从电网数字化看三维扫描技术应用——数字变电站

一、项目背景

近年来,随着各种先进技术在电网中的广泛应用,数字化已经成为电网发展的必然趋势,变电站作为电力系统的重要环节，其日常监测与维护显得尤为重要。电力系统的稳定性与社会发展息息相关，因此，通过数字化技术更加智能的进行变电站管理运维，为配电网的安全运行提供了更加完善保障。

变电站是电力输送系统交汇站点，结构复杂，巡检工作环境危险，传统测量手段难以搜集到完整的数据信息，因此，运用三维激光扫描技术，采用非接触的方式，安全、快速、精准、详细的获取变电站设备以及周围场景的真实三维信息，利用高精度点云制作高精度的实景三维模型，为进一步建立基于三维可视化的智能变电站系统提供了更好的技术支撑。

二、项目介绍

本文以某变电站数字化项目为例，进行三维扫描技术在变电站案例中制作高精度实景三维模型的应用展示。该变电站面积约为100000m²，根据项目要求需要进行高精度的实景三维模型制作，以用于三维数字化管理，后续可以使变电站智能巡检机器人实现变电站日常设备巡视、红外线测温、开关闸刀、现场位置核对等工作，以及方便专业人员对变电站的管理、维护、改造。

图1  变电站现场（a）

图1  变电站现场

三、项目实施

（一）数据采集

利用三维激光扫描仪对项目区域扫描，借助数据处理软件完成点云数据分析，即点云数据去噪、点云数据拼接、配准、坐标系转换以及成果输出。

图2  变电站扫描现场

图3  点云数据处理

图4  整体三维扫描点云数据成果

（二）三维场景制作

通过三维建模软件对项目区域进行1：1的实景三维模型制作，主要包括变压器、断路器、隔离开关、母线、避雷器、电容器、电抗器等设备，龙门架，房屋及其内部的控制柜以及地形等模型。

1.根据点云数据，利用三维建模软件进行1：1精细化模型制作，并按照设备的名称分类命名。

图5  根据点云构建的三维模型

2、结合影像数据，实地全景照片、单反照片等，按照项目要求制作材质贴图。

图6  三维精细化模型

3、检查模型是否符合项目要求，进行最终的调整、优化，将最终成果交付客户验收。

图7  优化后的三维模型

（三）项目成果平台展示

将变电站的最终成果导入到第三方平台展示。

图8  变电站设备

图9  变电站场景

四、项目总结

本项目利用地面三维激光扫描仪，获取到变电站的高精度三维激光点云数据，从而为完成变电站实景三维模型的制作提供了精确的数据支撑，直观的展现了变电站的真实情况。

三维激光扫描仪可自动、连续、快速地获取目标物体表面的密集点云数据，将高精度点云和高分辨率影像同地理信息技术融合，由人工依托点云进行高精度建模，可以快速、便捷、准确的在数字空间对物理实物建立3D模型，保证了实景三维模型具有高保真、高可靠、高精度的特征。利用三维激光扫描技术进行变电站数字化，为变电站后续运营、维护和管理提供了新的解决方案。