CN115062198A - 一种可视化的电网规划布局平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可视化的电网规划布局平台，包括后台控制层、网络通讯层、现场设备层，现场设备层的运行状态信息通过网络通讯层汇总至后台控制层；现场设备层设置有用于采集信息的采集终端。本发明所述的一种可视化的电网规划布局平台，通过设置后台控制层、网络通讯层和现场设备层，提供了一种集监视、控制、保护、网络通讯和综合管理等多种自动化功能于一体的可视化的电网规划布局平台。

Description

一种可视化的电网规划布局平台

技术领域

本发明属于电网信息技术领域，尤其是涉及一种可视化的电网规划布局平台。

背景技术

在电网在运行过程中，需要对各个电网系统的运行状态进行监控，对运行异常的设备进行及时的调整，随着电网的规模不断扩大，需要监控和采集的信息随之增多，依靠目前现有的监控采集手段无法满足使用需求，因此亟需一种可以实现对多设备进行监控、调度、标准化管理的平台。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种可视化的电网规划布局平台，以至少解决背景技术中的至少一个问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种可视化的电网规划布局平台，包括后台控制层、网络通讯层、现场设备层，现场设备层的运行状态信息通过网络通讯层汇总至后台控制层；

现场设备层设置有用于采集信息的采集终端。

进一步的，所述后台控制层包括监控平台，所述监控平台内集成有工作站和服务器，还包括UPS电源，所述UPS电源用于为监控平台供电。

进一步的，所述网络通讯层包括前置通讯管理机、交换机和通讯线，所述前置通讯管理机设置有多个。

进一步的，所述现场设备层包括低压断路器、网络仪表、谐波测量仪、无功补偿控制器、电能表、电动机保护装置和直流系统。

进一步的，所述采集终端通过ZigBee通信网络与网络通讯层无线通信连接。

进一步的，监控平台包括工作台，工作台上设置有多个显示单元和控制单元，所述显示单元包括显示屏和指示灯。

进一步的，本方案公开了一种可视化的电网规划布局平台的规划布局方法：

首先，利用遥感数据获取技术采集电网场地的基础地理影像DOM、数字高程模型DEM，通过对遥感影像进行纠正、配准、镶嵌、融合等影像数据处理工作后，基于空间四叉树原理进行空间数据金字塔构建，并建立高效索引机制，以瓦片文件形式进行存储、管理与发布；

其次，基于丰富的地理信息数据，将所需变电站、杆塔、绝缘子串、基础、间隔棒、防震锤电力设备模型统一入库；其次将层级电网明细按照业务逻辑关系以回路为单位进行组织入库，并对不合理的数据进行初步检测提示和校验修改，然后利用电力引擎驱动进行三维电网成果构建；电网成果构建完成后需对成果进行进一步的优化处理，包括动态导线索引创建和LOD优化；

再次，利用优化算法对导线创建及渲染进行优化，用于保障电网成果的加载和渲染效率；

最后，利用LOD进行渲染，所述LOD为细节层次模型技术。

进一步的，优化算法包括：

四叉树动态索引：将导线、电缆工井、隧道及电缆线路参数化模型进行四叉树动态索引创建，并将数据按尺度范围进行瓦片分块，然后在三维场景中通过实时窗口调动展示来实现高效渲染和加载，从而保证了三维场景的稳定性；

悬链线算法：在送电线路中，由于导线刚性影响，相邻杆塔之间的导线会出现一定程度上的弧垂，形成了弧线；同时弧垂公式的选择也关系到电线使用应力的误差和电线对交叉跨越物的间距误差问题；

贝塞尔曲线插值算法：保证导线弧度的流畅及渲染效果。

进一步的，在遥感数据获取技术采集电网场地的基础地理影像DOM、数字高程模型DEM时，需要综合应用三维地理技术综合基础信息技术、层级电网构建技术、动态导线创建、LOD渲染技术，结合电网实际情况，提出相关技术方案以实现电网三维全景可视化，包括地形地貌及电网设备三维可视化，基于三维地图以及三维建模技术，在地图中展示电厂、变电站、杆塔、线路、公变台区、专变台区、重要用户的位置分布、基本参数、实时运行数据，具体的包括：

基于三维地形地貌的电网电源可视化方法：

基于三维可视化地图展示火电、水电、风电、光伏电源的分布情况，并按照类型、电压等级条件分别展示的电源分布、装机容量信息，通过融合D5000、OMS、PMS2.0系统，获取遥信、遥测信息，基于三维地图服务，综合展示电厂分布情况，并提供查看电厂总体供电能力情况，并支持按照负荷曲线方式展示；

基于三维地形地貌的电网变电站可视化方法：

通过接入PMS台账数据，用电采集系统的电压、电流数据，实现了变电站设备规模、规模变化、变电站电压、变压器负荷的实时监测，基于变电站虚拟化建模技术，建立220kV、110kV、35kV三个电压等级变电站三维专题模型，可查看站内接线图、实时负载率、历史负荷曲线、相关人财物保障信息、实时站内监控视频、站内设备缺陷、故障、隐患情况、在线监测装置运行情况及巡检作业详情；

基于三维地形地貌的电网输电电线可视化方法：

通过多源数据接入，对输电线路的规模及变化进行分析统计，对生产工作和异常数据进行全过程管控；融合无人机飞巡图像、视频，利用深度学习算法图形识别技术和大数据技术进行综合分析处理，实现输电线路运行情况、通道环境的实时监测、缺陷分析及故障研判；通过收集PMS系统中输电线路、高压电缆信息，按照电压等级、运维单位、运行年限、相序相位、资产性质、地形、运行状态统计线路条数、线路长度，按照电压等级、运行年限、运维单位、资产性质、运行状态、杆塔材质、杆塔性质、杆塔类型海拔高度统计杆塔基数，收集导线、地线、OPGW、绝缘子，按照所属地市、电压等级展示近五年线路长度、线路条数、杆塔基数变化趋势分析；按线路统计分析附属设备，并给出明细表；对高压电缆主要部件：高压电缆中间头和终端间头、检修检查井、附属设备、在线监测装置、接地系统、照明装置、通风、排水装置、消防、防盗装置进行统计和分析，并给出明细表，同时，在三维GIS平台上融合线路精确模型、气象数据和在线监测数据对影响通道运行健康的雷电、山火、覆冰、污秽、鸟害、地灾主要因素进行实时预警预测、风险评估和故障分析；

基于三维地形地貌的电网线路可视化方法：

展示线路走向，线路的接线模式、线路负荷情况；展示全线路下用能分析，包括各行业用电量分布、用户缴费渠道统计、线路负荷、线路收益、低压用户与自维用户的用电行为分布情况；左右两侧分别为客户服务、单线图、同期线损、线路资产情况、线路规模、线路设备状态、运维信息、作业计划信息；

基于三维地形地貌的电网公变台区可视化方法：

建立台区三维模型，可展示台区所在位置，通过点击台区，展示台区规格参数、运行数据信息。

相对于现有技术，本发明所述的一种可视化的电网规划布局平台具有以下优势：

本发明所述的一种可视化的电网规划布局平台，通过设置后台控制层、网络通讯层和现场设备层，提供了一种集监视、控制、保护、网络通讯和综合管理等多种自动化功能于一体的可视化的电网规划布局平台。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种可视化的电网规划布局平台框架示意图；

图2为本发明实施例所述的工作台正面示意图；

图3为本发明实施例所述的工作台背面示意图。

附图标记说明：

1-后台控制层；2-网络通讯层；3-现场设备层；4-工作台；5-显示单元；6-控制单元。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种可视化的电网规划布局平台，包括后台控制层1、网络通讯层2、现场设备层3，现场设备层3的运行状态信息通过网络通讯层2汇总至后台控制层1；

现场设备层3设置有用于采集信息的采集终端，可以根据不同的使用需求配置不同的采集终端。

所述后台控制层1包括监控平台，所述监控平台内集成有工作站和服务器，还包括UPS电源，所述UPS电源用于为监控平台供电。

所述网络通讯层2包括前置通讯管理机、交换机和通讯线，所述前置通讯管理机设置有多个。

所述现场设备层3包括低压断路器、网络仪表、谐波测量仪、无功补偿控制器、电能表、电动机保护装置和直流系统。

所述采集终端通过ZigBee通信网络与网络通讯层2无线通信连接。

监控平台包括工作台4，工作台4上设置有多个显示单元5和控制单元6，所述显示单元5包括显示屏和指示灯。

在实施过程中，公开一种基于本方案提及的规划布局平台的规划布局方法：

首先，利用遥感数据获取技术采集电网场地的基础地理影像DOM、数字高程模型DEM，通过对遥感影像进行纠正、配准、镶嵌、融合等影像数据处理工作后，基于空间四叉树原理进行空间数据金字塔构建，并建立高效索引机制，以瓦片文件形式进行存储、管理与发布；

其次，基于丰富的地理信息数据，将所需变电站、杆塔、绝缘子串、基础、间隔棒、防震锤电力设备模型统一入库；其次将层级电网明细按照业务逻辑关系以回路为单位进行组织入库，并对不合理的数据进行初步检测提示和校验修改，然后利用电力引擎驱动进行三维电网成果构建；电网成果构建完成后需对成果进行进一步的优化处理，包括动态导线索引创建和LOD优化；

再次，利用优化算法对导线创建及渲染进行优化，用于保障电网成果的加载和渲染效率；

最后，利用LOD进行渲染，所述LOD为细节层次模型技术。

优化算法包括：

四叉树动态索引：将导线、电缆工井、隧道及电缆线路参数化模型进行四叉树动态索引创建，并将数据按尺度范围进行瓦片分块，然后在三维场景中通过实时窗口调动展示来实现高效渲染和加载，从而保证了三维场景的稳定性；

悬链线算法：在送电线路中，由于导线刚性影响，相邻杆塔之间的导线会出现一定程度上的弧垂，形成了弧线；同时弧垂公式的选择也关系到电线使用应力的误差和电线对交叉跨越物的间距误差问题；

贝塞尔曲线插值算法：保证导线弧度的流畅及渲染效果。

在遥感数据获取技术采集电网场地的基础地理影像DOM、数字高程模型DEM时，需要综合应用三维地理技术综合基础信息技术、层级电网构建技术、动态导线创建、LOD渲染技术，结合电网实际情况，提出相关技术方案以实现电网三维全景可视化，包括地形地貌及电网设备三维可视化，基于三维地图以及三维建模技术，在地图中展示电厂、变电站、杆塔、线路、公变台区、专变台区、重要用户的位置分布、基本参数、实时运行数据，具体的包括：

基于三维地形地貌的电网电源可视化方法：

基于三维可视化地图展示火电、水电、风电、光伏电源的分布情况，并按照类型、电压等级条件分别展示的电源分布、装机容量信息，通过融合D5000、OMS、PMS2.0系统，获取遥信、遥测信息，基于三维地图服务，综合展示电厂分布情况，并提供查看电厂总体供电能力情况，并支持按照负荷曲线方式展示；

基于三维地形地貌的电网变电站可视化方法：

通过接入PMS台账数据，用电采集系统的电压、电流数据，实现了变电站设备规模、规模变化、变电站电压、变压器负荷的实时监测，基于变电站虚拟化建模技术，建立220kV、110kV、35kV三个电压等级变电站三维专题模型，可查看站内接线图、实时负载率、历史负荷曲线、相关人财物保障信息、实时站内监控视频、站内设备缺陷、故障、隐患情况、在线监测装置运行情况及巡检作业详情；

基于三维地形地貌的电网输电电线可视化方法：

通过多源数据接入，对输电线路的规模及变化进行分析统计，对生产工作和异常数据进行全过程管控；融合无人机飞巡图像、视频，利用深度学习算法图形识别技术和大数据技术进行综合分析处理，实现输电线路运行情况、通道环境的实时监测、缺陷分析及故障研判；通过收集PMS系统中输电线路、高压电缆信息，按照电压等级、运维单位、运行年限、相序相位、资产性质、地形、运行状态统计线路条数、线路长度，按照电压等级、运行年限、运维单位、资产性质、运行状态、杆塔材质、杆塔性质、杆塔类型海拔高度统计杆塔基数，收集导线、地线、OPGW、绝缘子，按照所属地市、电压等级展示近五年线路长度、线路条数、杆塔基数变化趋势分析；按线路统计分析附属设备，并给出明细表；对高压电缆主要部件：高压电缆中间头和终端间头、检修检查井、附属设备、在线监测装置、接地系统、照明装置、通风、排水装置、消防、防盗装置进行统计和分析，并给出明细表，同时，在三维GIS平台上融合线路精确模型、气象数据和在线监测数据对影响通道运行健康的雷电、山火、覆冰、污秽、鸟害、地灾主要因素进行实时预警预测、风险评估和故障分析；

基于三维地形地貌的电网线路可视化方法：

展示线路走向，线路的接线模式、线路负荷情况；展示全线路下用能分析，包括各行业用电量分布、用户缴费渠道统计、线路负荷、线路收益、低压用户与自维用户的用电行为分布情况；左右两侧分别为客户服务、单线图、同期线损、线路资产情况、线路规模、线路设备状态、运维信息、作业计划信息；

基于三维地形地貌的电网公变台区可视化方法：

建立台区三维模型，可展示台区所在位置，通过点击台区，展示台区规格参数、运行数据信息。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (9)

1.一种可视化的电网规划布局平台，其特征在于：包括后台控制层(1)、网络通讯层(2)、现场设备层(3)，现场设备层(3)的运行状态信息通过网络通讯层(2)汇总至后台控制层(1)；

现场设备层(3)设置有用于采集信息的采集终端。

2.根据权利要求1所述的一种可视化的电网规划布局平台，其特征在于：所述后台控制层(1)包括监控平台，所述监控平台内集成有工作站和服务器，还包括UPS电源，所述UPS电源用于为监控平台供电。

3.根据权利要求1所述的一种可视化的电网规划布局平台，其特征在于：所述网络通讯层(2)包括前置通讯管理机、交换机和通讯线，所述前置通讯管理机设置有多个。

4.根据权利要求1所述的一种可视化的电网规划布局平台，其特征在于：所述现场设备层(3)包括低压断路器、网络仪表、谐波测量仪、无功补偿控制器、电能表、电动机保护装置和直流系统。

5.根据权利要求1所述的一种可视化的电网规划布局平台，其特征在于：所述采集终端通过ZigBee通信网络与网络通讯层(2)无线通信连接。

6.根据权利要求2所述的一种可视化的电网规划布局平台，其特征在于：监控平台包括工作台(4)，工作台(4)上设置有多个显示单元(5)和控制单元(6)，所述显示单元(5)包括显示屏和指示灯。

7.基于权利要求1-6任一所述的一种可视化的电网规划布局平台的规划布局方法，其特征在于：

首先，利用遥感数据获取技术采集电网场地的基础地理影像DOM、数字高程模型DEM，通过对遥感影像进行纠正、配准、镶嵌、融合等影像数据处理工作后，基于空间四叉树原理进行空间数据金字塔构建，并建立高效索引机制，以瓦片文件形式进行存储、管理与发布；

其次，基于丰富的地理信息数据，将所需变电站、杆塔、绝缘子串、基础、间隔棒、防震锤电力设备模型统一入库；其次将层级电网明细按照业务逻辑关系以回路为单位进行组织入库，并对不合理的数据进行初步检测提示和校验修改，然后利用电力引擎驱动进行三维电网成果构建；电网成果构建完成后需对成果进行进一步的优化处理，包括动态导线索引创建和LOD优化；

再次，利用优化算法对导线创建及渲染进行优化，用于保障电网成果的加载和渲染效率；

最后，利用LOD进行渲染，所述LOD为细节层次模型技术。

8.根据权利要求7所述的一种可视化的电网规划布局方法，其特征在于，优化算法包括：

四叉树动态索引：将导线、电缆工井、隧道及电缆线路参数化模型进行四叉树动态索引创建，并将数据按尺度范围进行瓦片分块，然后在三维场景中通过实时窗口调动展示来实现高效渲染和加载，从而保证了三维场景的稳定性；

悬链线算法：在送电线路中，由于导线刚性影响，相邻杆塔之间的导线会出现一定程度上的弧垂，形成了弧线；同时弧垂公式的选择也关系到电线使用应力的误差和电线对交叉跨越物的间距误差问题；

贝塞尔曲线插值算法：保证导线弧度的流畅及渲染效果。

9.根据权利要求7所述的一种可视化的电网规划布局方法，其特征在于，在遥感数据获取技术采集电网场地的基础地理影像DOM、数字高程模型DEM时，需要综合应用三维地理技术综合基础信息技术、层级电网构建技术、动态导线创建、LOD渲染技术，结合电网实际情况，提出相关技术方案以实现电网三维全景可视化，包括地形地貌及电网设备三维可视化，基于三维地图以及三维建模技术，在地图中展示电厂、变电站、杆塔、线路、公变台区、专变台区、重要用户的位置分布、基本参数、实时运行数据，具体的包括：

基于三维地形地貌的电网电源可视化方法：

基于三维可视化地图展示火电、水电、风电、光伏电源的分布情况，并按照类型、电压等级条件分别展示的电源分布、装机容量信息，通过融合D5000、OMS、PMS2.0系统，获取遥信、遥测信息，基于三维地图服务，综合展示电厂分布情况，并提供查看电厂总体供电能力情况，并支持按照负荷曲线方式展示；

基于三维地形地貌的电网变电站可视化方法：

通过接入PMS台账数据，用电采集系统的电压、电流数据，实现了变电站设备规模、规模变化、变电站电压、变压器负荷的实时监测，基于变电站虚拟化建模技术，建立220kV、110kV、35kV三个电压等级变电站三维专题模型，可查看站内接线图、实时负载率、历史负荷曲线、相关人财物保障信息、实时站内监控视频、站内设备缺陷、故障、隐患情况、在线监测装置运行情况及巡检作业详情；

基于三维地形地貌的电网输电电线可视化方法：

通过多源数据接入，对输电线路的规模及变化进行分析统计，对生产工作和异常数据进行全过程管控；融合无人机飞巡图像、视频，利用深度学习算法图形识别技术和大数据技术进行综合分析处理，实现输电线路运行情况、通道环境的实时监测、缺陷分析及故障研判；通过收集PMS系统中输电线路、高压电缆信息，按照电压等级、运维单位、运行年限、相序相位、资产性质、地形、运行状态统计线路条数、线路长度，按照电压等级、运行年限、运维单位、资产性质、运行状态、杆塔材质、杆塔性质、杆塔类型海拔高度统计杆塔基数，收集导线、地线、OPGW、绝缘子，按照所属地市、电压等级展示近五年线路长度、线路条数、杆塔基数变化趋势分析；按线路统计分析附属设备，并给出明细表；对高压电缆主要部件：高压电缆中间头和终端间头、检修检查井、附属设备、在线监测装置、接地系统、照明装置、通风、排水装置、消防、防盗装置进行统计和分析，并给出明细表，同时，在三维GIS平台上融合线路精确模型、气象数据和在线监测数据对影响通道运行健康的雷电、山火、覆冰、污秽、鸟害、地灾主要因素进行实时预警预测、风险评估和故障分析；

基于三维地形地貌的电网线路可视化方法：

展示线路走向，线路的接线模式、线路负荷情况；展示全线路下用能分析，包括各行业用电量分布、用户缴费渠道统计、线路负荷、线路收益、低压用户与自维用户的用电行为分布情况；左右两侧分别为客户服务、单线图、同期线损、线路资产情况、线路规模、线路设备状态、运维信息、作业计划信息；

基于三维地形地貌的电网公变台区可视化方法：

建立台区三维模型，可展示台区所在位置，通过点击台区，展示台区规格参数、运行数据信息。

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