42
Опыт применения
интерактивной 3D-модели
на подстанции 220 кВ
Н
аземное
лазерное
ска
-
нирование
промыш
-
ленных
объектов
стало
стандартной
техноло
-
гией
съемки
для
создания
трех
-
мерных
САПР
-
моделей
и
доку
-
ментирования
объектов
.
Однако
в
настоящее
время
для
многих
предприятий
применение
«
тяже
-
лых
»
статичных
3D-
моделей
,
до
-
ступ
к
которым
могут
получить
лишь
специалисты
в
дорогостоя
-
щих
САПР
-
системах
,
недостаточ
-
но
и
неэффективно
.
Руководители
и
специалисты
предприятий
заинтересованы
в
создании
простых
интерак
-
тивных
3D-
моделей
,
доступных
широкому
кругу
пользователей
без
использования
специаль
-
ных
САПР
-
систем
,
для
более
эффективного
решения
задач
эксплуатации
объектов
,
плани
-
рования
работ
по
техническому
обслуживанию
и
ремонту
,
а
также
обеспечения
безопасности
про
-
изводства
работ
в
действующих
электроустановках
.
Потенциал
современных
тех
-
нологий
лазерного
сканирова
-
ния
,
трехмерной
интерактивной
компьютерной
графики
и
про
-
граммных
возможностей
позво
-
ляет
создавать
такие
визуально
наглядные
приложения
.
В
част
-
ности
,
на
ПС
220
кВ
Абакан
Рай
-
онная
такая
3D-
модель
использу
-
ется
в
качестве
эксперимента
при
организации
эксплуатации
энер
-
гообъекта
.
АКТУАЛЬНОСТЬ
РАБОТЫ
Правила
организации
техниче
-
ского
обслуживания
и
ремон
-
та
оборудования
,
зданий
и
со
-
оружений
электростанций
и
сетей
(
СО
34.04.181-2003)
предписыва
-
ют
: «…5.1.11.
Работы
по
ремонту
и
техническому
обслуживанию
объектов
электрических
сетей
про
-
изводятся
по
типовым
или
мест
-
ным
инструкциям
,
технологиче
-
ским
картам
,
картам
организации
труда
,
проектам
производства
работ
».
При
подготовке
проектов
произ
-
водства
работ
(
ППР
)
специалисты
предприятий
,
эксплуатирующих
электроустановки
,
должны
опре
-
делить
безопасную
последова
-
тельность
выполнения
работ
,
пути
передвижения
персонала
,
места
размещения
оборудования
и
тех
-
ники
на
каждом
из
этапов
произ
-
водства
работ
.
Это
невозможно
без
четкого
представления
о
компо
-
новке
энергообъекта
,
габаритных
размерах
оборудования
,
сооруже
-
ний
,
элементов
конструкций
и
т
.
п
.
Необходимая
информация
содер
-
жится
в
проектной
документации
ПС
.
Большинство
подстанций
экс
-
плуатируются
30, 40
или
более
лет
,
и
полноценное
использование
проектной
документации
не
всегда
возможно
ввиду
ее
ветхости
или
частичной
утраты
.
В
результате
для
составления
качественной
документации
требуется
выезд
специалиста
непосредственно
на
объект
.
т
е
х
о
б
с
л
у
ж
и
в
а
н
и
е
и
р
е
м
о
н
т
техобслуживание и ремонт
На
подстанции
220
кВ
Абакан
Районная
филиала
ПАО
«
ФСК
ЕЭС
» —
Хакасского
ПМЭС
успешно
опробована
методика
подготовки
работ
по
техническому
обслужива
-
нию
и
ремонту
оборудования
ОРУ
-110
кВ
с
использова
-
нием
интерактивной
3D-
модели
.
Аникушкин
М
.
Н
.,
генеральный
директор
ООО
«
Тетравижн
»
Леонов
А
.
В
.,
директор
по
производству
ООО
«
Тетравижн
»
Буйнов
А
.
В
.,
главный
специалист
отдела
управления
производственными
активами
филиала
ПАО
«
ФСК
ЕЭС
» —
Хакасского
ПМЭС
43
В
обычной
практике
специ
-
алист
энергопредприятия
про
-
водит
замеры
на
поверхности
земли
,
пытаясь
определить
рас
-
стояния
между
элементами
элек
-
трооборудования
и
конструкций
,
расположенными
на
значитель
-
ной
высоте
.
Такие
замеры
прово
-
дятся
,
когда
оборудование
еще
не
выведено
в
ремонт
и
специ
-
алист
должен
учесть
изменение
положения
коммутационных
ап
-
паратов
.
На
основе
проведен
-
ных
измерений
строятся
эскизы
и
чертежи
рабочих
зон
.
Особой
точностью
такие
построения
от
-
личаться
не
могут
,
и
результаты
полностью
зависят
от
квалифи
-
кации
и
опыта
работы
специ
-
алиста
.
Таким
образом
,
процесс
определения
зон
возможного
безопасного
производства
работ
в
значительной
мере
зависит
от
субъективных
факторов
.
Правила
по
охране
труда
при
эксплуатации
электроустановок
устанавливают
допустимые
рас
-
стояния
до
токоведущих
частей
электроустановок
,
находящихся
под
напряжением
.
То
есть
при
выполнении
работ
не
допускает
-
ся
приближение
к
токоведущим
частям
,
находящимся
под
напря
-
жением
,
на
расстояние
менее
до
-
пустимого
.
В
процессе
проведе
-
ния
работ
расстояние
измерять
затруднительно
,
и
работник
дол
-
жен
полностью
полагаться
на
ви
-
зуальное
восприятие
допустимого
габарита
.
Следует
вспомнить
,
ка
-
кова
точность
измерений
.
В
связи
с
этим
работник
вынужден
в
значи
-
тельной
мере
руководствоваться
собственным
опытом
.
В
результате
изучения
суще
-
ствующей
практики
организации
ремонтных
работ
и
действующих
нормативных
документов
выяв
-
лены
типовые
недостатки
в
орга
-
низации
работ
по
техническому
обслуживанию
и
ремонту
на
элек
-
тросетевых
объектах
:
–
проекты
производства
работ
недостаточно
точны
;
–
безопасность
производства
работ
в
большой
степени
зави
-
сит
от
субъективных
факторов
(
знание
компоновки
открытого
распределительного
устрой
-
ства
(
ОРУ
),
опыт
работы
в
дан
-
ной
электроустановке
и
квали
-
фикации
работника
).
Наименьшим
из
недостатков
су
-
ществующей
методики
разработки
ППР
являются
высокие
затраты
.
В
зависимости
от
сложности
работ
трудозатраты
на
разработку
одно
-
го
ППР
могут
составлять
от
3
до
5
и
более
рабочих
дней
.
Большая
часть
из
которого
уходит
на
со
-
ставление
планов
и
чертежей
.
Кро
-
ме
этого
в
обязательном
порядке
потребуется
выезд
на
объект
для
проведения
натурных
измерений
.
Для
оценки
возможности
повы
-
шения
эффективности
подготовки
ремонтных
работ
,
на
ОРУ
-110
кВ
ПС
220
кВ
Абакан
Районная
фили
-
ала
ПАО
«
ФСК
ЕЭС
» —
Хакасское
ПМЭС
был
успешно
выполнен
пи
-
лотный
проект
по
созданию
интер
-
активной
3D-
модели
.
Сначала
по
результатам
лазер
-
ного
сканирования
была
создана
точная
и
детальная
3D-
модель
подстанции
.
Затем
на
основе
по
-
лученной
3D-
модели
создано
ин
-
терактивное
приложение
на
осно
-
ве
3D
движка
Unity3D.
Оператор
может
работать
с
этим
интерак
-
тивным
приложением
на
любом
компьютере
без
специальной
под
-
готовки
.
ПРИМЕНЕНИЕ
МОДЕЛИ
Разработаны
три
варианта
(
сцена
-
рия
)
использования
приложения
:
ознакомление
с
объектом
,
плани
-
рование
эксплуатации
и
ремонт
-
ных
работ
,
организация
обучения
и
тренировок
оперативного
персо
-
нала
.
Для
ознакомления
с
объектом
,
оператор
может
«
перемещаться
»
по
территории
ОРУ
,
получая
на
экране
вид
,
который
может
уви
-
деть
специалист
при
реальном
осмотре
электроустановки
,
но
в
отличие
от
реального
осмотра
модель
позволяет
приближать
и
удалять
вид
,
меняя
сектор
осмо
-
тра
.
Кроме
этого
имеется
возмож
-
ность
наблюдать
ОРУ
в
режиме
«
полета
»,
получая
изображение
вида
сверху
на
различной
высоте
,
выделяя
ярусы
.
Предусмотрена
и
возможность
перемещения
техники
и
персо
-
нала
по
территории
ОРУ
.
Модель
сопоставляет
положение
в
про
-
странстве
техники
и
персонала
с
положением
зон
безопасности
.
Когда
объект
пересекает
зону
до
-
пустимой
электробезопасности
,
выдается
предупреждение
в
виде
мигания
экрана
,
всплывающего
текста
и
/
или
звуковых
сигналов
.
Кроме
этого
имеется
окно
с
атри
-
бутивной
информацией
об
эле
-
ментах
сцены
,
появляющееся
при
нажатии
кнопки
мыши
.
Второй
вариант
использова
-
ния
—
это
планирование
ремонт
-
ных
работ
.
Для
этой
цели
исполь
-
зуются
следующие
возможности
модели
:
–
моделирование
реальных
ре
-
монтных
режимов
электроуста
-
новки
изменением
положения
разъединителей
и
заземляю
-
щих
ножей
;
–
отображение
допустимых
рас
-
стояний
при
приближении
к
незаземленным
токоведущим
частям
электроустановки
;
–
определение
зоны
безопасного
проведения
работ
и
перемеще
-
ния
техники
;
–
определение
достоверных
(
с
точностью
5
см
)
расстояний
между
любыми
объектами
;
–
определение
и
отслеживание
кратчайшего
расстояния
между
транспортным
средством
,
механизмом
и
токоведущими
частями
при
перемещении
по
виртуальному
ОРУ
;
–
формирование
двухмерных
чертежей
с
использованием
ортогональной
проекции
.
Третий
вариант
применения
—
организация
обучения
и
трениро
-
вок
оперативного
персонала
.
При
-
ложение
позволяет
формировать
динамические
сцены
развития
возможных
аварийных
ситуаций
в
соответствии
с
заданным
сцена
-
рием
и
в
зависимости
от
действий
персонала
.
Например
,
имеется
возможность
оценить
действия
оперативного
персонала
при
возго
-
рании
маслонаполненного
обору
-
дования
,
начиная
от
определения
текущей
ситуации
до
завершения
тушения
возгорания
подразделе
-
нием
МЧС
.
СОЗДАНИЕ
3D-
МОДЕЛИ
Работы
по
лазерному
сканирова
-
нию
подстанции
проводились
с
ис
-
пользованием
лазерного
сканера
Leica P20,
позволяющего
опреде
-
лять
местоположение
в
простран
-
стве
сотен
тысяч
точек
в
секунду
с
точностью
в
несколько
миллиме
-
тров
.
№
2 (41) 2017
44
ТЕХОБСЛУЖИВАНИЕ
И РЕМОНТ
Было
отсканировано
2
га
объек
-
та
с
использованием
сканера
Leica
P20
с
37
позиций
в
июне
2014
года
(
рисунок
1).
Расстояние
между
точками
в
облаке
точек
составило
несколько
миллиметров
,
что
обе
-
спечило
избыточное
количество
точек
.
Поэтому
облако
точек
было
прорежено
,
прежде
чем
импорти
-
ровать
его
в
программное
обеспе
-
чение
Leica Cyclone
для
дальней
-
шей
обработки
.
Массив
полученной
инфор
-
мации
—
трехмерная
точечная
модель
,
или
облако
точек
—
был
преобразован
в
геометрические
3D-
модели
.
После
создания
геометриче
-
ской
3D-
модели
на
основе
облака
точек
,
модель
была
текстуриро
-
вана
.
Для
того
чтобы
оптимизиро
-
вать
интерактивную
визуализацию
в
реальном
времени
,
число
поли
-
гонов
было
уменьшено
путем
сли
-
яния
или
упрощения
3D-
мешей
,
что
в
итоге
дало
набор
данных
размером
300
Мб
.
Такой
неболь
-
шой
размер
модели
обеспечивает
быструю
и
плавную
визуализацию
даже
на
низкопроизводительных
компьютерах
.
Упрощение
не
по
-
влияло
на
требуемую
точность
:
глобальная
точность
составила
2
см
,
локальная
точность
—
луч
-
ше
,
чем
1
см
.
Моделирование
было
выпол
-
нено
в
Blender 3D.
Это
бесплатное
программное
обеспечение
с
от
-
крытым
исходным
кодом
,
которое
позволяет
создавать
3D-
модели
и
взаимодействовать
с
3D-
моделя
-
ми
,
а
также
создавать
интерактив
-
ные
приложения
и
т
.
п
.
Код
,
кото
-
рый
развивается
с
середины
90-
х
,
свободно
доступен
с
2002
года
.
Blender 3D
имеет
более
500
тысяч
пользователей
во
всем
мире
и
про
-
должает
постоянно
развивать
-
ся
.
Среди
бесплатно
доступных
средств
моделирования
—
это
,
возможно
,
одно
из
лучших
для
соз
-
дания
сложных
3D-
моделей
и
под
-
готовки
сцен
для
3D-
движков
.
3D-
модели
рабочих
и
транс
-
портных
средств
были
созданы
для
целей
анимации
,
и
пользо
-
ватель
может
перемещать
их
по
территории
(
рисунок
2). 3D-
модель
объекта
была
дополнена
зонами
электробезопасности
в
соответ
-
ствии
с
действующими
стандар
-
тами
и
нормативами
.
Размер
этих
зон
зависит
не
только
от
напряже
-
ния
проводника
(
чем
больше
на
-
пряжение
,
тем
больше
размер
),
но
и
от
типа
объекта
,
который
пере
-
мещается
по
сцене
.
Зоны
безопас
-
ности
для
рабочих
меньше
,
чем
для
транспортных
средств
и
ма
-
шин
.
Разные
типы
зон
электробе
-
зопасности
были
смоделированы
и
визуализированы
в
сцене
как
по
-
лупрозрачные
трубки
вокруг
про
-
водников
(
рисунки
2
и
3).
Опасные
зоны
для
машин
окрашены
в
голу
-
бой
цвет
,
а
для
рабочих
—
в
крас
-
ный
цвет
.
Сценарное
окружение
было
создано
с
помощью
движка
Unity 3D.
Этот
движок
развивается
с
2005
года
и
применяется
в
основ
-
ном
для
разработки
компьютерных
игр
.
Продвинутая
версия
(Pro),
ко
-
торая
использовалась
в
проекте
,
потребовала
приобретения
лицен
-
Рис
. 1.
Лазерное
сканирование
электрической
подстанции
Рис
. 2.
Опасные
зоны
смоделированы
как
полупрозрачные
трубки
,
отдельно
для
персонала
и
техники
45
Рис
. 3.
Секция
шин
ОРУ
и
выключатель
выведены
в
ремонт
(
опасные
зоны
изображаются
вдоль
всех
незаземленных
частей
электроустановки
)
зии
разработчиком
.
Но
базовая
функциональность
—
в
свобод
-
ном
доступе
,
и
созданное
поль
-
зовательское
приложение
может
запускаться
бесплатно
на
любом
компьютере
,
самостоятельно
или
в
браузере
.
Создание
данного
приложения
с
простым
графическим
интерфей
-
сом
пользователя
заняло
около
30
рабочих
дней
,
включая
разра
-
ботку
интерфейса
с
нуля
и
выпол
-
нение
многих
итеративных
дора
-
боток
и
улучшений
по
пожеланиям
заказчика
.
Приложение
разрабатывалось
для
установки
на
компьютерах
с
характеристиками
не
ниже
:
Windows 7
и
выше
, 32-
битная
(
для
низкополигональных
и
/
или
неболь
-
ших
3D-
моделей
объемом
менее
2
Гб
), 64-
битная
(
для
3D-
моделей
объемом
более
2
Гб
),
процессор
Intel Core i5,
оперативная
память
4
Гб
,
видеоадаптер
встроенный
Intel HD Graphics 5500
или
анало
-
гичный
,
жесткий
диск
500
Гб
.
При
-
ложение
не
требует
никакой
под
-
держки
со
стороны
дорогостоящих
САПР
-
приложений
.
Интерфейс
простой
и
интуитивный
,
и
любой
инженер
в
состоянии
работать
с
моделью
после
ознакомления
с
инструкцией
.
Это
важные
пре
-
имущества
игрового
программного
обеспечения
.
Модель
может
быть
визуализирована
как
в
моно
,
так
и
в
стерео
режиме
;
стерео
режим
значительно
увеличивает
степень
погружения
и
предназначается
в
основном
для
тренировочных
за
-
дач
и
игрового
обучения
.
РЕЗУЛЬТАТ
ПРИМЕНЕНИЯ
МОДЕЛИ
Использование
программного
ком
-
плекса
позволило
:
–
сократить
расходы
на
подго
-
товку
ремонтных
работ
;
–
выявить
особо
сложные
,
в
части
организации
ремонт
-
ных
работ
,
участки
электро
-
установки
;
–
оптимизировать
последова
-
тельность
производства
этапов
работ
,
перемещения
техники
и
механизмов
;
–
создать
совершенно
новый
метод
обучения
и
тестирова
-
ния
оперативного
персонала
.
Специалисты
предприятия
рас
-
сматривают
планирование
экс
-
плуатации
и
ремонтных
работ
как
наиболее
многообещающее
при
-
менение
приложения
.
Приложе
-
ние
имеет
значительный
,
пока
не
полностью
оцененный
,
потенциал
развития
.
Планируется
дополнить
приложение
базами
данных
тех
-
ники
(
габариты
,
радиус
разворота
,
грузоподъемность
,
грузовые
ха
-
рактеристики
и
т
.
д
.).
В
перспективе
возможна
и
интеграция
в
систему
АСУ
ТП
,
создание
системы
мони
-
торинга
объекта
и
местоположе
-
ния
персонала
и
техники
в
реаль
-
ном
времени
.
Р
г
.
Санкт
-
Петербург
,
ул
.
Канте
-
мировская
,
д
. 37,
оф
. 4.4.
www.tetravision.ru
+7 (906) 250-00-51
Смоленцев
М
.
В
.,
заместитель
главного
инженера
по
эксплуатации
основного
оборудования
МЭС
Сибири
—
филиала
ПАО
«
ФСК
ЕЭС
»
Представленная
статья
показывает
новый
взгляд
на
организацию
ремонтных
работ
в
электроустановках
,
выявляет
проблемы
,
которым
раньше
не
уделялось
внимание
.
Коллектив
авторов
не
только
показывает
суть
проблемы
,
но
и
предлагает
пути
решения
.
Немаловажно
,
что
для
выработки
решений
используются
современные
,
инновационные
технологии
.
Технологии
,
позволяющие
реа
-
лизовать
имеющийся
потенциал
персонала
и
информационного
оборудования
,
но
не
требующие
приобретения
программного
обе
-
спечения
и
компьютерной
техники
.
ПС
220
кВ
Абакан
Районная
—
не
первая
подстанция
,
подвергшаяся
лазерному
ска
-
нированию
,
но
на
этой
подстан
-
ции
материалы
сканирования
впервые
применены
для
исполь
-
зования
при
эксплуатации
под
-
станции
. C
тоит
отметить
возмож
-
ность
создания
3D-
симу
лятора
для
обучения
и
тестирования
персонала
.
Это
край
-
не
важная
и
перспективная
разработка
.
Считаю
,
что
материал
окажется
интересен
для
работников
подразделений
,
занятых
подготовкой
ремонтных
работ
и
их
непосредственным
проведе
-
нием
.
Не
останется
он
без
внимания
и
у
работников
,
организующих
оперативное
управление
подстанци
-
ями
,
и
специалистов
,
осуществляющих
надзор
за
соблюдением
требований
охраны
труда
.
КОММЕНТ
АРИЙ
№
2 (41) 2017
Оригинал статьи: Опыт применения интерактивной 3D-модели на подстанции 220 кВ
На подстанции 220 кВ Абакан Районная филиала ПАО «ФСК ЕЭС» — Хакасского ПМЭС успешно опробована методика подготовки работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования ОРУ-110 кВ с использованием интерактивной 3D-модели.
