三维建模

国网安徽电力目前已形成500千伏为骨干网架的电网结构，110千伏及以上架空输电线路达1955条，长度达39632公里；同时过境特高压和跨区线路14条，长度达3813公里；形成了5大国网公司级重点输电通道，线路遍布皖北平原、皖南大别山区等区段；线路肩负西南水电、内蒙风电、新疆煤电等外送，是确保“电从空中来”的能源替代的战略贯彻落实的重要支撑。 随着电网规模快速增长，传统的人工模式和直升机无人机协同的“三位一体”巡检模式，已难以满足大电网运维的需要。主要体现在人工巡视存在视野盲区、认知误区，“三位一体”的立体化巡检无法实现通道环境的全方位、立体化展示和隐患智能管控，同时巡检的二维数据无法形成三维立体感知。 为解快上述问题，国网安徽电力提出」智能巡检的理念，研制丁基于激光点云技术的直升机无人机智能巡检平台，融合机载激光扫描、多光谱、全景摄影、倾斜摄影以及图像智能分析等技术，提高了激光扫描数据分析的时效性，实现丁输电通道三维建模、线路实时工况分析、树种的智能识别和树患的自动告警、外部隐患的智能识别和智能预警，显著提升了大电网运维管控水平。

本PPT介绍和总结了SDMT变压器特高频局部放电定位技术和装置，以及部分案例。该技术通过安装在变压器壳体上的4只特高频局部放电传感器，由装置自动捕获和计算特高频局放信号到达各传感器的时间差，再结合变压器内部结构三维建模技术，实现基于指纹库的变压器局部放电自动定位，定位精度可达30cm以内。因该技术能够实现全自动的局部放电定位工作，因此对间歇性信号也能取得令人满意的定位结果。

本项目提出了一种全新的建模方法，操作更简单、效率更高，从根本上解决了电网三维建模生产效率低、生产周期长、技术要求高、模型质量不统一等问题，通过重复利用数宇化移交等成果资源库数据，提升了数据应用价值，避免了重复建设投入，降低了三维项目建设成本，为普及三维新技术应用，莫定了良好的基础。本项目成果创立了一套高密度点云多级索引工作机制，提高了点云数据处理效率。创建了变电站高密度点云多级索引、变电站设备符合度评价的作业方法和工作机制，提升了点云数据处理精度，提高了工作效率。提出了变电站标准模型编码机制，实现了标准模型库的科学管理。基于电网设备生产运行编码规则，制定了变电站设备标准模型编码体系，实现了电网三维标准模型库科学管理，提高了点云数据自动识别与拟合效率。发明了基于自适应形状匹配的点云识别与模型拟合算法，开拓了三维建模新方法。发明了基于自适应形状匹配点云识别与模型拟合算法，打破传统的三维模型构建方式，减少人工干预，提高生产效率和产品精度，降低变电站三维建模成本。引入了VR虚拟技术，增加了人机互动效果。采用Unity:3D仿真系统和虚拟现实硬件设备，提高了变电站三维场景的展示效果，支持了人机互动的漫游浏览、信息查询、环境模拟等功能。

广东电网公司在2022年实现变电站无人机智能巡检技术在全省范围内的深入应用，成为全国首个省级变电站无人机应用示范区。在建设历程中，积累了大量的变电站三维建模、航线规划以及系统建设等方面的技术技能，在发现设备缺陷、程序化操作、应急处置等方面的应用取得一定成效，同时发现了不少尚未解决的痛点难点问题，并立足于现实对未来的技术发展方向进行一些深入思考。

利用直升机平台搭载的激光雷达扫描系统，可以获取高压输电线路上的高密度、高精度激光雷达点云和光学影像数据，实现输电线路本体及周围环境的 真三维建模，进行高精度三维空间量测、模拟分析及通道可视化管理。

现阶段配网无人机巡检对比输电巡检还较为滞后，主要是由于配网规模大、网架结构复杂、飞行环境恶劣、新投异动频繁等特点，导致我们不能直接复制输电巡检的模式应用到配网巡检。传统基于三维建模、航迹规划的自主巡检策略应用到配网巡检时会遇到投入大、周期长、后期数据维护频繁等难题。 重庆公司结合重庆配网特点，提出利用AI视觉识别技术来实现配网自主巡检，通过实时识别网配杆塔及线路走向，自动控制无人机进行拍摄，解决了现有自主巡检技术在配网应用过程中的一些弊端，拓展了无人机自主巡检技术的多样性。

中国南方电网公司重点科技项目产出成果，采用小型轻量化设计，机身折叠尺寸（43cm×42cm×43cm）仅为市场主流机型的16.22%，在行业内首创仿线飞行算法、高集成多功能吊舱、激光点云前端实时三维建模、输电线路通道隐患实时评估预警等多项功能，实现了无需事前规划航线、不依靠网络信号，即可自主巡视并采集可见光、红外、激光点云数据，一架次飞行作业相当于传统技术路线三架次作业量，作业效率整体提升5倍以上。

电力电缆及附件项目组通过研究对电气模型的建立、小软件的研究和开发等，将三维建模与现场的实际使用和生产顺利的串联起来，将三维建模切实运用到电站的建设中来，保证了三维桥架电缆自动敷设的顺利实施，同时方便了后续的电缆的运行维护。减少了前期设计失误、提高了工作效率、提升了设计质量，避免了安装的返工、切割等，具有非常积极的意义。三维桥架及电缆款设在清蓄电站的成功运用，得益于项目组积极创新，通过开发不同的软件和模型建立，成功搭建了三维设计同传统设计图纸、清册之间的桥梁，使三维项目简便化、易落地。获得了南方电网公司职工技术创新金奖，受到南方电网公司高度推荐。该项目技术成果在电力行业具有普遍的推广价值，效果特别显著，经济效益、社会效益十分突出，技术难度较大，随着三维技术的发展，在后续的电站建设过程中，包括常规的水电站，均可以引用该模式，在电站设计前期将三维桥架电缆敷设进行全流程自动化，提高工作效率和质量，节约成本。不仅如此，该项目也可以用于其他行业中，对涉及到大批量电缆布置或管线复杂的其他工业式厂房中，都可以引用，以确保厂房中各系统的合理布置。

随着现代构图技术的飞速发展、三维造型软件的不断完善与成熟，工程、机械等设计构图领域已从传统的二维设计逐步发展为三维造型，并应用到了很多行业的实际应用当中。但是在国内外通过三维建模，特别是对水轮发电机组结构进行建模，还在初步应用的阶段，一般为国内外知名大型制造厂家在使用进行零部件的设计，如我国电力制造业的龙头企业哈尔滨电机厂，目前使用三维建模来进行单个零部件的设计，还没有成熟地应用到大规模的设计建模，而本项目使用三维建模技术，对已建成电站设备进行反向建模，建立起全厂所有设备的三维模型库。该点可以很好地推广到全行业中。此外，三维模型的二次发开，如将三维模型的动作代入到视频软件制作成为培训课程，将三维模型代入虚拟现实软件中制作成为模型场景的虚拟现实系统，将三维模型结合到3D打印技术当中将模型打印成为实体模型等，这些都可以广大的推广。

变电站机器人经过多年应用融合，有效提升了对变电站设备的监视强度，在红外测温、表计抄录等方面作用明显，已实现部分人工巡视的机器替代。但机器人仍存在诸多问题，可提升空间较大，现场运维人员对机器人功能的完善和升级也有较大的期待。解决现有问题和新需求的双重驱使下，国网设备部统一部署，开展新型变电站站机器人的研发。新型机器人通过智能自检技术、电源安全管理等提高出勤率相关指标；通过越野避障技术、融合定位导航、决策规划技术、一体化主控单元等改善故障率相关指标；通过三维建模技术、通信及网络安全、远程部署技术、远程运维技术等提高在线率相关指标；通过灵活搭载技术、非预置位巡检、不停车巡检、三维遥感等提高应急相关指标。