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聚焦行業(yè)熱點資訊  走在新基建建設前沿
變電站建模:熱潮涌動,引領電力行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型

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變電站建模:熱潮涌動,引領電力行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型

2024/11/29
在電力行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮中,變電站建模作為一股不可忽視的力量,正在全球范圍內(nèi)掀起一股熱潮。這一技術的興起,不僅源于電力行業(yè)對高效、智能、安全運維的迫切需求,更是科技進步與產(chǎn)業(yè)升級的必然結(jié)果。
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變電站建模興起的背景
隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和智能電網(wǎng)的快速發(fā)展,變電站作為電力系統(tǒng)的核心樞紐,其設計、建設與運維的復雜性日益凸顯。傳統(tǒng)的二維設計模式和管理方式已難以滿足現(xiàn)代變電站對精度、效率和智能化的需求。在這一背景下,變電站建模技術應運而生,成為電力行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要方向。
變電站建模的興起,還得益于大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等先進技術的深度融合。這些技術為變電站建模提供了強大的數(shù)據(jù)支撐和算法支持,使得建模過程更加精準、高效,同時也為變電站的智能化運維提供了有力保障。
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政策背景
近年來,國家層面出臺了一系列政策推動智能電網(wǎng)和數(shù)字化變電站的發(fā)展,為變電站建模的興起提供了良好的政策環(huán)境。如“雙碳”政策、智能電網(wǎng)建設政策以及能源數(shù)字化智能化發(fā)展政策等。
譬如,2023年3月,國家能源局發(fā)布了《國家能源局關于加快推進能源數(shù)字化智能化發(fā)展的若干意見》,為智能變電站和數(shù)字化變電站的發(fā)展提供了政策保障,推動了變電站建模技術的進一步普及和應用。
省市層面:我國主要省市也積極響應國家號召,出臺了支持智能電網(wǎng)和數(shù)字化變電站發(fā)展的相關政策。這些政策不僅關注智能電網(wǎng)的建設和升級,還強調(diào)了數(shù)字化、智能化技術在電力行業(yè)的應用和推廣。例如,“十四五”期間,我國主要省份提出了智能變電站行業(yè)的發(fā)展目標,政策內(nèi)容主要涉及智慧電網(wǎng)、智慧園區(qū)、數(shù)字經(jīng)濟建設等方面,為變電站建模技術的興起提供了有力的政策支撐。

變電站建模原理、方法和技術
變電站建模可以幫助工程師更好地了解變電站的結(jié)構(gòu)、性能和運行情況,從而提高變電站的運行效率和安全性。通過建模,可以對變電站進行虛擬仿真,評估其性能,發(fā)現(xiàn)潛在問題,并進行相應的調(diào)整和優(yōu)化。
1.變電站建模的原理
變電站建模的原理是將變電站分解成不同的子系統(tǒng),然后通過建立模型描述這些子系統(tǒng)之間的相互作用關系。這些模型可以基于不同的方法和技術構(gòu)建,包括物理模型、數(shù)學模型、統(tǒng)計模型等。
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二維原理設計產(chǎn)生的設備列表
2.變電站建模的方法
變電站建模的方法主要包括靜態(tài)建模和動態(tài)建模兩種:
1)靜態(tài)建模:在變電站不運行的情況下,對其進行建模和仿真。這種方法主要用于評估變電站的結(jié)構(gòu)設計和性能參數(shù),以及進行故障模擬和診斷。
2)動態(tài)建模:在變電站運行時,對其進行建模和監(jiān)控,以實時反饋變電站的運行情況。這種方法能夠?qū)崟r反映變電站的動態(tài)特性,如負荷變化、設備狀態(tài)等,為運行管理提供實時數(shù)據(jù)支持。
3.變電站建模技術
隨著科技的不斷發(fā)展,變電站建模技術也在不斷創(chuàng)新和完善。目前,變電站建模技術主要包括幾何實體建模、參數(shù)化建模和地面激光掃描建模等:
1)幾何實體建模:以工程竣工圖設計圖紙和設備照片為依據(jù),按照1:1的比例構(gòu)建變電站三維模型。這種建模方式需要利用商業(yè)化三維軟件,如MicroStation、3DMax、AutoCAD和SolidWorks等。幾何實體建模主要應用于設計交底、施工組織設計、現(xiàn)場施工進度模擬以及物資管理等方面。
MicroStation介紹 

MicroStation是一款集二維繪圖,三維建模和工程可視化于一體的計算機輔助設計 (CAD) 軟件,專為公用事業(yè)系統(tǒng)、公路和鐵路、橋梁、建筑、通訊網(wǎng)絡、給排水管網(wǎng)、流程處理工廠、采礦等所有類型的基礎設施建筑、工程、施工和運營而設計。 
軟件詳情:MicroStation建模、文檔制作與可視化軟件 | 適用于基礎設施設計
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2)參數(shù)化建模:通過一組幾何約束和參數(shù)來約束圖形的幾何元素之間的關系和尺寸,實現(xiàn)對不同尺寸和拓撲關系的幾何圖形的自動生成。參數(shù)化建模具有運行速度快、模型包含結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息以及實物為參照等優(yōu)勢,在變電站設計領域得到了廣泛應用。常用的變電站三維設計軟件有Substation和STD(R)軟件平臺等。
Substation介紹
Substation 是一款用于變電站智能電氣和物理設計的集成軟件應用程序,使項目團隊能夠加快變電站設計速度,同時最大限度減少錯誤和返工。
Substation可以快速完成二維原理設計、三維布置設計,并可實現(xiàn)二三維數(shù)據(jù)的同步,具有接地、防雷系統(tǒng)的設計功能,可以自動生成材料表和計算書,可以從三維布置設計快速得到二維的平斷面施工圖紙。
軟件詳情:OpenUtilities Substation 變電站設計軟件 | 智能化變電站電氣設計系統(tǒng)
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3)地面激光掃描建模:利用激光掃描設備對變電站設備設施建構(gòu)筑物進行激光掃描,再利用三維實景建模軟件構(gòu)建三維模型。這種建模方式能夠?qū)崿F(xiàn)對變電站現(xiàn)場的真實還原,適用于展示效果和細節(jié)要求更高的場合。地面激光掃描建模方式主要包括點云數(shù)據(jù)表面模型制作和幾何模型制作兩種方法。其中,幾何模型制作是通過分割點云數(shù)據(jù)來提取實體的幾何輪廓,進而進行模型重建,是變電站三維建模主要采用的方法。
天寶X9激光掃描儀 
Trimble X9 是一款面向測量、建筑和工程專業(yè)人士的新型多功能現(xiàn)實捕捉高速三維激光掃描系統(tǒng)。它基于Trimble成熟的激光掃描技術,擁有 Trimble X-Drive 等創(chuàng)新技術進行自動校準、測量級自動調(diào)平和用于地理配準的激光指示器,旨在提高性能以適應更多嚴苛的工作環(huán)境。
掃描儀詳情:新品發(fā)布 | Trimble X9 三維激光掃描系統(tǒng)

變電站建模的應用
變電站建模在電力行業(yè)具有廣泛的應用前景。在設計階段,建模技術可以幫助工程師更好地了解變電站的結(jié)構(gòu)和性能,優(yōu)化設計方案,提高建設效率和質(zhì)量。在運行管理階段,建模技術可以實現(xiàn)對變電站的實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析,及時發(fā)現(xiàn)和處理運行中的問題,提高運行效率和安全性。此外,建模技術還可以用于故障診斷、培訓與教育等多個方面。
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具體來說,變電站建??梢詰糜谝韵路矫妫?/span>
1.三維設計與規(guī)劃:通過三維建模技術,可以對變電站進行精確的三維設計和規(guī)劃,包括布局、設備配置、電氣連接等各個方面。
2.實時監(jiān)控與預警:構(gòu)建數(shù)字孿生變電站,實現(xiàn)對實體變電站的實時監(jiān)控和預警,包括設備狀態(tài)監(jiān)測、關鍵狀態(tài)量監(jiān)測等。3.三維可視化運維:利用三維模型直觀生動地表達站內(nèi)設備設施的三維空間位置和設備內(nèi)部結(jié)構(gòu),為運維人員提供直觀的視覺參考。
4.資產(chǎn)管理:通過三維模型更方便地對變電站的資產(chǎn)進行統(tǒng)計和管理,提高資產(chǎn)管理的效率和準確性。
5.改建與改造:在變電站改建和改造過程中,三維模型可以作為設計依據(jù),幫助規(guī)劃人員更準確地了解現(xiàn)有設施情況。
6.培訓與教學:利用虛擬現(xiàn)實(VR)技術創(chuàng)建逼真的變電站環(huán)境,讓學員在虛擬環(huán)境中進行學習和實踐。
因此,變電站建模技術的興起,不僅為電力行業(yè)帶來了前所未有的發(fā)展機遇,也為變電站的智能化運維提供了有力保障。隨著技術的不斷進步和應用場景的不斷拓展,變電站建模將在未來發(fā)揮更加重要的作用,為電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。
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