CN103093493A - 既有电网设备的高精度三维对象建模方法 - Google Patents
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Abstract
一种既有电网设备的高精度三维对象建模方法，它包括以下步骤：①根据国网电力设备标准，采用面向对象技术对电力设备进行分类，得到设备分类数据；然后根据分类的结果对电力设备进行标识，得到设备标识数据；②将实际的电力设备分成若干个设备组件，对每个设备组件进行三维建模；③将得到的设备标识数据和设备分类数据与建模后的设备组件进行关联，并将建模后的设备组件根据彼此之间的线路关系、空间关系或者耦合关系进行组合，得到高精度三维电力设备模型。采用上述技术方案的本发明，在创建电力设备三维模型时，将电力设备三维模型的建设分解为若干个高精度的三维组件式电力设备模型的建设，从而达到在电脑上精确再现电力设备的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种三维建模方法，具体地说是对既有电网设备进行三维建模的方法。
背景技术
目前，二维GIS技术在电力行业的生产、设计、运行和管理方面已得到深入广泛的应用，并取得较好的效果。但在实际工作中由于二维GIS无法表现变电站内部的配置关系与输配电线路设备之间的空间位置关系。因此，如何有效地表达电网建设运行过程中电力设备之间的空间配置关系特征已经成为当前学术界和工程界研究的重点。近年来，三维GIS技术得到了蓬勃发展，并在大规模地形显示、空间数据管理和空间数据分析等方面都取得了突破性的进展。
目前主流的三维建模技术是指使用基于ACIS 内核的三维设计软件所构造的各种线框、曲面、实体造型经由几何变换形成带有三维显示特征的模型，这种模型提供了着色、消隐等三维可视化效果。
直接将三维建模技术生成的模型加载到三维环境中并不能充分反映电力设备的三维特征，具体表现在主流三维模型是作为一个统一实体来加载和渲染的，不能反映设备组件的具体状态和精细特征。
专利号为201010278704.7，发明名称为“应用于电力系统的地理信息系统及提高显示效率的方法”，其技术方案中虽然也提到了将电力设备进行三维建模，但是该技术建立的三维电力设备模型均是整体化的，如整体的输电铁塔模型，其上的绝缘子串、耐张串都是整体模型的一部分，而这些整体的模型与实际的电力设备并不是完全相同的，这就会在后期的监控上带来不精确性，从而在电网发生故障时不能准确测控故障的原因及地点。
现代化的电力设备高精度三维建模的主要矛盾不在于是不是能建立好看的三维模型，而是要在保证了模型显示美观的基础上，能更加真实地反映电力设备的精细特征及其空间结构特征。如前所述，现有发明的建模思路还是局限于单一电力设备对象模型上，而对于如何反映电力设备之间的组装关系和拓扑关系没有进行深入分析，导致按照上述已有专利发明中提到的电力设备对象三维建模方法做出来的三维模型要么不会被加载到电网运行场景中，要么全部被加入虚拟场景，就电力设备本身而言，不能单独加载部分设备组件，对电力数字化设计的面向对象式、模块化的设计工作来说是不够的。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够精确建立电网设备三维模型的方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种既有电网设备的高精度三维对象建模方法，它包括步骤：
①根据国网电力设备标准，采用面向对象技术对电力设备进行分类，得到设备分类数据；然后根据分类的结果对电力设备进行标识，得到设备标识数据；
②将实际的电力设备分成若干个设备组件，对每个设备组件进行三维建模；
③将得到的设备标识数据和设备分类数据与建模后的设备组件进行关联，并将建模后的设备组件根据彼此之间的线路关系、空间关系或者耦合关系进行组合，得到高精度三维电力设备模型。
所述电力设备采用树状结构的电气设备分类方法。
所述的设备组件包括杆塔组件、绝缘子串组件、耐张串组件、发电机组件、电缆组件、架空线路组件、开关柜组件、双绕组变压器组件、和三绕组变压器组件。
采用上述技术方案的本发明，在创建电力设备三维模型时，将电力设备三维模型的建设分解为若干个高精度的三维组件式电力设备模型的建设，从而达到在电脑上精确再现电力设备的目的。另外，本发明实现了面向电力设备各组件的高精度三维模型的分类、标识设计方法，使得电力设计和管理行业使用的三维模型由单一模型加载渲染发展到依据不同设备组件来进行精确描述和设计的阶段。本发明为三维GIS技术应用到电力设计和设备管理领域时，实现与真实建设资料与建设环境相匹配的电力设备三维可视化模拟，为实现电力设备的三维精细表达，同时在三维环境中基于面向对象方法设计反映出电力模型组件的空间配置关系，为精细的三维电力设计工作打好基础。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
图2为本发明中电力设备各组件之间的空间耦合关系图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括以下步骤：
①根据国家标准和国网电力设备标准，采用面向对象技术对电力设备进行分类，其分类方法为树状结构的电气设备分类方法，得到设备分类数据；然后根据分类的结果对电力设备进行标识，得到设备标识数据。
本发明通过将设备分组，方便地组织设备数据。本发明将设备分类成输电电气设备、输电附属设备、变电一次设备、变电二次设备、变电辅助设备等等，具体地设备分类数据如表1所示。
| 设备类型 | 缩写 |
| 输电电气设备 | EM |
| 输电附属设备 | AM |
| 变电电气一次 | EAP |
| 变电电气二次 | EBP |
| 变电辅助设施 | AFP |
| 调度端设备 | DM |
表1
在对电力设备进行标识时，由于本发明在建模的过程中将设备分解为多个组件，即每种设备都由一个或多个组件组成，因此电力设备对象下属设备数量较多，为方便区分和管理，需对其进行统一标识，标示规则如下：所属设备分类类型缩写_设备名称。每个设备包含的技术参数不一定相同，但是所有设备都包括基本属性，这些属性、技术参数和模型实体都存储在相应的设备表中。
②将实际的电力设备分成若干个设备组件，上述的设备组件包括杆塔组件、绝缘子串组件、耐张串组件、发电机组件、电缆组件、架空线路组件、开关柜组件、双绕组变压器组件、和三绕组变压器组件等等，如图2所示，然后对每个设备组件进行三维建模。
在基于三维GIS技术的电网建设、运行虚拟场景中，由于电网及其设备间的拓扑关系从传统的二维转向了三维，从平面转向了立体，所以电网监控中的逻辑关系也有了新的特征。在三维电网信息监控系统中，不但要考虑电路线路、塔杆之间的空间关系，考虑线路与设备间的空间关系，还要考虑电力设备内部的关系，即电力设备各组件之间的空间耦合关系。
电力设备基本类是所有电力设备的基类，它包含所有的电力设备都具有的参数，如设备名称、设备编号、设备类型和位置。在树状电力设备分类中，由于所有的电力设备类均继承于电力设备基本类，系统可把不同种类的电力设备类对象视为一个电力设备基本类对象处理。
③将得到的设备标识数据和设备分类数据与建模后的设备组件进行关联，并将建模后的设备组件根据彼此之间的线路关系、空间关系或者耦合关系进行组合，得到高精度三维电力设备模型，形成三维电力模型数据库。
Claims (3)
1.一种既有电网设备的高精度三维对象建模方法，其特征在于，它包括以下步骤：
①根据国网电力设备标准，采用面向对象技术对电力设备进行分类，得到设备分类数据；然后根据分类的结果对电力设备进行标识，得到设备标识数据；
②将实际的电力设备分成若干个设备组件，对每个设备组件进行三维建模；
③将得到的设备标识数据和设备分类数据与建模后的设备组件进行关联，并将建模后的设备组件根据彼此之间的线路关系、空间关系或者耦合关系进行组合，得到高精度三维电力设备模型。
2.根据权利要求1所述的既有电网设备的高精度三维对象建模方法，其特征在于：所述电力设备采用树状结构的电气设备分类方法。
3.根据权利要求1所述的既有电网设备的高精度三维对象建模方法，其特征在于：所述的设备组件包括杆塔组件、绝缘子串组件、耐张串组件、发电机组件、电缆组件、架空线路组件、开关柜组件、双绕组变压器组件、和三绕组变压器组件。
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