CN105549505A - 一种基于智能化高压开关的虚拟系统及方法 - Google Patents

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党建伟
张豪俊
史方颖
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
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Abstract

一种基于智能化高压开关的虚拟系统及方法，包括：传感器、智能组件及动画系统。首先传感器采集现场断路器、隔离开关、接地开关与快速接地开关的行程数据，将该行程数据传给智能组件；智能组件收到该行程数据后，将该行程数据与该断路器的标准行程进行对比，如果该行程数据大于或等于标准行程数据，则表示现场设备已经动作完成，动画系统播放完整动画；如果采集的行程数据小于或等于零，则表示现场设备未动作，不播放动画；如果采集的行程数据在标准行程与零之间，则说明现场设备在动作中。

Description

一种基于智能化高压开关的虚拟系统及方法
【技术领域】
本发明涉及高压电力设备领域，更确切地说是一种气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中三维虚拟现实技术。
【背景技术】
气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)是由多个大的组件组合而成的，GIS设备在进行工程安装或检修时，经常需连接试验装置。随着无人值守变电站管理模式的全面推广，在监控中心通过现有的电力通信网对所属变电站实现远程实时监控、远程故障和意外情况告警接收处理，同时三维模拟现场运行，可提高变电站运行和维护的安全性及可靠性，并可逐步实现电网的可视化监控和调度，使电网调控运行更为安全、可靠。
【发明内容】
针对现有的智能高压开关，本发明提供了一种基于智能化高压开关的虚拟系统及方法，对智能高压开关进行实时模拟、仿真，尽可能做到与实际同步。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种基于智能化高压开关的虚拟系统，包括：传感器：该传感器安装在智能高压开关部件断路器、隔离开关、接地开关与快速接地开关上，用于监测断路器动作；智能组件及动画系统：传感器采集的数据通过智能组件处理后传递给动画系统，并命令动画系统动画现场的智能高压开关部件断路器动作。
所述传感器包括用于采集行程的第一传感器、用于采集分合闸速度的第二传感器和用于采集分合闸动作时间的第三传感器。
所述智能组件内包括数据处理单元以及数据库，所述数据处理单单元用于对比计算采集的行程与标准行程，所述数据库内存储有标准行程以及高压开关的标准动画。
一种基于智能化高压开关的虚拟系统的方法，首先传感器采集现场断路器、隔离开关、接地开关与快速接地开关的行程数据，将该行程数据传给智能组件；智能组件收到该行程数据后，将该行程数据与该断路器的标准行程进行对比，如果该行程数据大于或等于标准行程数据，则表示现场设备已经动作完成，动画系统播放完整动画；如果采集的行程数据小于或等于零，则表示现场设备未动作，不播放动画；如果采集的行程数据在标准行程与零之间，则说明现场设备在动作中。
如果采集的行程数据在标准行程与零之间，则将采集的行程数据除以标准行程数据得到行程比例，最后将该行程比值乘以完整动画的总帧数，得到设备已经动作的帧数，最后用设备最后一帧的图像代替完整动画中未动作的动画，得到一个新的动画，该新的动画就是动画系统需要播放的动画。
如果采集的行程数据在标准行程与零之间，则动画系统需要播放的动画速度为已经播放动画的长度与采集到的高压开关的动作时间之比。
如果采集的行程数据在标准行程与零之间，则动画系统需要播放的动画速度为100倍的已经播放动画的长度与采集到的高压开关的动作时间之比。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明在现场的设备上安装各种传感器，利用传感器采集设备的各种参数，然后通过智能组件对该等参数进行处理，最终得到指令，控制动画系统动作。本发明将现场设备的各种动作通过动画系统还原，这样，操作人员只需要在监控室即可对现场设备进行监控。
【具体实施方式】
下面对本发明作进一步详细说明。
当现场智能高压开关部件断路器发生动作时，组件外壳调节为透明状态，并根据传输的参数虚拟操作，程序控制组件旋转角度或移动位置等，并对相机镜头进行移动、定位。
本发明提供了一种基于智能化高压开关虚拟系统及方法，虚拟系统主要由高压开关、传感器、智能组件和动画系统组成。高压开关为现场运行的实体，传感器安装在高压开关上，智能组件用于采集数据并处理，同时通过网络传输，动画系统虚拟并同步现场智能开关状况。
所述智能组件包括数据处理单元和数据库，所述数据处理单元用于对比采集数据和标准数据，所述数据库内存储有标准数据和高压开关的完整动画，以该完整动画作为标准动画。
所述传感器包括采集行程的第一传感器、采集分合闸速度的第二传感器，以及采集分合闸动作时间的第三传感器。现场断路器、隔离开关、接地开关与快速接地开关部分动作时，传感器将各自信号传给智能组件，进行数据处理后，根据行程、分合闸电流、速度、动作时间、电机电流数据控制动画系统动作。
所述动画系统的机构部分透明显示，可以看见机构整个动作、储能过程(包括弹簧、拐臂等动作情况)以及机械特性传感器旋转，并同时显示本次动作的数据、异常报警以及分合位置，隔离开关、接地开关等发生动作，可以看见机构整个动作过程以及拉杆旋转过程，并同时显示本次动作的数据、异常报警以及分合位置。
本发明动画系统主要是从采集的分合闸速度、分合闸时间、高压开关行程三个值来对设备动画行程和动画速度进行重计算。其实现过程是根据将采集的行程值与高压开关的行程标准值进行对比，具体如下：
如果行程值大于或者等于标准值，则表示现场设备动作完成，并且动作结束时，设备组件到达了设备组件动作完全结束时的实际位置。此时，智能组件给动画系统发出动画指令，要求动画系统根据预存的完整动画进行播放。
如果获取的行程值小于或者等于0，则表示设备没有动作，不发出任何指令。
如果行程值介于0和标准值之间，则表明设备正在动作中，此时，用获取的行程值除以标准行程得到一个比例值，以下称为行程比例。由于已知完整动画的长度，则用完整动画的长度乘以25(帧频)得到完整动画的总帧数，用完整动画的总帧数乘以上边所得的行程比例，得到当时设备已经动作的帧数，用设备最后一帧的图像代替完整动画中未动作的动画，得到一个新的动画，然后智能组件给出播放动作的指令，动画系统根据该新的动画进行播放(举例说明，如果设备动作执行了70％而停止了，则在完整动画中，以执行70％所在帧的图像代替剩余30％的图像并持续30％图像对应的时间，构成一个新的动画，该新的动画就是需要播放的动画)。
上述完整动画中已经播放的动画的播放速度的确定：以已经播放动画的长度除以采集到的高压开关的动作时间得到动画播放的速度。考虑到制作长度为ms级动画不易控制，所以在制作时对动画长度扩大了100倍，所以在最后还要给得到的速度乘以100，截止到这里，实际动画片段获取了，实际播放速度也得到了，则可以通过用获取的速度播放新得到动画片段来虚拟现实的设备运行。
智能控制柜可以用鼠标控制打开、关闭，当鼠标移动到智能功能控制柜中某个智能组件时，显示当前智能组件的状态、参数。历史数据、历史动作情况的存储、模拟三维演示。

Claims (7)

1.一种基于智能化高压开关的虚拟系统，其特征在于：包括：
传感器：该传感器安装在智能高压开关部件断路器、隔离开关、接地开关与快速接地开关上，用于监测断路器动作；
智能组件及动画系统：传感器采集的数据通过智能组件处理后传递给动画系统，并命令动画系统动画现场的智能高压开关部件断路器动作。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能化高压开关的虚拟系统，其特征在于：所述传感器包括用于采集行程的第一传感器、用于采集分合闸速度的第二传感器和用于采集分合闸动作时间的第三传感器。
3.根据权利要求1所述的一种基于智能化高压开关的虚拟系统，其特征在于：所述智能组件内包括数据处理单元以及数据库，所述数据处理单元用于对比计算采集的行程与标准行程，所述数据库内存储有标准行程以及高压开关的标准动画。
4.一种基于权利要求1至3中任意一项所述的一种基于智能化高压开关的虚拟系统的方法，其特征在于：首先传感器采集现场断路器、隔离开关、接地开关与快速接地开关的行程数据，将该行程数据传给智能组件；智能组件收到该行程数据后，将该行程数据与该断路器的标准行程进行对比，如果该行程数据大于或等于标准行程数据，则表示现场设备已经动作完成，动画系统播放完整动画；如果采集的行程数据小于或等于零，则表示现场设备未动作，不播放动画；如果采集的行程数据在标准行程与零之间，则说明现场设备在动作中。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：如果采集的行程数据在标准行程与零之间，则将采集的行程数据除以标准行程数据得到行程比例，最后将该行程比值乘以完整动画的总帧数，得到设备已经动作的帧数，最后用设备最后一帧的图像代替完整动画中未动作的动画，得到一个新的动画，该新的动画就是动画系统需要播放的动画。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：如果采集的行程数据在标准行程与零之间，则动画系统需要播放的动画速度为设备已经动作的帧数的长度与采集到的高压开关的动作时间之比。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：如果采集的行程数据在标准行程与零之间，则动画系统需要播放的动画速度为100倍的设备已经动作的帧数的长度与采集到的高压开关的动作时间之比。
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