变电设备检修仿真系统应用分析.docVIP

变电设备检修仿真系统应用分析 　　摘要：近年来，随着变电站设备的不断更新,变电检修人员面临着检修工艺及设备故障处理技术水平和能力的挑战。本文通过变电设备检修仿真系统虚拟现实技术对虚拟设备进行拆解，结合设备原理结构图对其结构、工作原理及日常维护等方面进行培训，从而提高变电检修人员维修技能水平。 　　关键词：变电检修；变电设备；仿真；培训 　　中图分类号：TM文献标识码:B 　　1．变电设备检修仿真系统的主要功能及模块 　　1.1．主要功能 　　构建变电设备虚拟场景需要运用到数字化建模（即建立设备的正常、异常、故障和缺陷等三维实体模型）技术，模型建立质量和数量直接关系到整个系统的优劣，本系统中对变电站的所有一次设备如变压器、断路器、隔离开关、互感器、电抗器、电容器等建立了模型，由此形成了设备建模库，设备库还可对各设备正常和非正常（缺陷）状态的具体细节进行描述。仿真系统要求能在计算机上动态模拟变电设备安装和检修过程，并实现人机交互装配，直观和准确地表达其内部结构、各零部件空间关系，零部件浏览和分析、变电设备缺陷仿真、检修人员技能综合测试以及自动评分等等。系统的主要功能如图1所示。 　　图1变电设备仿真检修系统的主要功能 　　变电设备检修仿真系统采用多媒体、三维图像仿真，集图片、图像、图形、视频、文字等为一体，整个变压器动态装配过程均以3D形式投影在大屏幕上，逼真地再现变电站现场设备的动作过程和设备运行状态。 　　本检修仿真系统基于DirectX9.0c来构建3D图形引擎，开发虚拟现实仿真系统，通过MFC处理系统用户界面，视景平台、动态装配仿真、零部件数字化建模、零部件缺陷仿真、检修技能测试等核心内容都是用C++来实现。 　　1.2.功能模块 　　变电检修仿真中心通过VR平台，按照仿真数据仓库中检修仿真算法，分设备类型、生产厂家、型号建立变电设备样本模型库；模拟各类设备的常见故障和解决方案；分常规检修和故障检修两种方式模拟变电设备的检修过程。仿真中心通过算法接口和输入输出接口接收用户控制命令和返回结果数据。 　　检修训练中心提供人机???互环境，用户使用各类终端设备（鼠标键盘等），通过输入输出接口在虚拟现实的界面发出各类检修操作命令，并通过算法接口与检修仿真中心进行数据交互，完成各类训练动作的执行。为检修人员的培训提供演示和交互操作两种培训方式。 　　管理监控中心完成各类设备部件划分、部件逻辑关系及其拆装顺序定义和维护；故障知识库中故障现象、故障原因、检修推荐方案的定义和维护；依照《作业指导书》以及《现场作业工序工艺标准卡》等技术标准对检修流程进行设定或变更重组；并完成培训档案建立、培训题库建立、培训过程监视控制、培训过程回放、培训考核评估以及培训各类绩效指标的统计分析。它通过各类算法接口在VR平台上完成对变电检修仿真中心各类仿真模型的管理以及与变电检修控制中心培训管理人员的命令、指令、数据交互。 　　2.故障分析功能 　　2.1.故障信息 　　系统通过在线监测系统以及状态检修系统的联机分析，对故障的信息提供从故障的设备及其故障部件、部位的外部现象、到故障的变化过程、再到故障相关各类数据的全方位支持，为故障的分析和诊断提供从表面到数据的支持。 　　如变压器过热性故障，系统除了从设备模型给出温度计的读数外，还可以提供一个连续时间段温度的变化情况，并且通过在线监测系统提供各时刻对应油中C2H6、C2H4、H2、C2H2，CO、CO2等气体含量数据。 　　2.1.故障诊断及检修方法 　　系统根据故障信息，结合状态检修系统、生产管理系统、在线监测系统的综合分析情况，给出故障的可能原因以及对应的检修对策指导。如变压器过热性故障，当存在C2H6、C2H4增长较快，可能有H2和C2H2，CO和CO2增长不明显的现象，导致该故障的原因可能就是变压器铁心短路，在系统图形界面上就会输出铁心短路的外部状况。用户可以点击相应的检修策略指导，系统会采用动画及互动的方式提供处理铁心短路情况的典型检修方法。 　　3．变电设备仿真检修系统的特征模型 　　在变电设备仿真检修系统总体设计初步完成后，即可进行特征模型设计。根据已经确定的方案和主要数据，按技术任务要求进行。变电设备的内部结构复杂，零部件多为不规则几何体，要实现虚拟的装配过程必须先对基本的零件建立三维数字模型。装配之前要进行总体规划，确定各级子装配和各零件的合理安装顺序。还要结合变电站的实际安装程序来安排虚拟场景中各零件或子装配的装配顺序。 　　以变压器为例说明，本仿真系统将变压器整体结构划分为六部分：总装、油箱、绝缘、引线、铁心、线圈，各部分通过相应的构件连接起来，其主体结构划分如图2所示。 　　图2变压器结构特征模型 　　变压器型号用于描述实体的几何形状，