通過智慧水利水電工程案例可直觀地查看大壩主體數個泄洪閘門實時的啟閉狀態,輔以氣象信息、水位信息數據顯示,幫助集控中心的人員在汛期及時作出決策。
水力發電的基本原理是利用水位落差 ,配合水輪發電機產生電力。將水的位能轉為水輪的機械能,再以機械能推動發電機,從而得到電力。
水力發電系統主要由壓力引水管、水輪機、發電機和尾水管等組成。河川的水經由攔水設施攫取后,經過壓力隧道、壓力鋼管等水路設施送至電廠。利用三維組態還原電力生產過程,監控機組運行狀態,提高發電效率。
Ⅰ水力勢能到機械能的轉變
江水水位在壩前升高形成落差,積蓄了水力勢能。當機組準備發電時,對機組尾水管、引水壓力鋼管和蝸殼進行充水平壓,提起機組下游尾水管閘門和上游閘門。
開機后,調速系統操作導水機構開啟活動導葉,蝸殼內的高壓水流經其內側均勻排列的固定和活動導葉形成一定環面后,均勻可控地進入水輪機轉輪,連續的帶壓水流從轉輪葉片外緣整周徑向流入,從轉輪出口軸向流出,水力反作用于轉輪葉片,使轉輪產生旋轉力矩并帶動轉輪旋轉,水力勢能轉變為機械能。在可視化系統內接入了單個機組的轉速、導葉開度等數據。
利用渲染還原該過程的每個步驟,可用于新員工的培訓和安全講解。
Ⅱ機械能到電能的轉變
水輪機轉輪帶動機組大軸旋轉,并將扭矩傳遞給與其同軸的發電機轉子,轉子通過勵磁形成的磁場,在定子繞組中作同步旋轉,發電機定子在交變磁場的作用下,在繞組中產生感應電勢,由此完成了從機械能到電能的轉換。
水頭越高、流量越大,水輪機的輸出功率也就越大。將傳感器數據上傳可視化系統可判斷工藝流程的合理性,發現阻礙電能轉變的因素時及時修正,提高電能輸出率。
Ⅲ初級電能到合格電能
通過接線端子引出,將導線連成閉合回路,回路中產生電流與電壓,經過發電機出口母線,電流進入升壓變壓器,在這里電壓被升至 500kV,然后進入六氟化硫氣體絕緣開關站(GIS),連接輸電線路進入電網,從而完成水輪發電機組的電力生產到輸送的最后一個環節。
三維組態還原了水力資源從勢能轉變為電能的過程,一方面可以給學員提供仿真教學示例,另一方面可以向外界普及水力發電知識。融合數字建模、數字孿生、仿真模擬等技術,輕松構建低代碼、零代碼物聯網 IoT 平臺,輔助水利水電工程實現智慧化管理。
不僅是 3D 上的效果展現,支持繪制二維組態??梢暬夹g采用 B/S 架構,通過對傳統二維的發電工藝組態圖進行重構設計,對接測點數據實現 Web 化跨平臺多端訪問,無論是 PC、PAD 或是智能手機打開瀏覽器,即可隨時訪問監控場景。
將大屏組態集成至 B/S 端,與其他主流前端框架如 Angular、React 和 Vue 等無縫融合,打破了以往用戶在控制室內控制場景的局限性。
二維組態基于 SCADA 系統,將圖紙進一步美化升級。以平面圖的形式展示了壩頂高程、大壩門機、主變壓器、大壩庫區、引水鋼管、500kV 出線架、主廠房行車、發電機、水輪機在水力發電的過程中運行的先后順序,并模擬水力勢能—機械能—電能的轉變,再通過 500kV 線路輸送到 500kV 變電站的過程。
水庫中水能轉化為電能的多少與壓力引水管管口處作用力大小密切相關。水庫水量、水庫水位、壓力引水管傾斜角度等影響引水管管口作用力的因素直接影響著水能到電能的轉換效率。
以藍色的深淺代表水流的速度,以動態的點狀線路模擬輸電過程,整個過程清晰明了,一張圖掌握水力發電站運行態勢。高效協調水庫和水機電系統之間以及水機電系統各部分之間的運行問題,提高發電效率。
平面圖、塑料靜態模型或者到水電站實地參觀都無法使人直觀、簡單、全面、系統的了解水輪機內、外部結構組成以及工作原理。
“水輪機仿真拆解”通過三維仿真動畫全方位表現,不僅給人以身臨其境的感受,還能不受時間、地域的限制,系統、全面的了解水輪機各部件組成及動作原理。Hightopo數字孿生水輪機拆解過程,實現了在數字世界對物理實體狀態和運行的全面精準呈現。場景中設備零件,浮現相應的屬性信息,準確掌握設備內部業務流程、行為邏輯、狀態變化等。
進入主廠房后,支持以第一人稱視角自由漫游(W A S D 方向鍵結合鼠標操作),可查看發電機詳細運行參數、攝像頭監控畫面等信息。
支持繪制并保存常用巡檢路線,每次進入后按照固定路線自動漫游,滿足個性化的巡檢需求。通過巡檢模擬人或者巡檢車巡檢的過程,經過設備時可以停留查看設備信息。
將 GIS 創新融入可視化中,為可視化賦予更強大的地理智慧。支持接入多源異構數據,標注各個水電站位置信息,即時還原高精度真實現場。
采集江河流域范圍內的 DOM(數字正射影像)和 DEM(數字高程模型)數據,以真實的城市河道現狀信息和周邊景物信息為依據,對河道、河底的三維空間數據進行三維幾何建模;然后疊加精細建模的水電站模型,并進行渲染優化;最后采用顯示列表、紋理優先級、細節層級模型(LOD)等渲染技術,實現三維河流實時逼真的虛擬場景顯示,并提供豐富的人機交互手段。
通過可視化建立整條流域的虛擬漫游,遠景和近景背景區別設置,添加了水霧、大氣、云層等環境效果,讓場景更真實、靈動。漫游將客觀真實存在的場景通過瀏覽器以虛擬漫游形式達到異地瀏覽的目的,用戶足不出戶即可游歷景物景點和建筑物內部場景。