(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211036238.0 (22)申请日 2022.08.27 (71)申请人 国网湖北省电力有限公司黄石供电 公司 地址 435000 湖北省黄石市黄石大道861号 (72)发明人 熊国友　高浦润　张喜斌　熊晓敏　 郑慧　杜镇安　汪建伟　 (74)专利代理 机构 深圳市智行慧通专利代理事 务所(普通 合伙) 44900 专利代理师 郑钢 (51)Int.Cl. H02J 13/00(2006.01) (54)发明名称 一种数字 孪生变电站智能运维系统 (57)摘要 本发明涉及一种数字孪生变电站智能运维 系统， 包括运维工作站、 服务器、 交换机、 信息建 模模块、 主设备监控模块、 辅助设备监控模块、 立 体安全管控模块和三维虚拟巡视模块； 信息建模 模块用于生成变电站的三维模型， 将三维模型反 馈到服务器并在运维工作站的操作电脑上完成 变电站三维孪生可视化建模， 主设备监控模块和 辅助设备监控模块用于实时的监控变电站的运 行情况， 将监控到的信息 反馈给服务器并对应显 示在变电站三维孪生可视化模型上； 立体安全管 控模块在三维模 型中预演操作票的操作流程， 并 反馈出每一步操作之后引起的设备带电状态变 化、 边界划分变化和作业预警变化及变化的时 间， 并生成操作指导视屏并标注操作路线及操作 时间。 权利要求书2页 说明书9页 附图2页 CN 115313658 A 2022.11.08 CN 115313658 A 1.一种数字孪生变电站智能运维系统， 其特征在于， 包括通过电力专网连接的变电站 模组和集控站模组， 集控站模组包括运维工作 站、 服务器和交换机； 变电站模组包括信息建 模模块、 主设备监控模块、 辅助设备监控模块、 立体安全管控模块和三维虚拟巡视模块； 交 换机用于将 变电站模组和集控站模组的信号直接转换 交换， 信息建模模块用于生成变电站 的三维模型， 将三维模型反馈到服务器并在运维工作站的操作电脑上完成变电站三 维孪生 可视化建模， 主设备监控模块和辅助设备监控模块用于实时的监控变电站的运行情况， 将 监控到的信息反馈给服务器并对应显示在变电站 三维孪生可视化模型上； 立体安全管控模 块用于三维孪生可视化模型中显示设备的带电状、 模拟预演、 边界划分和作业预警， 为工作 人员提供精准的检修 步骤指导和检修路线指导。 2.根据权利要求1所述的一种数字孪生变电站智能运维系统， 其特征在于， 信 息建模模 块以激光点云建立的三维模型为基础， 在运 维工作站的操作电脑上完成变电站 三维孪生可 视化建模， 且完成的三维孪生可视化建模支撑无插件浏览器快速加载三维场景， 实现三维 全景浏览和沉浸式漫游， 具备设备模型监测定位及台账信息点击查看功能， 融合呈现设备 台账信息及告警异常信息 。 3.根据权利要求1所述的一种数字孪生变电站智能运维系统， 其特征在于， 立体安全管 控包括立体空间防误拓扑与校核、 操作票三维模拟预演、 检修作业边界划分和作业安全风 险预警， 立体空间防误拓扑与校核为根据设备连接关系拓扑分析出电器设备带电状态， 作 为空间安全边界校核的依据， 并在可视化三维模型中动态着色显示； 操作票三维模拟预演 基于倒闸操作票操作序列， 自动匹配设备 的三维模型及动作动画， 通过自动 或单步预演操 作票操作序列， 在操作前基于实景对作业全过程进行危险分析和应对措施的提前准备； 检 修作业边界划分依据当前检修设备的状态、 连接关系和操作顺序， 智能形成三 维展示界面， 通过带电着色功能进 行区分隔离边界、 检修区域、 安全区域和带电设备区域； 作业安全风险 预警对三维空间中个设备对应区域进 行空间关系计算， 得到隔离边界、 检修区域、 带电范围 等空间安全边界， 对作业人员行为和轨迹进行实时监测和预警， 支持对越界进入带电区域 和危险区域、 超出作业时间在作业区域 逗留、 进入非工作区域 等危险行为进行 预警提示。 4.根据权利要求1所述的一种数字孪生变电站智能运维系统， 其特征在于， 主设备监控 模块经正向隔离装置采集变电站原有主设备监控系统的运行数据， 包括不限于一次设备状 态、 二次设备状态和超流信息， 并传输到变电站 三维孪生可视化模型上， 完成数字模型和三 维模型的物理映射， 以三维立体呈现方式实现主设备电器参量的实时监测和设备台账管 理。 5.根据权利要求1所述的一种数字孪生变电站智能运维系统， 其特征在于， 辅助设备监 控模块包括设备在线监测、 安全防范监测、 动环监控、 消防监测和视屏监控， 设备在线监测 以实时数据、 分析数据、 历史数据和趋势分析展示形式， 实现变压器类、 开关类、 兼容设备及 避雷器设备运行状态的在 线监测功能； 安全防范监测包括 实时监测电子围栏、 红外对射、 红 外双鉴及门禁设备 的布防/撤防状态信息、 运行工况信息、 防区告警信息和故障告警信息， 并实现防入侵设备报警确认和布防/撤防操作； 动环监测对变电站环境参数、 运行状态、 通 信状态和故障告警信息实时监测， 并根据设定的阈值和告警实现对空调、 风机就地闭环自 动控制， 并支持远方遥控； 消防监测将变电站的消防主机采用modbus协议接入规约转化装 置， 用DL/T8 60送至辅助设备监控模块， 实现对变电站火灾自动报警系统动作及状态信息的权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115313658 A 2监控， 并实现与视屏监测的视屏进行联动； 视屏监控用于实现变电站设备、 环 境和运维作业 的多维度视屏监测， 通过视屏智能分析识别技术， 实现智能化应用， 包括不限于变电站区域 安全检测和人员管理； 且视屏监测与安全、 消防、 环境及主设备联动， 及时跟踪现场状态变 化， 推送画面并拍照和录像， 为后续分析提供依据。 6.根据权利要求1所述的一种数字孪生变电站智能运维系统， 其特征在于， 三维虚拟巡 视模块基于规划路径实施全站自动巡视和手动自由巡视， 立体呈现巡视结果， 巡视点位与 视屏资源自动匹配， 点击可推送关联画 面， 具备巡视点位的巡视 资源覆盖 分析， 直管呈现已 覆盖点位和未覆盖点 位， 并对未覆盖点 位提供新增视屏布点策略。 7.根据权利要求1所述的一种数字孪生变电站智能运维系统， 其特征在于， 还包括告警 管理模块， 支持告警信息 分级、 独立视窗监视和告警抑与恢复； 支持拓扑图方式监视系统状 态、 报警点位平面图定位和设备故障平面图定位； 支持自动弹出告警窗、 弹出联动信息和告 警提醒， 告警提醒 方式包括但不限于语音警示、 图元变色警示和闪烁警示。 8.根据权利要求5所述的一种数字孪生变电站智能运维系统， 其特征在于， 还包括数据 统计分析模块， 数据统计分析模块包括异常越界分析与告警、 告警信息统计、 作业违规信息 统计和设备运行统计， 异常越界分析与告警具体是通过设置SF6压力表、 避雷器泄露电流 表、 温湿度、 水位、 电流和电压等测量值告警 阈值， 对于越过一级阈值的给予提示报警， 越过 二极阈值则推送严重告警， 使运维人员 及时发现设备运行异常情况； 告警信息统计具体是 按照电压等级对变电站分别统计告警总 数量， 并按告警类型进行分类统计； 作业违规信息 统计具体是对作业过程中的各类人员违规行为分类统计； 设备运行统计具体是对变电站端 设备运行情况分类统计， 按设备在线率、 故障率和故障时间统计。 9.根据权利要求8所述的一种数字孪生变电站智能运维系统， 其特征在于， 视屏监测包 括固态视屏监测设备和动态视屏监测设备， 固态视屏监测设备持续视屏监测， 动态视屏监 测设备的运行路线与变电站的排水槽重合， 且动态视屏监测设备定时巡视或者在SF6压力 表、 避雷器泄露电流表、 温湿度、 水位、 电流和电压等测量值越过一级阈值的给予提示报警 时进行巡视， 巡视的动态视屏传递给服务器并显示在可视化三维模型中并保持到下次巡视 后更新。 10.根据权利要求1所述的一种数字孪生变电站智能运维系统， 其特征在于， 还包括权 限管理模块， 具体包括角色、 用户组和权限定义， 按用户角色授予不同权限， 各级权限的用 户同时对设备进行操作时， 按照权限等级优先高权限用户使用； 还包括用户登陆、 操作权限 查验， 所有操作如登陆、 控制、 退出、 告警确认和系统设置等操作， 均有详细操作记录， 操作 记录以人机界面方式展示， 可进行查询、 统计和备份。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115313658 A 3