統的相關業務數據庫。為系統平臺提供業務數據以便于實現平臺內的在線監控及管理。電力業務數據（PMS2.0）通過業務應用模塊,利用集成接口實現數據的調用。

2）設備檢修狀態策略庫中存放設備檢修狀態策略數據,主要支撐一體化管理指揮應用決策分析模塊的診斷及輔助決策功能。策略庫的管理維護與交互工作通過業務應用模塊實現。

3）三維精準數字模型庫中存放電力設備的三維精準數字模型數據,是平臺的基礎及核心數據,借助空間數據庫實現數據的存儲與管理。模型庫的管理維護與交互工作通過三維精準數字模型應用模塊實現。

4）應急預案數據庫中存放應急預案的相關數據信息。應急預案數據庫的管理維護與交互工作通過三維精準數字模型應用模塊實現。

2.2.3 業務應用

業務應用模塊是平臺中支撐業務相關功能的底層模塊,主要包括：集成接口、應用服務、數據傳輸及模塊組件。

1）集成接口實現平臺與外部系統結構化數據中心的集成,借助接口服務,完成對結構化數據中心相關業務數據與信息的抽取與調用過程。

2）應用服務是平臺中業務管理與分析相關服務的總稱,為應用層的功能應用模塊提供支撐。

3）數據傳輸完成平臺中各模塊及平臺門戶間的數據交互過程,實現與三維精準數字模型應用模塊的數據共享與交互過程。

4）模塊組件是業務應用模塊中關聯的組成部分。

2.2.4 三維精準數字模型應用

三維精準數字模型應用模塊是變電站輔助決策平臺中支撐交互界面、實現三維可視化管理的核心模塊,主要包括：應用服務、數據傳輸及模塊組件。

1）應用服務是平臺中業務管理與分析相關服務的總稱,為應用層的功能應用模塊提供支撐。

2）數據傳輸完成平臺中各模塊及瀏覽器間的數據交互過程,實現與三維精準數字模型應用模塊的數據共享與交互過程。

3）模塊組件是業務應用模塊中關聯的組成部分。

 3 系統實現與應用

3.1 三維綜合展示

3.1.1 數字模型建設

針對電力設備進行數字化精細化建模,以實現對各項業務的三維展示、圖數互動和仿真控制。使用先進的三維建模技術對地理信息和電力設備及部件進行快速精確建模,依據設備臺賬管理的要求對設備模型進行拆分,形成獨立的模型。

3.1.2 變電站全景動態仿真

在數字化模型中,實現實景展示及動態仿真功能,仿真效果如圖3所示。在三維數字模型場景中,展示設備及周邊地形環境,實現三維數字模型場景瀏覽及相關操作功能,包括三維瀏覽基礎操作、鷹眼圖、粒子特效展示、圖形/三維場景輸出和設備導航等場景交互功能。

圖3 變電站全景仿真效果Fig.3 3D panoramic view of substation

3.1.3 三維數字化分析展示

在變電站三維模型場景中,支持對數據分析結果進行查詢管理操作。

1）專題圖管理。通過變電站及設備的三維數字模型,基于實時電網狀態數據,展示設備拓撲關系、電網運行環境專題圖等,為現場工作人員的操作提供直觀的三維立體的顯示支持。

2）數字模型管理。基于GIS平臺的空間計算實現對三維模型的物理特性的操作及管理。實現在三維數字模型場景內的各種長度、面積、體積的量測功能,包括：空間距離量測、水平距離量測、垂直距離量測、地表距離量測、投影面積量測和地表面積量測等功能。

3.2 可視化監測與管理

3.2.1 多源業務數據融合

基于數字化模型,對設備的狀態數據、監測數據等信息從PMS2.0、OMS、狀態監測系統、狀態檢修系統進行接入。主要內容如下。

1）狀態數據信息接入。按照生產過程,在設備的數字化模型上創建設備狀態信息,主要分為投運前信息、運行信息、檢修試驗信息、家族缺陷信息四大類。

2） 監測數據信息接入。在設備的數字化模型上接入監測數據信息,主要包括設備的運行數據以及狀態量指標兩大類,并創建監測數據信息日志,實現對設備檢測信息的快速查詢和管理（見圖4）。

圖4 可視化監測與管理Fig.4 Visual monitoring and management

3）告警數據信息接入。在設備的數字化模型上接入告警數據,實現監測信息告警查詢,準確關聯告警對象的信息,其中包括：設備基本采購信息、歷史維修信息、缺陷信息等,支撐告警原因分析和告警情況解決。

3.2.2 數據可視化管理

在三維數字化模型中,對接入數據進行可視化查詢管理操作。

1）狀態評價信息可視化展示。依據設備狀態特征量和狀態評價相關導則標準,結合設備健康狀態的各指標項數據進行分析評價,在數字模型上,用多種形式展現設備總體健康狀態等級,為制定檢修決策、狀態檢修計劃和技改大修項目立項提供依據。

2）設備屬性管理。通過點擊站內設備實現站內設備臺賬信息查詢。在設備三維數字模型臺賬屬性中管理設備電系銘牌信息,包括：銘牌編號、銘牌名稱、設備類型、電壓等級、所屬電站、所屬間隔等信息,實現設備部件型號、規格等臺賬信息在設備數字模型中的直觀顯示,為檢修管理人員、現場工作人員提供輔助支持,同時利用臺賬數據提高備品備件的利用率和檢修工作的效率。

3.3 輔助決策專題分析

1）基于高精準數字模型的設備缺陷分析。結合數字模型精準定位能力,在線掌握關鍵設備缺陷及分析結果,為設備維護、大修等策略提供決策參考。結合高精準數字模型,針對重復性缺陷開展專項分析,實現穿透查詢數字模型范圍主要設備的缺陷信息可視化分析結果,整體把握公司缺陷處理的總體情況。設備缺陷告警如圖5所示,對于變電站內的缺陷信息,可以在三維場景中快速地定位,并查看詳情。

圖5 設備缺陷告警Fig.5 Power equipment defect alarm

2）基于設備運維檢修專家決策分析。在完成多源數據融合后,來源于PMS2.0、OMS、狀態監測設備的信息集成在三維數字模型中,基于歷史數據檢修、運行等信息,研究問題發展規律及預警監測模型,為設備狀態故障預警提供開展專家決策分析提供參考。缺陷輔助決策分析如圖6所示,對于設備歷史缺陷,可以直接在三維場景中對缺陷等級、缺陷發生頻率進行三維可視化展示分析,并通過檢修決策庫提供檢修決策方案。

圖6 缺陷輔助決策分析Fig.6 Analysis of defect decision

 4 結語

本文通過三維建模技術與GIS技術相結合構建了基于三維GIS的變電站輔助決策平臺。通過精確的三維數字模型,可以實現設備、部件的測距分析,同時基于精準三維模型,可對關注的重點區域展開可視域分析、安全距離分析、危險區域分析等。在此基礎上,通過與現有PMS2.0等電力業務系統數據的接入融合,依托三維實景仿真環境,為設備缺陷可視化監測和診斷提供新手段,進一步提升變電站信息系統的集成化和智能化水平。