CN116310258B - 基于变电站实景的三维构建管理系统及方法 - Google Patents

基于变电站实景的三维构建管理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及三维构建管理技术领域。具体为基于变电站实景的三维构建管理系统及方法，所述三维构建管理系统包括数据采集模块、数据分析模块、关联等级分数分析模块和构建管理模块；所述数据采集模块是对变电站中电气设备的数据信息进行采集；所述数据分析模块是通过采集的变电站中电气设备的数据信息对电气设备的故障率以及更换率进行分析；所述关联等级分数分析模块为对变电站中所有电气设备的关联关系以及电气设备的关联等级分数进行分析；所述构建管理模块在变电站进行三维建模时对电气设备构建模型树。本发明通过对电气设备建立模型树，使得工作人员修改数据修改效率得到了提高。

Description

基于变电站实景的三维构建管理系统及方法
技术领域
本发明涉及三维构建管理技术领域，具体为基于变电站实景的三维构建管理系统及方法。
背景技术
随着计算机软硬件技术的不断发展，我国的输变电工程设计正在经历从二维时代到三维时代的发展转变，三维设计时设计手段的一次重大革新。三维设计正成为输变电工程行业设计的必然发展趋势。变电站是指电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能及分配电能的场所。在现有的技术下，三维建模是对变电站的整体进行三维模型建设，当变电站中存在需要多次更换的设备时，在设备更换完成后需要对整个三维模型进行重新建设。
发明内容
本发明的目的在于提供基于变电站实景的三维构建管理系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于变电站实景的三维构建管理方法，所述三维构建管理方法包括以下具体步骤：
S100、根据变电站中电气设备的历史数据获取电气设备处于不同状态的时长，根据所述电气设备处于不同状态的时长的运行时长得到电气设备的使用率，并且对变电站中电气设备的更换率以及故障率进行评估分析；所述电气设备处于不同的状态包括工作状态、备用状态、停电状态和检修状态，其中备用状态又分为冷备用状态和热备用状态；
S200、通过所述变电站中电气设备的历史数据分析变电站中电气设备之间关联关系，根据所述电气设备之间关联关系对在不同的关联关系下电气设备的关联等级分数进行分析；所述关联关系是一种结构化的关系，指一个电气设备和另一种电气设备有联系；给定关联的两个电气设备，能够从变电站其中一个电气设备访问到变电站中另一个电气设备，即为电气设备之间的电压传输，且变电站中电气设备之间只有一个方向上有关联的称为单向关联；
S300、通过电气设备的更换率以及电气设备的关联等级分数对变电站中电气设备的重要等级进行分析评判；
S400、利用三维构建管理系统对变电站的三维模型进行管理。
进一步的，所述S100中对变电站中电气设备的故障率以及更换率进行评估分析的具体方法如下：
S101、根据变电站中电气设备的历史数据获取电气设备处于不同状态的时长为 ，表示为变电站中第个电气设备处于第种状态的时长，其中，为 常数；，，其中时，表示变电站中电气设备处于工作状态；时，表示变电站中电气设备处于热备用状态；时，表示变电站中电气设备处于冷 备用状态；时，表示变电站中电气设备处于停电状态；时，表示变电站中电气设 备处于检修状态；所述工作状态为电气设备送电运行中；所述热备用状态为电气设备在送 电过程中随时可以投入运行的，即处于热备用状态的电气设备为开启状态；所述冷备用状 态为电气设备完好且未进行送电，即处于冷备用状态的电气设备为关闭状态；所述停电状 态为电气设备因某些原因长时间处于停用状态，即处于停电状态的电气设备为关闭状态； 所述检修状态为电气设备计划检修或者在进行故障检修，即处于检修状态的电气设备为关 闭状态；得到变电站中第个电气设备的使用率为；其中为电气设备处于工作状态以及热备用状态的时长与电气设备在所有状态 的总时长之比；
S102、通过所述电气设备处于不同状态的时长对变电站中电气设备的故障率以及 更换率进行分析，得到变电站中第个电气设备的故障率为 ，第个电气设备的更换率为，为电气设备的故障率与维修时长在工作时 长中的占比之间的系数，为电气设备的更换率与使用率之间的系数，为电气设备的更换 率与故障率之间的系数；其中、、都为常数，，。
进一步的，所述S200中在不同的关联关系下电气设备的关联等级分数进行分析的具体方法如下：
S201、根据所述变电站中电气设备的历史数据捕获到变电站中任意一个电气设备传输的电能被另一个电气设备接收的数据信息，根据所述数据信息得到变电站中电能的 传输方向为，判定第个电气设备为第个电气设备电能的接收端，判定第个电气设备 与第个电气设备之间能够构成关联关系即单项关联，对变电站中所有的电气设备之间的 关联关系进行整理；其中，为常数，且，；
S202、对变电站中电气设备之间的每个关联关系存在的单相关联进行分析，当电 气设备之间某个关联关系中除首末端的电气设备存在与电气设备构成的单相关联数量都 等于二时，设所述电气设备之间某个关联关系为第一级关联关系，在所述第一级关联关系 中的电气设备的关联等级分数相同，所述第一级关联关系中的电气设备的关联等级分数为 该关联关系中电气设备的数量；第个第一级关联关系中电气设备的关联等级分数为；其中代表第个第一级关联关系中电气设备的数量，，为常数；
S203、当电气设备之间某个关联关系中存在与电气设备构成的单相关联数量大于 二时，设所述电气设备之间某个关联关系为第二级关联关系，对所述第二级关联关系中电 气设备的关联等级分数进行分析；在所述第二级关联关系中电气设备的关联等级分数与电 气设备的数量和与电气设备构成的单项关联数量有关；第个第二级关联关系中第个电 气设备的关联等级分数为；其中代表第个第二级关联关系中电气 设备的数量，代表第个第二级关联关系中第个电气设备构成的单相关联数量；，为常数，，为常数，。
进一步的，所述S300中对变电站中电气设备的重要等级进行分析评判的具体方法如下：将变电站中电气设备按照设备更换率由大到小进行排序，根据电气设备更换率的排序以及与排序相对应电气设备的关联等级分数，得到电气设备的重要等级；按照电气设备的重要等级由大到小进行排序。
进一步的，所述S400中利用三维构建管理系统对变电站的三维模型进行管理的具 体方法如下：根据所述电气设备的重要等级分析当存在电气设备的重要等级大于设定的阈 值时，在对变电站进行三维构建时，将大于设定阈值的电气设备与变电站整体进行区分 形成模型树；当电气设备的重要等级程度大于设定的阈值时，说明该电气设备在整个变 电站中影响大，在变电站的三维模型中，当需要对大于设定的阈值的电气设备进行数据 修改时，由于该大于设定的阈值的电气设备会牵扯到其他设备的数据，在修改的过程中 就需要对与大于设定的阈值的电气设备存在关联关系的所有电气设备数据中查找需要 修改的数据，所以需要对大于设定阈值的电气设备建立模型树使其与变电站整体的三维 模型进行区分，所述模型树为大于设定阈值的电气设备的模型与变电站整体的三维模型 分离，以树枝形式连接在变电站的三维模型上，为常数。
基于变电站实景的三维构建管理系统，所述三维构建管理系统包括数据采集模块、数据分析模块、关联等级分数分析模块和构建管理模块；所述数据采集模块是对变电站中电气设备的数据信息进行采集，根据采集的数据信息能够对电气设备的故障率、使用率以及更换率等进行分析；所述数据分析模块是通过采集的变电站中电气设备的数据信息对电气设备的故障率以及更换率进行分析；所述关联等级分数分析模块为对变电站中所有电气设备的关联关系以及电气设备的关联等级分数进行分析；所述构建管理模块在变电站进行三维建模时对电气设备构建模型树。
进一步的，所述数据采集模块包括电气设备数据信息采集单元和数据存储单元；所述电气设备数据信息采集单元为采集变电站中所有电气设备的历史数据信息，其中包括电气设备在不同的状态下工作的时长等；所述数据存储单元将采集的变电站中所有电气设备的历史数据信息存储到数据库中。
进一步的，所述数据分析模块包括电气设备故障率分析单元和电气设备更换率分析单元；所述电气设备故障率分析单元为根据采集的电气设备的历史数据对电气设备的故障率进行分析；所述电气设备更换率分析单元对电气设备的更换率进行分析，其中电气设备的更换率与使用率和故障率有关。
进一步的，所述关联等级分数分析模块包括电气设备关联关系分析单元、电气设备关联等级分数分析单元和排序单元；所述电气设备关联关系分析单元是对变电站中电气设备的存在的关联关系进行分析；所述电气设备关联等级分数分析单元是对变电站中所有的电气设备的关联等级进行分数评估，且电气设备的关联等级分数与电气设备关联关系中的电气设备的数量以及与电气设备构成的单项关联数量有关；所述排序单元对电气设备进行排序。
进一步的，所述构建管理模块包括电气设备筛选单元和模型树建立单元；所述电气设备筛选单元对电气设备的关联等级分数大于设定阈值电气设备进行筛选；所述模型树建立单元是对大于设定阈值的电气设备建立模型树，使得该电气设备的三维模型与变电站整体的三维模型分离，以树枝形式连接在变电站的三维模型上。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过电气设备的历史数据对电气设备的更换率进行分析，并且分析了电气设备在整个变电站中的关联关系以及重要等级；将重要等级超过设定阈值的电气设备建立模型树使其与变电站整体的三维模型进行区分，能够保证在该电气设备进行更换时，工作人员能够快速有效的对三维建模的数据进行更改。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是基于变电站实景的三维构建管理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供技术方案：基于变电站实景的三维构建管理方法，所述三维构建管理方法包括以下具体步骤：
S100、根据变电站中电气设备的历史数据获取电气设备处于不同状态的时长，根据所述电气设备处于不同状态的时长的运行时长得到电气设备的使用率，并且对变电站中电气设备的更换率以及故障率进行评估分析；所述电气设备处于不同的状态包括工作状态、备用状态、停电状态和检修状态，其中备用状态又分为冷备用状态和热备用状态；
S200、通过所述变电站中电气设备的历史数据分析变电站中电气设备之间关联关系，根据所述电气设备之间关联关系对在不同的关联关系下电气设备的关联等级分数进行分析；所述关联关系是一种结构化的关系，指一个电气设备和另一种电气设备有联系；给定关联的两个电气设备，能够从变电站其中一个电气设备访问到变电站中另一个电气设备，即为电气设备之间的电压传输，且变电站中电气设备之间只有一个方向上有关联的称为单向关联；
S300、通过电气设备的更换率以及电气设备的关联等级分数对变电站中电气设备的重要等级进行分析评判；
S400、利用三维构建管理系统对变电站的三维模型进行管理。
根据变电站中电气设备的历史数据能够可以得知电气设备具备五种状态，电气设备处于这五种状态的时长分别为“5、3.7、4、8、1”、“15、4、2.5、2、1”、“20、10、7、3、8”、、、根据上述电气设备处于五种状态下的时长能够得到电气设备的使用率分别为：（5+3.7）/（5+3.7+4+8+1）*100%=40%、（15+4）/（15+4+2.5+2+1）*100%=78%、（20+10）/（20+10+7+3+8）*100%=63%、、、；
根据公式，能够得到带电气设备的故障率为：5*1/ 8.7*100%=17%、7.5%、40%、、、，根据公式，能够得到电气设备的更换率为 0.1*40%+0.9*17%=19%、0.1*78%+0.9*7.5%=15%、0.1*63%+0.9*40%=42%、、、；
根据所述变电站中电气设备的历史数据捕获到变电站中任意一个电气设备传输 的电能被另一个电气设备接收的数据信息，根据所述数据信息得到变电站中电能的传输 方向为，判定第个电气设备为第个电气设备电能的接收端，判定第个电气设备与第个电气设备之间能够构成关联关系即单项关联，对变电站中所有的电气设备之间的关联 关系进行整理；其中，为常数，且，；
对变电站中电气设备之间的每个关联关系存在的单相关联进行分析，当电气设备 之间某个关联关系中除首末端的电气设备存在与电气设备构成的单相关联数量都等于二 时，设所述电气设备之间某个关联关系为第一级关联关系，在所述第一级关联关系中的电 气设备的关联等级分数相同，所述第一级关联关系中的电气设备的关联等级分数为该关联 关系中电气设备的数量；第个第一级关联关系中电气设备的关联等级分数为； 其中代表第个第一级关联关系中电气设备的数量，，为常数；
当电气设备之间某个关联关系中存在与电气设备构成的单相关联数量大于二时， 设所述电气设备之间某个关联关系为第二级关联关系，对所述第二级关联关系中电气设备 的关联等级分数进行分析；在所述第二级关联关系中电气设备的关联等级分数与电气设备 的数量和与电气设备构成的单项关联数量有关；第个第二级关联关系中第个电气设备 的关联等级分数为；其中代表第个第二级关联关系中电气设备的 数量，代表第个第二级关联关系中第个电气设备构成的单相关联数量；，为常数，，为常数，。
将变电站中电气设备按照更换率由大到小进行排序为：“84%、83%、80%、72%、70%、 68%、、、”与电气设备更换率相对应的电气设备的关联等级分数为：“80、95、76、41、18、 97、、、”将电气设备的更换率与关联等级分数相乘能够得到电气设备的重要等级为：“67.2、 78.85、60.8、29.52、28.7、65.96、、、”按照电气设备由大到小的重要等级对电气设备进行重 新排序“78.85、67.2、65.96、60.8、29.52、28.7、、、”；根据所述电气设备的重要等级分析当 存在电气设备的重要等级大于设定的阈值时，在对变电站进行三维构建时，将大于 设定阈值的电气设备与变电站整体进行区分建立模型树。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (8)

1.基于变电站实景的三维构建管理方法，其特征在于：所述三维构建管理方法包括以下具体步骤：
S100、根据变电站中电气设备的历史数据获取电气设备处于不同状态的时长，根据所述电气设备处于不同状态的时长的运行时长得到电气设备的使用率，并且对变电站中电气设备的更换率以及故障率进行评估分析；
S200、通过所述变电站中电气设备的历史数据分析变电站中电气设备之间关联关系，根据所述电气设备之间关联关系对在不同的关联关系下电气设备的关联等级分数进行分析；
S300、通过电气设备的更换率以及电气设备的关联等级分数对变电站中电气设备的重要等级进行分析评判；
S400、利用三维构建管理系统对变电站的三维模型进行管理；
所述S100中对变电站中电气设备的故障率以及更换率进行评估分析的具体方法如下：S101、根据变电站中电气设备的历史数据获取电气设备处于不同状态的时长为，/>表示为变电站中第/>个电气设备处于第/>种状态的时长，其中/>，/>为常数；，得到变电站中第/>个电气设备的使用率为；
S102、通过所述电气设备处于不同状态的时长对变电站中电气设备的故障率以及更换率进行分析，得到变电站中第个电气设备的故障率为/>，第/>个电气设备的更换率为/>，其中/>、/>、/>都为常数，/>，/>；
所述S200中在不同的关联关系下电气设备的关联等级分数进行分析的具体方法如下：S201、根据所述变电站中电气设备的历史数据捕获到变电站中任意一个电气设备传输的电能被另一个电气设备/>接收的数据信息，根据所述数据信息得到变电站中电能的传输方向为/>，判定第/>个电气设备为第/>个电气设备电能的接收端，判定第/>个电气设备与第/>个电气设备之间能够构成关联关系即单项关联，对变电站中所有的电气设备之间的关联关系进行整理；
S202、对变电站中电气设备之间的每个关联关系存在的单相关联进行分析，当电气设备之间某个关联关系中除首末端的电气设备存在与电气设备构成的单相关联数量都等于二时，设所述电气设备之间某个关联关系为第一级关联关系，第个第一级关联关系中电气设备的关联等级分数为/>；其中/>代表第/>个第一级关联关系中电气设备的数量；
S203、当电气设备之间某个关联关系中存在与电气设备构成的单相关联数量大于二时，设所述电气设备之间某个关联关系为第二级关联关系，对所述第二级关联关系中电气设备的关联等级分数进行分析；第个第二级关联关系中第/>个电气设备的关联等级分数为/>；其中/>代表第/>个第二级关联关系中电气设备的数量，/>代表第/>个第二级关联关系中第/>个电气设备构成的单相关联数量；/>，/>为常数，/>，/>为常数，/>。
2.根据权利要求1所述的基于变电站实景的三维构建管理方法，其特征在于：所述S300中对变电站中电气设备的重要等级进行分析评判的具体方法如下：将变电站中电气设备按照设备更换率由大到小进行排序，根据电气设备更换率的排序以及与排序相对应电气设备的关联等级分数，得到电气设备的重要等级；按照电气设备的重要等级由大到小进行排序。
3.根据权利要求2所述的基于变电站实景的三维构建管理方法，其特征在于：所述S400中利用三维构建管理系统对变电站的三维模型进行管理的具体方法如下：根据所述电气设备的重要等级分析当存在电气设备的重要等级大于设定的阈值时，在对变电站进行三维构建时，将大于设定阈值的电气设备与变电站整体进行区分形成模型树。
4.一种应用权利要求1-3中任意一项所述的基于变电站实景的三维构建管理方法的三维构建管理系统，其特征在于：所述三维构建管理系统包括数据采集模块、数据分析模块、关联等级分数分析模块和构建管理模块；所述数据采集模块是对变电站中电气设备的数据信息进行采集；所述数据分析模块是通过采集的变电站中电气设备的数据信息对电气设备的故障率以及更换率进行分析；所述关联等级分数分析模块为对变电站中所有电气设备的关联关系以及电气设备的关联等级分数进行分析；所述构建管理模块在变电站进行三维建模时对电气设备构建模型树。
5.根据权利要求4所述的三维构建管理系统，其特征在于：所述数据采集模块包括电气设备数据信息采集单元和数据存储单元；所述电气设备数据信息采集单元为采集变电站中所有电气设备的历史数据信息；所述数据存储单元将采集的变电站中所有电气设备的历史数据信息存储到数据库中。
6.根据权利要求5所述的三维构建管理系统，其特征在于：所述数据分析模块包括电气设备故障率分析单元和电气设备更换率分析单元；所述电气设备故障率分析单元对电气设备的故障率进行分析；所述电气设备更换率分析单元对电气设备的更换率进行分析。
7.根据权利要求6所述的三维构建管理系统，其特征在于：所述关联等级分数分析模块包括电气设备关联关系分析单元、电气设备关联等级分数分析单元和排序单元；所述电气设备关联关系分析单元是对变电站中电气设备的存在的关联关系进行分析；所述电气设备关联等级分数分析单元是对变电站中所有的电气设备的关联等级进行分数评估；所述排序单元对电气设备进行排序。
8.根据权利要求7所述的三维构建管理系统，其特征在于：所述构建管理模块包括电气设备筛选单元和模型树建立单元；所述电气设备筛选单元对电气设备的关联等级分数大于设定阈值电气设备进行筛选；所述模型树建立单元是对大于设定阈值的电气设备建立模型树。
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