【数字孪生】电力能源实景三维可视化合集

电力能源是现代社会发展和运行的基石，渗透于工业、商业、农业、家庭生活等方方面面，它为经济、生活质量、环境保护和社会发展提供了巨大的机会和潜力。图扑软件应用自研 HT for Web 强大的渲染引擎，助力现代化的电力能源数字孪生场景，在发电、变电、用电、管理等多种方面呈现出多元化的数据形式，为日益庞大的电力大数据提供可视化支撑。

发电数字孪生

风能发电

利用风能驱动风力发电机产生的机械能，通过发电机转化为电能。风能发电是一种可再生能源发电方式，随着新能源发电占比的提高，适配新能源风力发电三维可视化的需求也逐渐增加，图扑软件 HT 打造了一套数字化、智能化、可视化的智慧风电监管平台。

（1）生产监测：

使用图扑 HT 可视化将智能设备的实时运行参数接入两侧的 2D 面板，提取项目概况、实时指标、机组状态、环境参数、发电统计、节能减排等众多数据中的关键参数，形成直观的图表和图形，实现有效管控。

（2）施工管理：

图扑可视化平台可展示风力发电机组施工进度、施工质量、施工安全、施工计划和施工详情等数据，实现远程管控。

（3）集电线路：

选用流光效果模拟出不同风机集电线路电流向升压站汇聚的过程，更直观地展示风力发电流程。这样，用户可以所见即所得地了解场站线路工艺，并获得更好的交互体验。

光伏发电

应用太阳能光线通过光伏电池转化为直流电，再经过逆变器变换为交流电，用于发电。太阳能发电是一种可再生能源发电方式，具有广阔的应用前景。

应用图扑 HT 技术搭建的智慧园区光伏发电能源管控可视化系统，根据园区现状、能源管理特点，充分考虑各能耗管理的整合，设计科学高效，可实施性强，符合光伏园区的运维管理需求。

（1）光伏关键指标：

平台将用户所关注的建设规模、光伏信息、发电信息进行统计和展示，以监测各建筑的用电信息。通过对接后台接口实时数据进行实时更新，可实时获取和展示节能减排所做出的贡献统计。

（2）光伏发电流程：

光伏电池吸收光能后，内部形成电压差，将光能转化为直流电，再经过逆变器转换成交流电，最后通过适当的设备和控制系统连接到电网进行供电。

场景选用科幻线框风格进行展示，突出设备模型，通过线条流动的方式，表达光伏从光能转化为电能、再到设备供电、储能全流程。

（3）光伏清洗工艺：

应用图扑 HT 强大的渲染引擎，赋予流光效果，模拟出不同风机集电线路电流向升压站汇聚的过程，更直观地展示风力发电流程，所见即所得地为用户展示场站线路工艺，带来更好的交互体验。

以设备拆分爆炸的形式，展示机器人内部结构，对机器人进行拆分，辅以外壳透明度变化、边缘流光流动效果增加动画的观赏性。通过接入零部件的物联网数据，更加细致入微地查看设备各部件当前状态，实现从宏观到微观的全局监控可视化。

水力发电

利用水流或水位的变化产生的动能，通过水轮机和发电机转化为电能。水力发电是一种可再生能源发电方式，对环境影响较小。

图扑 HT 结合引擎渲染、粒子仿真、虚拟现实等技术，实现水电站流域环境监测、鱼道监测、发电工艺、设备仿真等多种数字孪生效果。

（1）流域水情：

图扑 HT 可视化以直观的图表形式展现了同一流域的水位数据、水质数据、降雨统计、监测站分布、巡检系信息等各类关键数据。

（2）生态鱼道：

水电项目会影响上游和下游的水生生态系统，因此应当建造过鱼设施，如鱼道。通过 Hightopo 数字孪生的鱼道模块，清晰地展示出鱼道外观、结构、过鱼种类及洄游路线，让用户了解鱼道的构造和运行原理。

（3）发电工艺：

该模块是利用水位落差，配合水轮发电机组产生电力。将水的势能转为机械能，再以机械能推动发电机，从而获得电力。使得运维人员可以准确掌握设备内部业务流程、行为逻辑和状态变化等信息。

（4）设备仿真：

通过图扑 HT 三维仿真动画，全方位表现水轮发电机组蜗壳、导水机构、转轮、机组大轴、发电机定子、发电机转子等主要部件，1:1 还原机组拆解与组装原理。实现了在数字世界对物理实体状态和运行的全面精准呈现，可对工作人员进行培训。

火力发电

使用煤炭、天然气、石油等化石燃料进行燃烧，将热能转化为机械能，再通过发电机转化为电能。火力发电是目前世界上最主要的发电方式之一。

通过图扑 HT 可视化技术，数字孪生正在运行的火力发电厂，对发电厂进行工厂式精细化的数字化管理，辅助提升企业对整个发电厂业务进行数字化管理能力。

（1）人员定位：

基于 UWB 定位基站或其他定位硬件，在图扑软件三维场景中实现厂内员工实时定位可视化功能。在集控中心部署可视化管理系统中，管理人员可以实时监控厂区在岗人员的位置，通过场景交互，可以直观地查看员工信息、联系方式、行动轨迹等数据。

（2）电子围栏：

围栏通常分为永久性围栏和临时性围栏，永久性围栏通常出现在火电厂项目中的汽轮机、变压器、升压站等区域；临时性围栏往往出现在厂区内临时施工或者“两票”维修区。基于人员定位功能的支持，未经两票授权的人员一旦涉足围栏区域，报警信息将会展示在围栏违规记录中并可供查询，从而保障了工作人员的安全。

（3）智能监控：

在厂区的三维场景中，设置了室内和室外的视频监控点位，并使用明显的图标标注其位置。本案例采用的是支持识别人员行为的监控设备，能捕捉和告警安全帽佩戴、工作服着装、接打电话等违规行为，支持管理者及时点击查看实时监控影像以及抓拍记录。

核能发电

利用核裂变或核聚变产生的高温和高压，转化为蒸汽，再通过发动机和发电机转化为电能。核能发电是一种高效、清洁的发电方式，但也有一些与之相关的安全和环境风险。

利用自研 HT 引擎技术推进核电等能源的数字化转型升级，以实现显著和可持续地降低运维成本，降低传统运维形式带来的风险，逐步发展为无人值守。

图扑 HT 三维场景内精准复现了原核反应堆内部构造，并叠加图扑 HT 二维数据面板，实时呈现设备运行期间的各项数据指标（如：外推曲线展示、E 倍周期曲线、DCS 通信状态等）。针对异常状态，选用红色字段进行告警提示，以督促用户快速注意维护管理。

变电站数字孪生

变电站是一个用于转换、分配和控制电力的设施。它通常位于发电厂和电力用户之间，将高压电力转换为适用于电网传输和供电的低压电力。变电站还可以提供电力的进出口接口，并能对电力进行监测、保护和控制。在电力系统中起到重要的作用，确保电力的安全、可靠和高效传输。

使用 HT for Web 产品构建轻量化的 3D 可视化场景，并创建动态的数字化变电站模型。

智慧巡检

配合户外巡视机器人的智能巡检系统代替人工巡视，实现变电站的自主监测、监控预警和数据远程集控管理，使得巡检更安全、精益且及时。图扑 HT 构建的三维可视化智能巡检系统，不仅提高了工作效率，减轻了运维人员的劳动强度和降低了运维成本，而且还有效提高了无人值守变电站的安全监控管理水平。

设备实时监控

变电站部署了各类智能传感器，通过对接数据接口，实现了变压器、GIS、开关柜等设备运行数据和告警信息的可视化展示。

温度场可视化

图扑 HT 通过对接变压器设备中的温度传感器数据，定义每个温度区间的色值，并实时渲染出温度云图，以便运维人员更快速、更精确地确定变压器具体部件的发热情况，及时采取应对措施。

智慧用电

经过电力生产与变配电转化，电力会被输送到各种地方，包括家庭住宅、工业、商业设施以及公共设施等。应用图扑 HT 可视化可打造各种不同的数字孪生用电场景，如楼宇用能、智慧路灯、充电桩管理等用电分析可视化。

智慧楼宇用电

该场景以透视的线框风格展现楼宇内部，管理者可轻松查看大楼整体布局结构以及关键用能点位数据信息，如：支路用能数据、实时功率曲线、实时用电报警信息、实时能耗数据、历史能耗数据、能耗费用数据等，便于管理者对楼宇用能的实时监控管理。

智慧路灯用电

结合地理信息系统（GIS）将路灯的空间布局以地图的形式呈现，实现对路灯的实时监测、控制和管理。

通过接入设备传感器用电数据，可以实时监控路灯、采集器、交通违章探头及交通监控等设备的用电信息。并运用图扑 HT 丰富的可视化图表组件展示设备的当天用电量、当月用电量、当年用电量等统计数值。

智慧充电桩用电

以某停车场充电站实际场景为基础，多维度呈现海量充电桩设施状态，实现对每个充电桩运行状态的实时数据读取和远程维护。

提取出充电桩关键数据形成可视化数据看板，如充电桩基本信息、预约用户信息、日充电统计、充电桩告警历史记录等，满足充电站远程管理的需要。

储能电站用电

图扑软件应用自研 HT 二三维协同设计工具、2D 组态/3D 组态、低代码开发等各类可视化工具，构建风光储监控系统，作为新一代电网友好绿色电站的“中枢大脑”，支持通过风光储协调优化控制，实现指令跟踪、顶峰供电、系统调峰等多种网源交互模式，让新能源最大化消纳利用。

可视化页面内支持随意切换风电场、光伏站、储能站等模块界面。

针对储能集装箱的管理，选用三维动画形式呈现电池组总体剩余电量，面板中展示了主要数据实时二维看板，如可用充放电量、有功功率、无功功率、充放电可调深度等实时数据。以及箱内电池供应商、安装日期、额定出力、储能容量、电池规格、变压器规格等设备的基本属性，和有功/无功功率、可用充放电容量、充放电可调深度的实时运行数据。

智慧运维管理

图扑软件可视化大屏能将多类型、碎片化、小规模的源网荷储各方数据资源进行聚合协调，全方位展示整个大区的用电管理、调节策略、节能减排数据，稳定电力的供应，保障电力系统的实时平衡，提升系统的运行效率。

用电管理

从地理空间分布维度出发，打通省、市、区在内的全域层，对全省电力基建工程的空间布局、节点位置、拓扑关系等信息，展开全周期、多场景综合呈现。帮助决策者精细化掌握全省电网运行态势。

图扑软件 HT 含有丰富的 2D 图表组件，支持绘制出各种类型的标准化与非标准化的图表、图形，用来展示用电数据。

调节策略

根据各类市场规则提供需求调度功能，如静态负荷调节、动态负荷调节、调峰时段图、注册调控能力等。应用 2D 图形组件生成可描述、可互动、可控制、可预测的多类型可视化图表，辅助决策者合理有序实施日常发电计划。

节能减排

电力的集中管理是电力行业实现节能减排的重要举措。通过计量形式实时刷新记录减少碳排放的数量，帮助决策者科学记录排放的真实情况，提高用能效率。

电力领域的数字化升级对实现碳中和目标至关重要。图扑软件（Hightopo）智慧电力可视化解决方案以数字化为载体，依托数据共享优势，将专业横向融合，打破系统之间的信息壁垒，实现从电力生产、转化、用电、管理全生命周期的数据监测、数据融合、数据显示、设备维护联动管控。助力各产业体系走向自感知、自决策、自执行、自适应的新模式。

审核编辑 黄宇