CN110796730A - 基于扩展模型文件的二次设备三维模型自动生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于扩展模型文件的二次设备三维模型自动生成方法，建立扩展SSD模型文件；建立二次系统族库和标准二次设备材料库；根据扩展SSD模型文件、二次系统族库和标准二次设备材料库生成各个三维模型；建立二次设备的三维模型的光纤回路连接模型。本发明有效扩展了变电站一二次设备模型范围，给二次系统的各类可视化及故障诊断提供了模型基础；建立的二次系统族库能够在各类变电站中应用，具有广泛的通用性；可自动生成二次设备的三维模型，大幅度提高了模型建立的效率和准确度，减少了人工成本；运用三维模型进行故障消缺，能够提高作业直观性和精确性。

Description

基于扩展模型文件的二次设备三维模型自动生成方法

技术领域

本发明涉及变电站二次系统图形建模领域，具体涉及基于扩展模型文件的二次设备三维模型自动生成方法。

背景技术

随着变电站建设规模的不断扩大，二次系统运维任务越来越重，建立二次设备的三维模型有利于给运维人员带来直观的感受，改善作业任务的友好程度，大幅提升工作效率。

现有技术建立变电站三维模型主要有两种，基于三维激光扫描技术的三维建模方法和基于几何造型的三维建模方法。基于激光扫描技术的变电站三维建模方法，主要利用地面三维激光扫描仪获取的空间数据建立三维仿真模型。基于几何造型的变电站三维建模方法，主要依据变电站数码图片、设计图纸和厂家设备图纸，设置模型贴图与材质,拼接电气设备模型完成变电站三维场景建模。

上述两种三维建模方法都存在着一定问题，基于激光扫描的方法需要大量的点位信息以及海量数据的精确处理，制作时间久，且每个变电站相对独立，无法通用；基于几何造型的变电站则需要依靠人工经验，无法实现自动匹配。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处，提供基于扩展模型文件的二次设备三维模型自动生成方法，通过建立变电站的扩展模型文件，并通过对扩展模型文件的解析，自动生成三维模型，从而大幅提高三维建模效率，降低成本；将变电站采集报文的信息与三维模型关联映射，能够直观发现故障位置，有助于提高运维人员消缺效率和准确性。

基于扩展模型文件的二次设备三维模型自动生成方法，包括以下步骤：

步骤1、建立扩展SSD模型文件，扩展SSD模型文件包含变电站二次小室、二次间隔屏柜、二次设备以及二次设备附属元件的基本模型属性信息，还包含二次间隔屏柜与二次小室之间的相对空间位置信息、以及二次设备附属元件与二次间隔屏柜之间的相对空间位置信息；

步骤2、建立包含二次间隔屏柜的三维模型和二次设备附属元件的三维模型的二次系统族库，建立包含二次设备的三维模型的标准二次设备材料库；

步骤3、根据扩展SSD模型文件中的二次间隔屏柜的基本模型属性信息和二次设备附属元件的基本模型属性信息在二次系统族库中查找对应的二次间隔屏柜的三维模型和二次设备附属元件的三维模型，

根据扩展SSD模型文件中的二次设备的基本模型属性信息在标准二次设备材料库中查找对应的二次设备的三维模型，

根据扩展SSD模型文件中的二次间隔屏柜与二次小室之间的相对空间位置信息排布二次间隔屏柜的三维模型的空间位置，根据二次设备、二次设备附属元件与二次间隔屏柜之间的相对空间位置信息，排布二次设备的三维模型和二次设备附属元件的三维模型在二次间隔屏柜的三维模型中的位置，

步骤4、对变电站的SPCD模型进行解析，得出SPCD模型中的二次设备的光纤连接关系，建立二次设备的三维模型的光纤回路连接模型。

基于扩展模型文件的二次设备三维模型自动生成方法，还包括以下步骤：

步骤5、将步骤3建立的二次间隔屏柜、二次设备及二次设备附属元件的三维模型，以及步骤4建立的光纤回路连接模型与与变电站采集报文的信息关联映射；

步骤6、将变电站采集报文的信息实时反映在二次间隔屏柜、二次设备及二次设备附属元件的三维模型，以及步骤4建立的二次设备的三维模型的光纤回路连接模型上，得到全站二次设备状态和回路故障信息模型。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

建立了一种扩展SSD模型文件，有效扩展了变电站一二次设备模型范围，给二次系统的各类可视化及故障诊断提供了模型基础；建立的二次系统族库能够在各类变电站中应用，具有广泛的通用性；通过对扩展SSD模型文件解析，自动关联二次设备和二次设备附属元件，自动生成二次设备的三维模型，大幅度提高了模型建立的效率和准确度，减少了人工成本；运用三维模型进行故障消缺，能够提高作业直观性和精确性。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为扩展SSD模型文件的结构示意图；

图3为二次间隔屏柜及二次设备的空间坐标示意图；

图4示出了二次系统族库中空开的三维模型示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，基于扩展模型文件的二次设备三维模型自动生成方法，包括以下步骤：

步骤1、建立包含变电站二次小室、二次间隔屏柜、二次设备以及二次设备附属元件的基本模型属性信息的扩展SSD模型文件；

在步骤1中建立扩展SSD模型文件包括以下步骤：

步骤1.1、建立变电站的二次小室的基本模型属性信息；

建立变电站的二次间隔屏柜的基本模型属性信息；

建立变电站的二次设备的基本模型属性信息；

建立二次设备附属元件的基本模型属性信息；

步骤1.2、建立二次间隔屏柜与二次小室之间的相对空间位置信息；建立二次设备、二次设备附属元件与二次间隔屏柜之间的相对空间位置信息；

步骤1.3、根据步骤1.1中的基本模型属性信息，将变电站SSD文件的一次设备与步骤1.1中的二次小室的基本模型属性信息、二次间隔屏柜的基本模型属性信息、二次设备的基本模型属性信息及二次设备附属元件的基本模型属性信息进行关联，形成扩展SSD模型文件。

以220kV继电保护小室为例，步骤1.1中的二次小室为220kV继电保护小室，220kV继电保护小室的基本模型属性信息包括：name＝“ROOM1”，des＝“220kV 二次小室”，Vol＝“220kV”；

以220kV线路保护屏为例，步骤1.1中的二次间隔屏柜为220kV线路保护屏，220kV线路保护屏的基本模型属性信息包括：name＝“cabinetR220#02_1P”， des＝“220kV于韩Ⅰ线252保护2RCS931保护屏1P”，Vol＝“220kV”，bay＝“220kV 于韩Ⅰ线线路间隔”，pos＝“x＝2000，y＝0，z＝1200”；

以复归按钮为例，步骤1.1中的二次设备附属元件为复归按钮，复归按钮的基本属性信息包括：name＝"1FA"，desc＝"复归按钮"，class＝"Button"，type＝"10/G"， pos＝"F1-U3-L3"；

图3显示了二次间隔屏柜相对于二次小室的空间坐标示意图，以二次小室下、左、前顶点为相对坐标系的原点(0，0，0)，以二次间隔屏柜的底侧面、左侧面、前侧面相交的顶点(X，Y，Z)为其在二次小室内的相对位置，其中 Y＝0，只需确定二次间隔屏柜在二次小室的二维平面位置(X，0，Z)；以220kV 线路保护屏为例，其在二次小室的空间位置为：pos＝“x＝2000，y＝0，z＝1200”。

二次设备及二次设备附属元件在二次间隔屏柜的空间位置坐标分别为(F层级，U层级，L层级)，其中，用F表示从前往后排列，用U表示从上往下排列，用L表示从左往右排列，[层级]用数字表示在二次间隔屏柜内按照对应的排列方向排列的顺序；以二次设备为220kV线路保护装置为例，其在二次间隔屏柜的相对位置为：pos＝"F1-U3-L2"，即为在屏柜正面，从上往下排列第3个，从左往右排列第2个。

步骤2、建立二次系统族库和标准二次设备材料库，具体包括以下步骤；

步骤2.1、建立二次系统族库中的二次间隔屏柜和二次设备附属元件的三维模型，二次设备附属元件包括压板、按钮、指示灯、空开、端子排、把手、光纤、配线架，所有二次间隔屏柜和二次设备附属元件的基本属性信息均包括名称、类型、基本形状和按标准比例缩放的尺寸。

图4显示了二次系统族库中的空开模型。

步骤2.2、根据不同厂家、不同型号二次设备建立标准二次设备材料库中的不同厂家、不同型号二次设备的三维模型，三维模型包含了二次设备的厂家信息、型号信息、保护类型信息、装置插件信息、三维空间信息。

以四方的CSD-200线路保护为例，厂家信息为四方；型号信息为CSD-200；保护类型信息为线路保护；装置插件信息为交流插件、CPU插件、出口插件、电源插件、DIO插件及人机接口插件；三维空间信息为机箱高度为4U、宽度为 19/2英寸。

步骤3、对扩展SSD模型文件进行解析，确定二次间隔屏柜、二次设备、二次设备附属元件的基本模型属性信息，确定二次间隔屏柜与二次小室之间的相对空间位置信息，确定二次设备、二次设备附属元件与二次间隔屏柜之间的相对空间位置信息，

根据二次间隔屏柜的基本模型属性信息和二次设备附属元件的基本模型属性信息在二次系统族库中查找对应的二次间隔屏柜的三维模型和二次设备附属元件的三维模型，

根据二次设备的基本模型属性信息在标准二次设备材料库中查找对应的二次设备的三维模型，

根据二次间隔屏柜与二次小室之间的相对空间位置信息排布二次间隔屏柜的三维模型的空间位置，根据二次设备、二次设备附属元件与二次间隔屏柜之间的相对空间位置信息，排布二次设备的三维模型和二次设备附属元件的三维模型在二次间隔屏柜的三维模型中的位置，

步骤4、对变电站的SPCD模型进行解析，得出SPCD模型中的二次设备的光纤连接关系，建立二次设备的三维模型的光纤回路连接模型，从而创建所有二次设备的三维模型的光纤回路连接模型。

图2显示了变电站扩展的SSD文件结构图，SSD文件结构组成的层级关系为“电网.厂站/电压等级.小室.间隔.屏柜.装置/元件.属性”。

步骤4中对变电站SPCD模型进行解析，关联光纤三维模型，自动生成二次设备光纤回路连接的三维模型；

步骤5、将步骤3建立的二次间隔屏柜、二次设备及二次设备附属元件的三维模型，以及步骤4建立的光纤回路连接模型与与变电站采集报文的信息关联映射，其中变电站采集报文包括网络获取的GOOSE报文和MMS报文；

步骤6、将变电站采集报文的信息实时反映在二次间隔屏柜、二次设备及二次设备附属元件的三维模型，以及步骤4建立的二次设备的三维模型的光纤回路连接模型上，得到全站二次设备状态和回路故障信息模型。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.基于扩展模型文件的二次设备三维模型自动生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、建立扩展SSD模型文件，扩展SSD模型文件包含变电站二次小室、二次间隔屏柜、二次设备以及二次设备附属元件的基本模型属性信息，还包含二次间隔屏柜与二次小室之间的相对空间位置信息、以及二次设备附属元件与二次间隔屏柜之间的相对空间位置信息；

步骤2、建立包含二次间隔屏柜的三维模型和二次设备附属元件的三维模型的二次系统族库，建立包含二次设备的三维模型的标准二次设备材料库；

步骤3、根据扩展SSD模型文件中的二次间隔屏柜的基本模型属性信息和二次设备附属元件的基本模型属性信息在二次系统族库中查找对应的二次间隔屏柜的三维模型和二次设备附属元件的三维模型，

根据扩展SSD模型文件中的二次设备的基本模型属性信息在标准二次设备材料库中查找对应的二次设备的三维模型，

根据扩展SSD模型文件中的二次间隔屏柜与二次小室之间的相对空间位置信息排布二次间隔屏柜的三维模型的空间位置，根据二次设备、二次设备附属元件与二次间隔屏柜之间的相对空间位置信息，排布二次设备的三维模型和二次设备附属元件的三维模型在二次间隔屏柜的三维模型中的位置，

步骤4、对变电站的SPCD模型进行解析，得出SPCD模型中的二次设备的光纤连接关系，建立二次设备的三维模型的光纤回路连接模型。

2.根据权利要求1所述的基于扩展模型文件的二次设备三维模型自动生成方法，其特征在于，还包括以下步骤：

步骤5、将步骤3建立的二次间隔屏柜、二次设备及二次设备附属元件的三维模型，以及步骤4建立的光纤回路连接模型与与变电站采集报文的信息关联映射；

步骤6、将变电站采集报文的信息实时反映在二次间隔屏柜、二次设备及二次设备附属元件的三维模型，以及步骤4建立的二次设备的三维模型的光纤回路连接模型上，得到全站二次设备状态和回路故障信息模型。

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