明,实时打开视频,转动云台到预置位,并自动开启录像和抓图。

4.4 视频前端综合数据接入

视频智能联动及串口接入设备是视频智能分析、智能联动的关键设备,采用ARM11芯片作为中央处理单元,提供双网口、多串口、多I/O口的输入输出接口,用于实现对安防、环境监控系统的数据接入,并采用存储磁盘对采集的模拟量和数字量数据进行转换存储;采用视频采集编码单元对枪机和球机采集的模拟视频数据进行接入;采用数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)芯片集成Open CV优化过的视频分析算法,根据接收的ARM配置参数对模拟视频进行视频分析,并将分析结果实时传送至ARM。通过ARM对采集的安防和环境数据、模拟视频分析结果、IP方式接入的视频等进行综合分析处理,直接在设备侧实现本地化的联动策略执行动作,从而满足联动策略执行的实时性。其软硬件结构图如图2、图3所示。

5 系统应用

系统在南京的部分变电站试运行,建立了试点变电站的二、三维综合电子地图,将电子地图上的电力设备、设施和相应监控设备进行关联,在地图上设定了虚拟电子围栏、日常巡视路线等,设置了各种报警及联动策略。

试运行期间,系统多次对工作时走错设备间隔、日常巡视漏巡设备等情况进行报警,这些传统软件所没有的新功能为保证现场工作的安全进行提供了重要的技术支持。

6 结语

基于三维全景的变电站智能视频监控系统是智能电网的重要组成部分,系统为直观、立体地展示变电设备运行状况,促进“五大”体系中“大运行”、“大检修”体系建设起到了积极的作用。

摘要：基于三维全景的变电站智能视频监控系统实现了变电站各监控系统数据的综合应用,为智能电网的建设提供有效的技术及应用支撑。系统由各种接入设备和应用服务器组成,基于变电站三维动态交互、视频智能分析、智能联动、前端综合数据接入等关键技术实现,并与电网视频监控统一平台互联,具备常用的视频和高级功能。实践证明,系统对安全生产有重要意义,为“大运行”、“大检修”体系的建设起到了积极的促进作用。

关键词：视频监控,变电站,监控中心,智能电网

参考文献

[1]崔燕明,刘孝先,马超,等.电网视频监控系统及接口技术标准[J].电力系统自动化,2010,34(20):13–16.CUI Yan-ming,LIU Xiao-xian,MA Chao,et al.Standards of grid video surveillance system and interface technology[J].Auto-mation of Electric Power System,2010,34(20):13–16.

[2]国家电网公司.电网视频监控系统及接口第1部分:技术要求[R].北京:国家电网公司,2010.

[3]国家电网公司.电网视频监控系统及接口第2部分:测试方法[R].北京:国家电网公司,2011.

[4]国家电网公司.电网视频监控系统及接口第3部分:工程验收[R].北京:国家电网公司,2012.

三维变电设计 篇6

1.1 系统及结构架构

如下图所示, 下图所展现的是VMware底层结构架构, VMware虚拟平台主要就是基于主机, 进而使操作系统能够顺利的运行, 在此基础上还需要有硬件的积极配合, 例如驱动设备的配合才能够使操作系统顺利的运转。图2所示的为VMware的底层架构, 目前这种架构主要采用裸金属来解决事实问题。换句话说也就是在这个操作系统中只有一部分可以起到作用, 其余的部分基本上处于休眠的状态, 而且这个操作系统仅仅是处于通信层面, 并且它也具有独立的对所有操作系统进行访问的权限。

1.2 STD数字化三维变电设计技术

通过在基于STD内嵌入多个软件和这是与设计相关的模块就可以完全的满足三维变电设计的要求。在这个领域各个模块可以进行长时间的磨合, 进而使得基于STD数字化的设计平台功效更为强大。这种强大的功效甚至会强于某些简单的设计软件的单独使用。并且经过日积月累的积累, 内嵌多种设计模块的软件往往会有脸设计者都不曾想到的新的功能。外部的设计数据也可以通过内嵌式的设计软件的外部接口进行链接, 进而实现数据的传输。使得三维变电设计更加的高效。

2 两者结合为变电站带来的效益

通过VMware虚拟化技术, STD数字化三维变电设计平台的结合, 可以实现信息的快速传输, 设计人员还可以基于此平台进行设计操作, 简化设计流程, 提设计效率, 进而会提升设计质量, 与此同时还会满足变电所的设计要求。

3 小结

三维变电设计 篇7

三维地震勘探技术, 探测煤层构造和地质体精度高, 可以查明落差5m以上的断层、查明直径大于20m的陷落柱、可查明采空区边界, 被广泛应用于探查煤矿地质构造的一门成熟技术。

瞬变电磁法可查明构造含水情况, 如煤矿采空区、陷落柱含水情况、深部不规则水体等。

将两种方法结合起来即可对煤矿采空区、陷落柱边界及含水情况做出探测, 为煤矿开采提供技术保障。

下面以山西北祖煤矿三维地震及瞬变电磁综合勘探为例, 说明利用三维地震及瞬变电磁法探查老窑、采空区及陷落柱时的具体应用。

1 地质概况及地震地质条件

1.1 地质概况

测区内地层由老到新为奥陶系、石炭系、二叠系、第三系及第四系, 含煤地层为太原组和山西组, 地层总厚度182.75 m, 共含煤层 (线) 5~9层, 煤层总厚度23.99m, 总含煤系数为13.13%。其中主采煤层4煤、9煤煤层间距0.38m~4.66m, 平均1.50m。且在测区内合并为4-9煤, 煤层厚度13.20m~15.78 m, 平均14.38m。

1.2 地震地质条件

勘探区位于洪涛山脉的西侧, 为典型的黄土丘陵地貌, 黄土冲沟发育, 地表最大相对高差169.76m。区内大部分由黄土覆盖, 基岩零星出露于冲沟内。冲刷切割较为普遍, 地形比较复杂;浅层大部为黄土, 局部含卵砾石, 测区东部部分区域浅层基岩风化破碎严重。黄土覆盖区不利于激发层位的选取, 基岩和风化带不利于成孔;煤层的顶底板多为泥岩、砂岩, 与煤层波阻抗差异较大, 能够形成能量强、连续性好的煤层地震反射波, 主要可采煤层4煤与9煤煤层间距小, 因此4煤与9煤形成一组复合反射波 (即T4-9) 。

2 工作方法

2.1 工作原理

首先利用三维地震圈定老窑、采空区及陷落柱的范围, 再利用瞬变电磁法对其范围进行确认, 以确定其赋水性, 排除老窑、采空区及陷落柱对煤矿开采的威胁。

三维地震激发方式采用井中高爆速炸药激发, 60Hz高频检波器, BOX无线遥测数字地震仪接收。电法采用瞬变电磁法 (简称TEM法) 寻找低阻异常区, 仪器采用加拿大产V8多功能电法仪。

2.2 三维观测系统的基本参数

本区主采煤层4-9煤的埋藏深度为150m~210m, 观测系统定为:12线6炮制重点激发的束状观测系统, 每线40道, 道间距10m, 线间距20m, 偏移距10m, CDP网格5m×10m, 纵向最大炮检距200m, 横向最大炮检距170m, 最大非纵炮检距262.48m。

2.3 瞬变电磁法 (TEM法) 的基本参数

瞬变电磁法 (TEM法) 属于时间域电磁感应法, 它利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲场, 在一次脉冲磁场间歇期间利用回线或电偶极接收二次场, 该二次场是有地下良导地质体受激励引起的涡流所产生的非稳电磁场。根据二次场衰减曲线的特征, 就可以判断地下地质体的电性、规模、产状等。

通过对本区瞬变电磁野外试验的综合分析, 确定本次电法基本施工参数为:发送线框边长选用120m×120m;发射频率选用单频25Hz;发射电流大于6A;固定增益选用22。测网布设采用点距40m, 线距40m, 即基本测网密度为40m×40m, 另外在矿方提供的采空区上加密成20m×40m。

3 取得的成果

山西朔州山阴中煤顺通北祖煤业有限公司北祖煤矿经三维地震及瞬变电磁综合勘探后, 勘探区内60%区域有不同程度的开采现象, 在勘探区西部还发现一长轴大于320m的陷落柱, 陷落柱经矿方验证实际存在;部分采空区富水性很强。

图1是采空区在时间剖面中的显示;图2是陷落柱在时间剖面中的显示;图3是视电阻率断面图, 依据钻孔资料确定目的层所对应的电性层位, 结合定性图件和已知地质资料分析含水岩层、导水构造的打至范围, 再通过综合分析及结合计算的视电阻率正反演解释结果, 最终解释含水层、导水构造的位置和深度;图4是本区综合解释成果图, 区中灰色部分为三维地震圈定的采空区, 黑色部分为瞬变电磁圈定的富水异常区。

4 结语

实践证明, 利用三维地震勘探和瞬变电磁法勘探相结合的技术, 能有效的解决煤矿采空区、陷落柱边界及含水情况等问题。为煤矿安全生产提供地质技术保障。

参考文献

[1]陆基孟等.地震勘探原理及资料解释[M].北京:石油工业出版社, 1991.

[2]蒋邦远.瞬变电磁法勘探[M].北京:地质出版社, 1998.