变电站三维激光扫描技术应用解决方案

随着信息化技术的快速发展， 数字化电网、智能电网和智慧变电站等概念先后提出，电力行业借鉴建筑行业的建筑信息模型，“数字化工程”逐渐替代“工程数字化”成为大势所趋。国家电网也相继出台了《输变电工程三维设计建模规范》《输变电工程三维设计模型交互规范》等一系列的企业标准，规范了电力三维系统数字化标准。三维扫描能在电力系统数字化模型交付、电塔（高压线塔）变形监测、电厂电站日常运维改造升级、变电站三维数字化平台建设等方面提供数据基础。

变电站三维模型能够直观生动地表达站内设备设施三维空间位置和设备内部结构，因此在变电站三维设计、变电站智能运检管控、变电站仿真培训等方面得到越来越广泛应用。

技术人员利用三维激光扫描技术，对变电站整体进行全方位扫描，快速获取变电站整体点云模型，再继续进行细节优化算法计算，达到高精度模型标准，适用于大场地外景和现成场地的情况，能够对室外变电站1∶1高精度还原。输变电站的建筑和设备随着时间可能会发生一定程度的形变，利用三维扫描技术，将每次检测扫描的数据与初次扫描的原始数据进行对比，可以准确、直观的看到微小部位的变形程度，甚至可以具体到每一个支点、横梁的变形程度。

地面激光扫描三维建模利用FARO X330三维激光扫描仪等设备对变电站设备设施及建筑物进行激光扫描，采集物体表面的三维空间位置信息和纹理信息。然后技术人员利用三维建模软件构建三维模型。

①现场勘探与方案布设。根据现场情况以及设计资料确定数据采集方案，布设控制点；

②外业数据采集。利用FARO X330激光扫描仪器开展数据采集工作；

③点云数据处理。包括多站点数据配准、拼接、去噪、重采样等处理；

④点云数据建模。根据不同的点云特征，建立设备三维空间数据模型；变电站三维模型主要采用几何模型制作，通过分割点云数据来提取实体的几何轮廓，从而进行逆向建模。

⑤纹理映射。将现场采集到的纹理映射到三维模型上，形成模型的真实纹理 。

根据三维模型建立变电设备数据管理库，实现设备数据的添加与修改等；通过AreGIS Server软件构建空间数据库，其中包含图形数据库与属性数据库，将其导入变电设备数据管理库展开综合管理；利用图形数据展示单元展示三维模型的具体数据，实现变电设备图形数据属性的编辑、管理与展示，客户端使用者可以通过浏览器、桌面端软件、手机APP等访问变电站的三维数字化平台。

在电力能源行业中三维测量及检测方面历来遇到的问题主要在于设备体积大、不便于移动，难以快速的现场检测，传统测量及检测手段越来越难以满足日渐提高的生产要求。三维扫描在保证数据准确的前提下可以在任何地方快速的采集数据，所以通过三维扫描进行精密测量，空间和时间将不再是问题。  从成本方面考虑，重新测量及影响设备正常运转的时间，越短越好。利用激光扫描仪仅仅花费一天的时间进行现场勘察就能得到完整的数据，重要的是没有影响变电站的正常运作及现场安全。甚至可以模拟紧急逃生、消防演练等事故的操作，节省了必要的经济损失及人员伤害，提供工作效率。

变电站数字孪生系统以全息多维感知、远程智能巡检来转变设备状态获取方式；以大数据分析、人工智能技术来转变设备状态管控方式；以三维数字孪生、移动互联来转变运检业务管控模式。全面推进雄安数字电网建设，提升电网智能化水平，提高安全风险防控能力和精益运检能力，实现数字化运维和智能化管控，保障大电网安全运行。