500kV變電站三維仿真系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種變電站仿真系統(tǒng)，特別是一種500kV變電站三維仿真系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)中預(yù)設(shè)有變電站各零部件的三維模型、軟導(dǎo)線形態(tài)數(shù)學(xué)模型等模塊，確定變電站設(shè)計(jì)參數(shù)、線路標(biāo)記、三維顯示角度，采取歸類處理的方法，把不同的連接方式、不同物體的模型、顏色的配置、背景圖片等都建立模型庫，可以直接作為施工預(yù)防性工具來模擬各個(gè)具體實(shí)際的變電站，對改擴(kuò)建變電工程在實(shí)際施工前進(jìn)行虛擬仿真展示，以滿足方案設(shè)計(jì)、施工、線路檢修、相關(guān)的投標(biāo)、工程宣傳等需求，起到了將“設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)犯在計(jì)算上”的作用，從而降低了變電站設(shè)計(jì)及施工的錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)，并且在實(shí)際系統(tǒng)未施工之前，能很好地將變電站全景展示出來，也保證工程順利實(shí)施提供前期基礎(chǔ)。
【專利說明】500kV變電站三維仿真系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變電站仿真系統(tǒng)，特別是一種500kV變電站三維仿真系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電網(wǎng)電壓等級的不斷提高和規(guī)模的擴(kuò)大，電力系統(tǒng)越來越復(fù)雜化,對電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行、檢修等環(huán)節(jié)提出了更高的要求，就必須依賴于電力人員在實(shí)際動手操作之前，必須掌握電力系統(tǒng)知識與技術(shù)。由于電力系統(tǒng)自身的特殊性，即不能對運(yùn)行的電力系統(tǒng)當(dāng)作試驗(yàn)品進(jìn)行實(shí)物操作試驗(yàn)，使得利用計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)模擬設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)，具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。而變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，具有不同電壓等級、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備眾多、集成度高等特點(diǎn)，建立變電站三維架空軟導(dǎo)線仿真系統(tǒng)具有很好的應(yīng)用價(jià)值。
[0003]目前，加拿大等國家已經(jīng)開發(fā)了基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)；國內(nèi)也有一些變電站仿真系統(tǒng)，如基于VRML的變電站三維場景仿真的培訓(xùn)系統(tǒng)；利用3Dmax技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)、利用solidworks的電站設(shè)備檢修三維仿真培訓(xùn)系統(tǒng)等等，這些三維仿真系統(tǒng)主要特點(diǎn)是虛擬建立通用的變電站，用于電力人員培訓(xùn)來掌握變電站設(shè)備與技術(shù)。這些三維仿真系統(tǒng)具有通用的不足之處在于:無法作為施工預(yù)防性工具來模擬各個(gè)具體實(shí)際的變電站，因此難以實(shí)現(xiàn)對改擴(kuò)建變電工程在實(shí)際施工前進(jìn)行虛擬仿真展示，無法滿足方案設(shè)計(jì)、施工、線路檢修、相關(guān)的投標(biāo)、工程宣傳等需求，起不到將“設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)犯在計(jì)算上”的作用，從而增加了變電站設(shè)計(jì)及施工的錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)。其次，根據(jù)各個(gè)實(shí)際變電站數(shù)據(jù)，依賴專業(yè)計(jì)算機(jī)繪圖人員手工逐一繪制與設(shè)計(jì)變電站全景，只能起到一個(gè)示意的作用且工作量巨大；最后，無法實(shí)現(xiàn)模塊化、可編程化或計(jì)算機(jī)半自動化生成，使得三維仿真工作繁重、耗時(shí)且需要專業(yè)技術(shù)人員才能完成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種能夠根據(jù)具體實(shí)際的變電站進(jìn)行設(shè)計(jì)式模擬，實(shí)現(xiàn)施工前的仿真展示，降低變電站設(shè)計(jì)及施工的錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)、保證工程順利實(shí)施500kV變電站架空軟母線的三維仿真系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下途徑來實(shí)現(xiàn)的:
[0006]500kV變電站三維仿真系統(tǒng)，其要點(diǎn)在于，包括如下組成:
[0007]提供計(jì)算機(jī)三維處理平臺，其上預(yù)先設(shè)計(jì)并存儲有變電站各零部件的三維模型、設(shè)計(jì)參數(shù)模塊、設(shè)備物理模型、導(dǎo)線形態(tài)模型、連接方式模型以及顯示輸出模塊；
[0008]所述的設(shè)計(jì)參數(shù)模塊包括變電站結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)定、各層軟導(dǎo)線連接方式；其中，變電站結(jié)構(gòu)參數(shù)(主要是空間距離參數(shù))設(shè)定包括變電站橫擔(dān)參數(shù)、HGIS參數(shù)、相序及連接方式、線路單元設(shè)置及其參數(shù)、軟導(dǎo)線相間距的設(shè)定；
[0009]所述的設(shè)備物理模型包括場景模型與設(shè)備模型；其中設(shè)備模型包括HGIS模型、人形架和橫擔(dān)模型、絕緣子串模型、母線管模型和電塔模型；[0010]首先，計(jì)算機(jī)三維處理平臺根據(jù)變電站的實(shí)際測量數(shù)據(jù)對設(shè)計(jì)參數(shù)模塊中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；并導(dǎo)入所述的各個(gè)設(shè)備物理模型和導(dǎo)線形態(tài)模型，然后根據(jù)以下連接方式模型進(jìn)行連接；
[0011 ] 所述連接方式模型具體為:
[0012]第一層線路連接:第一層母線管為東西向的，母線管雙聯(lián)懸垂串一端接第一層橫擔(dān)，另一端與母線管進(jìn)行連接，然后母線管與前、后排單元中最外層的HGIS接線柱相連，設(shè)置母線管的相序和HGIS相序，保持三相一致地連接；
[0013]第二層線路連接:第二層導(dǎo)線是南北向的，單聯(lián)懸垂串一端與第二層的橫擔(dān)相連，另一端與導(dǎo)線和前、后排單元中最里層的HGIS接線柱相連；第二層導(dǎo)線相序與HGIS相序一致，由HGIS相序設(shè)定來控制；
[0014]第三層線路連接:第三層導(dǎo)線是東西向的；單聯(lián)懸垂串一端接第三層橫擔(dān)，另一端接導(dǎo)線，當(dāng)相鄰串的橫擔(dān)層數(shù)為3或4層時(shí)，橫擔(dān)兩邊的絕緣子串的另一端接跳線接到橫擔(dān)下的V型雙聯(lián)懸垂串，否則無跳線，第三層和第二層的三相導(dǎo)線可設(shè)置是否連接，并根據(jù)相序的情況保證三相一致；
[0015]完成連接后，由輸出模塊將架空軟導(dǎo)線通過全角度的三維仿真形式進(jìn)行全景模擬。
[0016]本發(fā)明采取歸類處理的方法，把不同的連接方式、不同物體的模型、顏色的配置、背景圖片等都建立模型庫，方便調(diào)用和整體搭建，簡潔了代碼量，提高了執(zhí)行效率，利于系統(tǒng)的優(yōu)化及進(jìn)一步的開發(fā)。本發(fā)明所述的仿真方法可以直接作為施工預(yù)防性工具來模擬各個(gè)具體實(shí)際的變電站，對改擴(kuò)建變電工程在實(shí)際施工前進(jìn)行虛擬仿真展示，以滿足方案設(shè)計(jì)、施工、線路檢修、相關(guān)的投標(biāo)、工程宣傳等需求，起到了將“設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)犯在計(jì)算上”的作用，從而降低了變電站設(shè)計(jì)及施工的錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)，并且在實(shí)際系統(tǒng)未施工之前，能很好地將變電站全景展示出來，也保證工程順利實(shí)施提供前期基礎(chǔ)。
[0017]本發(fā)明可以進(jìn)一步具體為:
[0018]所述設(shè)計(jì)參數(shù)模塊具體包括如下7個(gè)參數(shù)設(shè)置模塊:1)地面參數(shù)設(shè)置:地面的長和寬；2)各線路單元參數(shù)設(shè)置:各線路的長及前、后排寬；3)變電站橫擔(dān)參數(shù)設(shè)定:橫擔(dān)各層高度和母線管高度；4)軟導(dǎo)線相間距設(shè)定:每層橫擔(dān)上各線路相間距設(shè)置；5) HGIS參數(shù)設(shè)置=HGIS相間距、排間距、接線柱高度；6)相序及連接方式設(shè)置:相序排列、引下線連接方式的選擇；7)線路單元設(shè)置:包括串名、層數(shù)、2層和3層是否連接設(shè)置。
[0019]這樣，本發(fā)明只需要對上述各個(gè)參數(shù)根據(jù)具體實(shí)際的變電站進(jìn)行設(shè)置，即可逼真的對500kV變電站進(jìn)行仿真模擬。這些參數(shù)設(shè)置采用模塊式設(shè)計(jì)，可以方便的從計(jì)算機(jī)中進(jìn)行輸入和設(shè)置，無需專業(yè)計(jì)算機(jī)人員，只需具備變電站電氣知識人員就能簡潔快速地完成500KV變電工程屋外配電裝置的架空軟導(dǎo)線進(jìn)行三維模擬仿真，大大節(jié)省了施工時(shí)間，從而修正設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤。
[0020]所述的導(dǎo)線形態(tài)模型具體為:
[0021]導(dǎo)線兩端的懸掛點(diǎn)坐標(biāo)分別為A (Xl，yi，Zl)和B (x2，y2，z2)，則兩點(diǎn)間的檔距/=V(X=-X1)2+(z:-Z1)2，高差h=y2-yi，把檔距I和AB兩點(diǎn)在X軸、Z軸方向上的距離分別作N等分，那么AB兩點(diǎn)接連的導(dǎo)線第n個(gè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)為:
【權(quán)利要求】
1.500kV變電站三維仿真系統(tǒng)，其特征在于，包括如下組成: 提供計(jì)算機(jī)三維處理平臺，其上預(yù)先設(shè)計(jì)并存儲有變電站各零部件的三維模型、設(shè)計(jì)參數(shù)模塊、設(shè)備物理模型、導(dǎo)線形態(tài)模型、連接方式模型以及顯示輸出模塊； 所述的設(shè)計(jì)參數(shù)模塊包括變電站結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)定、各層軟導(dǎo)線連接方式；其中，變電站結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)定包括變電站橫擔(dān)參數(shù)、HGIS參數(shù)、相序及連接方式、線路單元設(shè)置及其參數(shù)、軟導(dǎo)線相間距的設(shè)定； 所述的設(shè)備物理模型包括場景模型與設(shè)備模型；其中設(shè)備模型包括HGIS模型、人形架和橫擔(dān)模型、絕緣子串模型、母線管模型和電塔模型； 首先，計(jì)算機(jī)三維處理平臺根據(jù)變電站的實(shí)際測量數(shù)據(jù)對設(shè)計(jì)參數(shù)模塊中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；并導(dǎo)入所述的各個(gè)設(shè)備物理模型和導(dǎo)線形態(tài)模型，然后根據(jù)以下連接方式模型進(jìn)行連接； 所述連接方式模型具體為: 第一層線路連接:第一層母線管為東西向的，母線管雙聯(lián)懸垂串一端接第一層橫擔(dān)，另一端與母線管進(jìn)行連接，然后母線管與前、后排單元中最外層的HGIS接線柱相連，設(shè)置母線管的相序和HGIS相序，保持三相一致地連接； 第二層線路連接:第二層導(dǎo)線是南北向的，單聯(lián)懸垂串一端與第二層的橫擔(dān)相連，另一端與導(dǎo)線和前、后排單元中最里層的HGIS接線柱相連；第二層導(dǎo)線相序與HGIS相序一致，由HGIS相序設(shè)定來控制； 第三層線路連接:第三層導(dǎo)線是東西向的；單聯(lián)懸垂串一端接第三層橫擔(dān)，另一端接導(dǎo)線，當(dāng)相鄰串的橫擔(dān)層數(shù)為3或4層時(shí)，橫擔(dān)兩邊的絕緣子串的另一端接跳線接到橫擔(dān)下的V型雙聯(lián)懸垂串，否則無跳線，第三層和第二層的三相導(dǎo)線可設(shè)置是否連接，并根據(jù)相序的情況保證三相一致； 完成連接后，計(jì)算機(jī)三維處理平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)整合和校驗(yàn)，并通過顯示輸出模塊將三維仿真模擬全景進(jìn)行全角度的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的500kV變電站三維仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)計(jì)參數(shù)模塊具體包括如下7個(gè)參數(shù)設(shè)置模塊:1)地面參數(shù)設(shè)置:地面的長和寬；2)各線路單元參數(shù)設(shè)置:各線路的長及前、后排寬；3)變電站橫擔(dān)參數(shù)設(shè)定:橫擔(dān)各層高度和母線管高度；4)軟導(dǎo)線相間距設(shè)定:每層橫擔(dān)上各線路相間距設(shè)置；5) HGIS參數(shù)設(shè)置:HGIS相間距、排間距、接線柱高度；6)相序及連接方式設(shè)置:相序排列、引下線連接方式的選擇；7)線路單元設(shè)置:包括串名、層數(shù)、2層和3層是否連接設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的500kV變電站三維仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述的導(dǎo)線形態(tài)模型具體為: 導(dǎo)線兩端的懸掛點(diǎn)坐標(biāo)分別為A (Xl，Y1, Z1)和B (x2, y2, Z2),則兩點(diǎn)間的檔距
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的500kV變電站三維仿真系統(tǒng)，其特征在于，在第二層線路連接時(shí):其連接方式:或者是通過單聯(lián)懸垂串與導(dǎo)線的連接處下拉與HGIS接線柱相連，或者是通過單聯(lián)懸垂串與導(dǎo)線的連接處與橫擔(dān)下的V型雙聯(lián)懸垂串相連后接于HGIS接線柱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的500kV變電站三維仿真系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)橫擔(dān)具有第四層時(shí)，還包括第四層線路連接:第四層導(dǎo)線是南北向的，單聯(lián)懸垂串一端接第四層橫擔(dān)，另一端接導(dǎo)線，當(dāng)橫擔(dān)為四層時(shí)，單聯(lián)懸垂串與導(dǎo)線連接處通過跳線接到橫擔(dān)下的V型雙聯(lián)懸垂串，再接到另一排第二層的的單聯(lián)懸垂串與導(dǎo)線連接處；第四層和第三層的三相導(dǎo)線進(jìn)行連接，并根據(jù)相序的情況保證三相一致；第四層導(dǎo)線的相序與HGIS相序一致，也由HGIS相序的設(shè)定來控制。
【文檔編號】G09B9/00GK103680239SQ201310645763
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】林冶, 洪衛(wèi)東, 嚴(yán)仲武, 黃明祥, 劉貝力, 肖仙富, 鄭燕敏, 潘強(qiáng)靈 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 福建省送變電工程有限公司