CN114065360B - 一种基于三维数字化技术的防雷动态校验方法 - Google Patents

一种基于三维数字化技术的防雷动态校验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于三维数字化技术的防雷动态校验方法，包括以下步骤：第一步，通过变电站三维模型构建模块构建变电站三维模型和与之匹配的避雷针防雷保护模型；第二步，通过配电装置布置形式识别模块根据带电设备是否位于建筑物内来判断配电装置的布置形式；第三步，依据配电装置布置形式识别模块的识别结果选择动态防雷校验模式，完成防雷动态校验。本发明可以更加直观的分辨出防雷保护设计方案是否合理；且实时判断保护范围是否满足要求，可以方便设计方案的调整，无需返工做重复劳动；带有自动判断及高亮提醒功能，可以省去人为判断的精力，大大提高设计及评审效率及质量。

Description

一种基于三维数字化技术的防雷动态校验方法
技术领域：
本发明涉及电网规划设计防雷技术领域，尤其涉及一种基于三维数字化技术的防雷动态校验方法。
背景技术：
三维数字化设计技术是基于三维技术、通过数字化操作将各个专业的设计资料融合于一体的新一代设计技术。三维数字化设计技术相较于传统的二维CAD设计技术，能够更加高效、直观的表达变电站的设计理念；基于物理、工程特性的功能模型，能够实现设计优化，达到冲突检查的目的。
现有的变电站二维防雷设计是在变电站平面布置完成后，设计人员根据设计习惯布置避雷针位置并预估高度，对不同布置方案人工选择被保护物高度并分别进行防雷保护范围校验，例如专利CN104866672A为一种基于二维平面设计的避雷针保护范围计算并将结果以三维形式展示，专利CN204258290U为一种基于二维平面设计的避雷针保护范围的校验程序。二维的保护校验方法将立体保护范围等效到二维平面上，这项工作不但不够直观、花费大量人力与时间，而且可能因为设计方案规模、面积等的变化导致不断返工；并且工程中时常出现避雷针保护范围无法满足要求的情况，需及时采取其他保护措施，以保护站内设备及人员的安全。
发明内容：
为实现变电站电气设备、建筑物及避雷针在布置设计过程中自动进行实时防雷保护范围校验，提高变电站三维布置设计中的防雷设计效率和质量，本发明的目的在于提供一种基于三维数字化技术的防雷动态校验方法。
本发明由如下技术方案实施：一种基于三维数字化技术的防雷动态校验方法，包括以下步骤：
第一步，通过变电站三维模型构建模块构建变电站三维模型和与之匹配的避雷针防雷保护模型，并将变电站三维模型的特征属性数据和避雷针防雷保护模型的特征属性数据发送至配电装置布置形式识别模块和被保护范围计算模块；
第二步，通过配电装置布置形式识别模块根据带电设备是否位于建筑物内来判断配电装置的布置形式，配电装置的布置形式包括户内布置和户外布置；带电设备位于建筑物内为户内布置；带电设备没有位于建筑物内为户外布置；
第三步，依据配电装置布置形式识别模块的识别结果选择动态防雷校验模式，所述动态防雷校验模式包括：户内防雷动态校验模式和户外防雷动态校验模式；当所述配电装置的布置形式为户内布置，则选择户内防雷动态校验模式完成防雷动态校验；当所述配电装置的布置形式为户外布置，则选择所述户外防雷动态校验模式完成防雷动态校验。
进一步，所述户内防雷动态校验模式具体防雷动态校验方法为：
所述配电装置布置形式识别模块将识别结果发送至辅助防雷动态校验模块，辅助防雷动态校验模块识别是否有屋顶避雷带；
如果有，则校验成功，并将校验结果发送至校验结果提示模块，由校验结果提示模块显示校验成功；
如果没有，校验失败，并将校验结果发送至校验结果提示模块，由校验结果提示模块高亮显示未保护区域；
设计人员依据高亮显示未保护区域设计屋顶避雷带；
辅助防雷动态校验模块重复识别是否有屋顶避雷带，直至校验成功。
进一步，所述户外防雷动态校验模式具体防雷动态校验方法为：
A、所述配电装置布置形式识别模块将识别结果分别发送至被保护范围计算模块和避雷针保护范围计算模块；被保护范围计算模块自动选取变电站三维模型的特征属性数据，并计算出被保护范围；避雷针保护范围计算模块自动选取变电站三维模型的特征属性数据和避雷针防雷保护模型的特征属性数据，并进一步计算避雷针保护范围；
B、依据步骤A的计算结果构建被保护范围三维模型和避雷针保护范围三维模型；
C、避雷针保护范围动态校验模块将保护范围三维模型与避雷针保护范围三维模型进行对比，完成校验。
进一步，所述步骤B构建被保护范围三维模型和避雷针保护范围三维模型具体为：
被保护范围计算模块将计算结果发送至被保护范围三维模型构建模块，被保护范围三维模型构建模块在变电站三维模型上进一步构建被保护范围三维模型；
避雷针保护范围计算模块将计算结果发送至避雷针保护范围三维模型构建模块，避雷针保护范围三维模型构建模块在变电站三维模型上进一步构建避雷针保护范围三维模型；
进一步，所述步骤C避雷针保护范围动态校验模块将保护范围三维模型与避雷针保护范围三维模型进行对比，完成校验，具体步骤为：避雷针保护范围动态校验模块将保护范围三维模型与避雷针保护范围三维模型进行比较，判断保护范围三维模型的外轮廓是否在避雷针保护范围三维模型的外轮廓的内部或重合；
如保护范围三维模型的外轮廓在避雷针保护范围三维模型的外轮廓的内部或重合，校验成功，并将校验结果发送至校验结果提示模块，由校验结果提示模块显示校验成功；
如保护范围三维模型的外轮廓不在避雷针保护范围三维模型的外轮廓的内部或重合，则避雷针保护范围动态校验模块将该校验结果发送至辅助防雷动态校验模块，辅助防雷动态校验模块进一步识别是否有屋顶避雷带；
如果有，则校验成功，并将校验结果发送至校验结果提示模块，由校验结果提示模块显示校验成功；
如果没有，校验失败，并将校验结果发送至校验结果提示模块，由校验结果提示模块高亮显示未保护区域；
设计人员依据高亮显示未保护区域修改防雷设计方案；重复步骤B校验过程，直至校验成功。
进一步，所述变电站三维模型的特征属性包括设备电气特征属性和建筑物特征属性；所述设备电气特征属性包括配电装置布置形式、带电设备外轮廓尺寸、带电设备高度；所述建筑物特征属性包括建筑物高度、建筑物外轮廓尺寸等；
所述避雷针防雷保护模型相应的特征属性包括避雷针布设位置、避雷针高度、避雷针数量。
本发明的优点：1、本发明基于三维立体的变电站三维模型、被保护范围三维模型和避雷针保护范围三维模型，可以更加直观的分辨出防雷保护设计方案是否合理；且实时判断保护范围是否满足要求，可以方便设计方案的调整，无需返工做重复劳动；2、可以自动识别变电站设备及建筑物实际高度进行保护计算，实现了防雷设计的精准化；3、带有自动判断及高亮提醒功能，可以省去人为判断的精力，大大提高设计及评审效率及质量。
附图说明：
图1为基于三维数字化技术的防雷动态校验方法的流程图。
具体实施方式：
下面结合图1和具体实施例对本发明提供的一种基于三维数字化技术的防雷动态校验方法进行详细说明。
实施例1：
本发明提供的一种基于三维数字化技术的防雷动态校验方法包括以下步骤：
第一步，通过变电站三维模型构建模块构建变电站三维模型和与之匹配的避雷针防雷保护模型，并将变电站三维模型的特征属性数据和避雷针防雷保护模型的特征属性数据发送至配电装置布置形式识别模块和被保护范围计算模块；
具体的，首先确定建筑物位置及配电装置的位置并布置主母线、跨线等来完成变电站三维模型搭建；接着预估避雷针高度并放置避雷针模型在站区四周构建避雷针防雷保护模型。分别赋予变电站三维模型和避雷针防雷保护模型相应的特征属性。如变电站三维模型的特征属性包括设备电气特征属性和建筑物特征属性；设备电气特征属性包括配电装置布置形式、带电设备外轮廓尺寸、带电设备高度等；建筑物特征属性包括建筑物高度、建筑物外轮廓尺寸等；避雷针防雷保护模型相应的特征属性包括避雷针布设位置、避雷针高度、避雷针数量等。
第二步，通过配电装置布置形式识别模块根据带电设备是否位于建筑物内来判断配电装置的布置形式，配电装置的布置形式包括户内布置和户外布置；带电设备位于建筑物内为户内布置；带电设备没有位于建筑物内为户外布置；其中，判断配电装置布置形式的原理为识别带电设备及建筑物模型的三维坐标，将建筑物模型坐标与带电设备模型坐标进行比较，来判断带电设备是否位于建筑物内；
第三步，依据配电装置布置形式识别模块的识别结果选择动态防雷校验模式，所述动态防雷校验模式包括：户内防雷动态校验模式和户外防雷动态校验模式；当所述配电装置的布置形式为户内布置，则选择户内防雷动态校验模式完成防雷动态校验；当所述配电装置的布置形式为户外布置，则选择所述户外防雷动态校验模式完成防雷动态校验。
具体的，户内防雷动态校验模式具体防雷动态校验方法为：配电装置布置形式识别模块将识别结果发送至辅助防雷动态校验模块，辅助防雷动态校验模块识别是否有屋顶避雷带；
如果有，则校验成功，并将校验结果发送至校验结果提示模块，由校验结果提示模块显示校验成功；
如果没有，校验失败，并将校验结果发送至校验结果提示模块，由校验结果提示模块高亮显示未保护区域；
设计人员依据高亮显示未保护区域设计屋顶避雷带；
辅助防雷动态校验模块重复识别是否有屋顶避雷带，直至校验成功。
具体的，户外防雷动态校验模式具体防雷动态校验方法为：
A、所述配电装置布置形式识别模块将识别结果分别发送至被保护范围计算模块和避雷针保护范围计算模块；被保护范围计算模块自动选取变电站三维模型的特征属性数据，并计算出被保护范围；避雷针保护范围计算模块自动选取变电站三维模型的特征属性数据和避雷针防雷保护模型的特征属性数据，并进一步计算避雷针保护范围；
B、依据步骤A的计算结果构建被保护范围三维模型和避雷针保护范围三维模型，具体为：
被保护范围计算模块将计算结果发送至被保护范围三维模型构建模块，被保护范围三维模型构建模块在变电站三维模型上进一步构建被保护范围三维模型；
避雷针保护范围计算模块将计算结果发送至避雷针保护范围三维模型构建模块，避雷针保护范围三维模型构建模块在变电站三维模型上进一步构建避雷针保护范围三维模型；
C、避雷针保护范围动态校验模块将保护范围三维模型与避雷针保护范围三维模型进行对比校验，具体为：
避雷针保护范围动态校验模块将保护范围三维模型与避雷针保护范围三维模型进行比较，判断保护范围三维模型的外轮廓是否在避雷针保护范围三维模型的外轮廓的内部或重合；其中，判断原理为识别避雷针保护范围三维模型的外轮廓的三维坐标与保护范围三维模型的坐标，将避雷针保护范围三维模型的外轮廓的三维坐标与保护范围三维模型的坐标进行比较，判断保护范围三维模型的外轮廓是否在避雷针保护范围三维模型的外轮廓的内部或重合。
如保护范围三维模型的外轮廓在避雷针保护范围三维模型的外轮廓的内部或重合，校验成功，并将校验结果发送至校验结果提示模块，由校验结果提示模块显示校验成功；
如保护范围三维模型的外轮廓不在避雷针保护范围三维模型的外轮廓的内部或重合，则避雷针保护范围动态校验模块将该校验结果发送至辅助防雷动态校验模块，辅助防雷动态校验模块进一步识别是否有屋顶避雷带；
如果有，则校验成功，并将校验结果发送至校验结果提示模块，由校验结果提示模块显示校验成功；
如果没有，校验失败，并将校验结果发送至校验结果提示模块，由校验结果提示模块高亮显示未保护区域；
设计人员依据高亮显示未保护区域修改防雷设计方案；重复步骤B校验过程，直至校验成功。
其中，被保护范围计算模块和避雷针保护范围计算模块均采用目前公知的折线法进行计算，具体计算原理不再累述。
当变电站三维模型或避雷针防雷保护模型的设计发生变化时，系统可以自动识别变电站设备及建筑物实际高度进行保护计算，并自动完成防雷校验，实时判断保护范围是否满足要求，可以方便设计方案的调整，无需返工做重复劳动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神原则之内，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 (5)

1.一种基于三维数字化技术的防雷动态校验方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，通过变电站三维模型构建模块构建变电站三维模型和与之匹配的避雷针防雷保护模型，并将变电站三维模型的特征属性数据和避雷针防雷保护模型的特征属性数据发送至配电装置布置形式识别模块和被保护范围计算模块；
第二步，通过配电装置布置形式识别模块根据带电设备是否位于建筑物内来判断配电装置的布置形式，配电装置的布置形式包括户内布置和户外布置；带电设备位于建筑物内为户内布置；带电设备没有位于建筑物内为户外布置；
第三步，依据配电装置布置形式识别模块的识别结果选择动态防雷校验模式，所述动态防雷校验模式包括：户内防雷动态校验模式和户外防雷动态校验模式；当所述配电装置的布置形式为户内布置，则选择户内防雷动态校验模式完成防雷动态校验；当所述配电装置的布置形式为户外布置，则选择所述户外防雷动态校验模式完成防雷动态校验；
所述户内防雷动态校验模式具体防雷动态校验方法为：
所述配电装置布置形式识别模块将识别结果发送至辅助防雷动态校验模块，辅助防雷动态校验模块识别是否有屋顶避雷带；
如果有，则校验成功，并将校验结果发送至校验结果提示模块，由校验结果提示模块显示校验成功；
如果没有，校验失败，并将校验结果发送至校验结果提示模块，由校验结果提示模块高亮显示未保护区域；
设计人员依据高亮显示未保护区域设计屋顶避雷带；
辅助防雷动态校验模块重复识别是否有屋顶避雷带，直至校验成功。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维数字化技术的防雷动态校验方法，其特征在于，所述户外防雷动态校验模式具体防雷动态校验方法为：
A、所述配电装置布置形式识别模块将识别结果分别发送至被保护范围计算模块和避雷针保护范围计算模块；被保护范围计算模块自动选取变电站三维模型的特征属性数据，并计算出被保护范围；避雷针保护范围计算模块自动选取变电站三维模型的特征属性数据和避雷针防雷保护模型的特征属性数据，并进一步计算避雷针保护范围；
B、依据步骤A的计算结果构建被保护范围三维模型和避雷针保护范围三维模型；
C、避雷针保护范围动态校验模块将保护范围三维模型与避雷针保护范围三维模型进行对比，完成校验。
3.根据权利要求2所述的一种基于三维数字化技术的防雷动态校验方法，其特征在于，所述步骤B构建被保护范围三维模型和避雷针保护范围三维模型具体为：
被保护范围计算模块将计算结果发送至被保护范围三维模型构建模块，被保护范围三维模型构建模块在变电站三维模型上进一步构建被保护范围三维模型；
避雷针保护范围计算模块将计算结果发送至避雷针保护范围三维模型构建模块，避雷针保护范围三维模型构建模块在变电站三维模型上进一步构建避雷针保护范围三维模型。
4.根据权利要求2所述的一种基于三维数字化技术的防雷动态校验方法，其特征在于，所述步骤C避雷针保护范围动态校验模块将保护范围三维模型与避雷针保护范围三维模型进行对比，完成校验，具体步骤为：避雷针保护范围动态校验模块将保护范围三维模型与避雷针保护范围三维模型进行比较，判断保护范围三维模型的外轮廓是否在避雷针保护范围三维模型的外轮廓的内部或重合；
如保护范围三维模型的外轮廓在避雷针保护范围三维模型的外轮廓的内部或重合，校验成功，并将校验结果发送至校验结果提示模块，由校验结果提示模块显示校验成功；
如保护范围三维模型的外轮廓不在避雷针保护范围三维模型的外轮廓的内部或重合，则避雷针保护范围动态校验模块将该校验结果发送至辅助防雷动态校验模块，辅助防雷动态校验模块进一步识别是否有屋顶避雷带；
如果有，则校验成功，并将校验结果发送至校验结果提示模块，由校验结果提示模块显示校验成功；
如果没有，校验失败，并将校验结果发送至校验结果提示模块，由校验结果提示模块高亮显示未保护区域；
设计人员依据高亮显示未保护区域修改防雷设计方案；重复步骤B校验过程，直至校验成功。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种基于三维数字化技术的防雷动态校验方法，其特征在于，所述变电站三维模型的特征属性包括设备电气特征属性和建筑物特征属性；所述设备电气特征属性包括配电装置布置形式、带电设备外轮廓尺寸、带电设备高度；所述建筑物特征属性包括建筑物高度、建筑物外轮廓尺寸等；
所述避雷针防雷保护模型相应的特征属性包括避雷针布设位置、避雷针高度、避雷针数量。
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