电站运维管理中三维可视化技术的应用研究

摘要：电站作为电力能源的供给中枢，在保障电网稳定运行、促进经济发展等方面扮演着重要角色。近年来，在电力系统智能化升级速度逐年加快的背景下，电站运维传统的管理模式与实际需求严重脱节，信息传导慢、运行状态感知滞后、故障定位及诊断效率低等问题制约了电站运维管理工作的智能升级。而三维可视化技术依托于大数据、物联网、人工智能、数字孪生等前沿技术，构建了交互平台，实现了多源数据的直观呈现，这就给运维管理工作提供了强大技术支撑。为此，本文将重点围绕电站运维管理中三维可视化平台的构建思路展开论述，阐述三维可视化技术的实际应用效果。

关键词：电站；运维管理；三维可视化；应用效果

三维可视化技术打破了电站运维传统管理格局，信息查询效率、故障定位精度、维修响应速度显著提升，并且为智慧电站建设注入了源源不断的驱动力。利用该技术可以将电站转化为数字孪生模型，各项数据信息均可在模型上呈现，进而实现了对电站运行与维护的动态管理，有效解决了电站与高密度设备精准适配、高负荷下安全稳定运行的问题，加快推进了电站运维由经验驱动向数据驱动的转化进程。

一、电站运维管理中三维可视化平台的构建思路

（一）平台架构设计

电站运维管理三维可视化平台承担着数据转化、模型构建、场景应用等任务，在设计平台架构时应当遵循分层设计原则，将其划分为数据层、模型层与应用层。其中，数据层主要负责对各项运维数据的采集、整合与处理任务，包括电站建筑结构图纸、设备三维模型文件、设备铭牌参数等静态数据，以及设备实时运行状态、外部环境监测等动态数据，并通过5G通讯网络实现数据精准送达与运维系统的无缝对接。模型层主要结合高精度建模技术，构建物理电站1：1比例的数字孪生模型，实现各类数据的可视化呈现。应用层实现了数据可视化驱动，具备设备信息查询、检修计划可视化编制、实时监控、智能预警及故障诊断功能。在电站运行过程中，安装在各个区域、各个部位的传感器，负责动态数据的实时采集与传输，利用云计算技术存储海量数据，并通过智能算法对运行全流程资源实施精准调度[1]。另外，借助于Unity3D技术实现了平台三维可视化管理，终端操作人员借助于大屏幕便可实时查看电站的实际应用状况，一旦出现问题，将迅速作出响应。

（二）平台核心特征

三维可视化平台实现了静态数据、动态数据的一体化整合，比如点击汽轮机三维模型，终端显示界面直接呈现汽轮机的型号、额定功率等基础参数，转速、排汽温度等实时运行数据，以及近3年故障类型、具体处理方案等历史故障与维修记录，这就大大节省了要信息查询时间，为电站运行维护决策提供了详实确凿的参考数据。其次，借助于物联网技术，三维可视化平台实现了动态交互与可视化操作，在处理电站设备故障时，运维人员可以直接拖拽模型部件模拟维修过程，标注重点维修区域。在巡检工作中，借助模型的漫游功能可以清晰的预览巡检路线，实时查看巡检人员在三维场景中的具体位置与作业状态，这就给运维效率及维修精准性的提升提供了坚实保障。

二、电站运维管理中三维可视化技术的应用场景及效果

（一）设备全生命周期可视化管理

电站设备全生命周期涉及采购、安装、运行、检修等环节，借助于三维可视化技术能够实现对各个环节数据的精准掌控。在设备采购阶段，通过三维模型能够同步获取设备型号、材质、额定参数、厂家信息等基础数据。在设备安装调试环节，可以结合三维模型模拟安装流程与空间布局，并通过BIM技术进行碰撞实验。以某火电站锅炉省煤器安装为例，通过三维可视化技术模拟安装流程发现，有3处管线与设备存在碰撞隐患，根据这一反馈信息，安装人员提前优化和调整了安装方案，避免返工现象的发生、减少了经济损失。在设备运行与维护环节，三维模型成为设备运行状态的可视化载体，运维人员无需到达现场，通过点击模型的方式便可以轻松快捷地调取设备的实时运行参数、历史运行曲线、累计运行时长等数据，直观掌握设备健康状态。在制定检修计划时，可以在模型上面直接标注待检修部件、明确检修流程与人员具体分工，以实现检修资源的优化配置。比如某水电站利用三维可视化技术水轮机时，与传统的人工运维模式相比，检修计划编制效率提升30%以上，各种零部件的错配率降至0，检修周期较原来缩短了20天。从三维可视化技术在设备全生命周期的应用效果可以看出：该技术的介入提高了设备信息查询效率与检修计划执行准确率，全生命周期运维成本显著降低[2]。

（二）实时监控与智能预警管理

电站处于正常运行状态时，运维人员需要借助于仪表盘与监控大屏获取设备的运行状态信息，这种传统的监控管理模式很难对设备故障做出预判，只有故障发生以后，才能到达现场进行被动检修，这就给企业造成了巨大的经济损失。而利用三维可视化技术通过数据的实时驱动与智能算法预警，实现了对设备运行状态的主动监控。比如锅炉、汽轮机、发电机等核心设备，通过传感装置可以实时采集温度、压力、振动信息，然后通过三维可视化技术的颜色渐变、数值闪烁、动画模拟等功能，直观呈现各项参数的异常值。以锅炉水冷壁温度监控为例，正常情况下，三维模型显示蓝色，一旦超过警戒值，将直接转化为黄色并伴有轻微闪烁，如果超出阈值，将变为红色，同时发出预警信号，这就给设备检修争取了大量时间。而在设备预警与响应阶段，可以结合大数据技术，构建设备状态趋势预测模型，比如在对轴承振动数据的变化趋势进行分析时，可以提前7-15天预警轴承的磨损故障，根据这一反馈信息，检修人员可以采取预防性维护，进而将磨损故障的发生概率降到最低点，保障了电站的安全稳定运行。

（三）故障诊断与辅助维修管理

在电站设备故障诊断环节，利用三维可视化技术实现了各类故障的精准定位，设备运行期间，一旦触发故障报警，三维可视化平台将自动调取设备的实时运行数据、历史故障记录等极具参考价值的信息，然后通过故障树分析与神经网络算法自动生成初步诊断结果。并且能够清晰地标记故障点，精准获取故障部位与区域。以发电机定子绕组绝缘故障为例，检修人员通过模型拆解查看故障绕组的具体槽位，同步显示该位置的温度变化曲线与绝缘电阻数据，同时辅助检修人员及时确认引发故障的主要原因[3]。而在设备维修阶段，三维可视化平台根据故障诊断结果自动生成个性化维修方案，并以界面显示的方式直观呈现，比如零部件的拆卸顺序、安装精度要求、力矩扳手使用规则等维修细节都能够出现在终端显示界面，这就给检修成功率的提升创造了有利条件。

三、结语

综上，三维可视化技术在电站运维管理中的应用，不仅实现了设备运维、监控预警、故障处理的高效化、精细化管理，也大幅提升了电站的运维效率，保障了运行安全。未来，随着智能技术持续迭代升级，三维可视化技术将逐步向轻量化、高度智能化方向过渡，智慧电站建设成果也将逐步凸显。

参考文献：

[1]彭纬伟，张茜，骆树生，等.面向高效运维的可视化组态在惠蓄监控系统中的应用[J].水电站机电技术，2024，47（12）：64-66+103.

[2]郭海乐，朱院娟.抽蓄电站数字化平台运维技术体系研究[J].软件，2024，45（09）：81-84.

[3]阳沐，蒋思瑶.电站智能化运维系统设计与实现[J].水电站机电技术，2024，47（06）：67-69.

作者简介：吴文松（1987-10），男，民族：汉族，籍贯：湖北荆门，工程师，本科，研究方向：水电站运行维护管理。