CN108563857A - 基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法和*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法和***，其特征在于其包括以下步骤：1)对电网工程中的各设备结构进行统计分析，初步获得构建设备模型所需要的基本图元的种类，并确定各基本图元的驱动参数及图形描述方式；2)采用获得的基本图元，通过调整各基本图元的驱动参数，创建与电网工程中各设备结构的几何外形一致的设备结构模型。本发明实现了三维模型跨平台的互通与共享，保证三维模型几何外形的完备性、关联性、一致性、唯一性、扩展性，满足可视化、可分析、可编辑、可出图等工程全寿命周期应用需求。
Description
技术领域
本发明涉及电网工程数字化领域，特别是关于一种基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法和***。
背景技术
在搭建电网三维设计模型的过程中，设计人员需要根据工程实际情况借助三维设计平台，建立各种设备模型，并利用这些设备模型来完成工程的三维设计工作。工程 三维设计成果需要满足全生命周期中设计各阶段、建设各阶段跨平台的共享和利用。
根据国家电网公司三维设计和工程数据中心建设总体规划要求，遵循“科研支撑、标准先行，试点建设、加快推进”的总体原则，保证三维设计和工程数据中心建设工 作顺利开展并实施。在三维模型搭建过程中，对完整性、一致性、可编辑性、可利用 性的构建方法需求日益彰显。
目前，电网工程数字化主流设计软件的底层图形引擎各异，对几何图像的显示算法不一，导致几何模型跨平台交互不畅。而简单的表面建模方式，虽然可以解决图像 显示一致性的问题，但由于不能进行二次编辑，而无法满足对模型全阶段全周期利用 的需求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法和***，用于构建电气一次、二次等设备、设施及材料模型，能通过对简 单几何单元拼接组合而形成部件、设备或设施，如变压器、断路器、隔离开关、二次 保护装置等。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法，其特征在于其包括以下步骤：1)对电网工程中的各设备结构进 行统计分析，初步获得构建设备模型所需要的基本图元的种类，并确定各基本图元的 驱动参数及图形描述方式；2)将待搭建的输变电工程的各设备进行拆分，得到能够组 合得到该设备的基本图元类型和数量，通过调整各基本图元的驱动参数，创建与电网 工程中各设备结构的几何外形一致的设备结构三维设计模型。
所述步骤1)中，获取基本图元种类，并确定各基本图元驱动参数和图形描述方 式的方法，包括以下步骤：1.1)分析电网工程中的设备结构模型的几何外形，得到组 装成各设备结构几何外形的各基本图元，并将得到的基本图元划分为基本几何图元和 型钢构件图元；1.2)确定基本几何图元中各基本图元的节点名称，并根据各基本几何 图元的几何外形确定其驱动参数；1.3)根据国家电网公司的规范标准以及绘制型钢图 元便捷性，确定各型钢构件图元的节点名称、型号格式、型号库及横型坐标系。
所述步骤1.1)中，建立的基本几何图元包括：球体、椭球体、长方体、棱台或 棱锥、偏移矩形台、圆柱体、圆台体、偏心圆台体、圆环、矩形环、椭圆环、圆形垫 片、台型垫片、方形垫片、拉伸体、瓷套和端子板。
所述步骤1.1)中，建立的型钢构件图元包括：等边角钢、不等边角钢、工字钢、 H型钢、槽钢、扁钢、L钢、T型钢、圆钢、圆钢管、矩形钢管、方形钢管、双槽钢、 等边双角钢和不等边双角钢。
所述步骤1.2)中，所述基本几何图元的节点名称是指能够确定该基本图元的唯一标识；所述基本几何图元的驱动参数是指用于描述该基本图元几何外形信息的几何 参数，所述驱动参数包括字段、说明、值范围、为空和备注参数，所述“字段”用来 表示该基本图元的结构参数，所述“说明”用来对字段的具体含义进行说明，“值范围” 用来限定字段的数值范围，“为空”用来表示该参数值是否可以是空值，“备注”用来 增加描述说明信息。
所述步骤1.3)中，所述型钢构件的节点名称是指能够确定该型钢构件图元的唯一标识；所述型号格式和型号库根据国家电网公司的规范标准来定义的，每种型号都 对应一套截面几何参数信息；所述横型坐标系用于描述各型钢构建图元的***点。
所述步骤2)中，采用获得的基本图元搭建电网工程中的各设备结构的方法，包 括以下步骤：2.1)将待搭建电网工程的设备结构进行拆分，得到该设备结构的各个部 件；2.2)根据得到的各个部件的具体结构，确定能够组合拼接成该部件模型的基本图 元的类型和数量；2.3)根据各部件的具体参数，输入相应基本图元的驱动参数或型号 格式，并将得到的各基本图元进行搭建；2.4)对搭建完成的各部件模型进行组合，得 到待搭建电网工程的设备结构模型建立。
一种基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建***，其特征在于：其包括基本图元构建模块和设备模型构建模块；所述基本图元构建模块用于根据对输变电工程 中各设备结构的统计分析结构，确定能够组合成各设备结构模型的基本图元种类，并 确定各基本图元的驱动参数以及图形描述方式；所述设备模型构建模块用于对待搭建 的输变电工程设备进行拆分，得到能够组合成该设备的基本图元类型和数量，并调整 各基本图元的驱动参数，搭建与该设备结构的几何外形一致的三维设计模型。
所述基本图元构建模块包括基本几何图元构建模块和型钢构件图元构建模块；所述基本几何图元构建模块用于根据电网工程中的设备结构外形，确定组装成各设备结 构外形的基本几何图元种类，并确定各基本几何图元的驱动参数；所述型钢构件图元 构建模块用于根据电网工程中型钢的外形和结构，确定组装成各类型钢外形的型钢构 件图元，并确定各型钢构件图元的节点名称、型号格式、型号库以及横型坐标系。
所述设备模型构建模块包括设备模型拆分模块、基本图元参数调整模块以及设备模型组合模块；所述设备模型拆分模块用于对待搭建的输变电工程设备进行拆分，得 到能够组装成该设备模型的基本几何图元或型钢构件图元的种类和数量；所述基本图 元参数调整模块用于根据待搭建的输变电工程设备的实际参数对确定的基本几何图元 或型钢构件图元的驱动参数进行调整；所述设备模型组合模块用于将参数调整后的基 本几何图元或型钢构件图元进行组合，得到与待搭建输变电工程设备几何外形一致的 三维设计模型。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明基于对输变电工程各设备结构的统计分析结构，创建能够组合成各设备结构的基本图元种类，并确定其驱 动参数和图形描述方式，通过对简单基本图元的拼接组合以及相关参数的调整，实现 输变电工程各设备的三维设计模型构建，保证了图像显示的完整性、一致性和可编辑 性，而且建模方法简单。2、本发明由于采用基本图元方法对输变电工程各设备进行建 模，使得构建的三维合计模型能够在不同软件平台、不同设计阶段、不同建设阶段中 的共享和延伸利用，有效减少了各软件平台进行交互时的重复建模工作量，进一步提 升了设计质量和效率。本发明可以广泛应用于输变电工程的三维设计模型设计领域。
附图说明
图1是本发明方法流程图；
图2(a)～图2(b)是本发明基本图元中球体的预览图和驱动参数图；
图3(a)～图3(b)是本发明基本图元中椭球体的预览图和驱动参数图；
图4(a)～图4(b)是本发明基本图元中长方体的预览图和驱动参数图；
图5(a)～图5(b)是本发明基本图元中棱台(锥)的预览图和驱动参数图；
图6(a)～图6(c)是本发明基本图元中偏移矩形台的预览图和驱动参数图；
图7(a)～图7(b)是本发明基本图元中圆柱体的预览图和驱动参数图；
图8(a)～图8(c)是本发明基本图元中圆台体的预览图和驱动参数图；
图9(a)～图9(c)是本发明基本图元中偏心圆台体的预览图和驱动参数图；
图10(a)～图10(b)是本发明基本图元中圆环的预览图和驱动参数图；
图11(a)～图11(b)是图10中圆环的弧度参数为PI/2时构成弯管的预览图和 驱动参数图；
图12(a)～图12(c)是本发明基本图元中矩形环的预览图和驱动参数图；
图13是图12中矩形环的W＝2R相等时的半圆环预览图；
图14(a)～图14(b)是本发明基本图元中椭圆环的预览图和驱动参数图；
图15(a)～图15(d)是本发明基本图元中圆形垫片圆形垫片(支持弧形垫片) 的预览图和驱动参数图；
图16(a)～图16(c)是本发明基本图元中台型垫片(支持弧形台型垫片)的预 览图和驱动参数图；
图17(a)～图17(c)是图16中台型垫片的弧度参数取0～2PI内某一值时的预 览图和驱动参数图；
图18(a)～图18(b)是本发明基本图元中方形垫片的预览图和驱动参数图；
图19(a)～图19(b)是图18中方形垫片的驱动参数取某一值时形成的切角方 形垫片的预览图和驱动参数图；
图20(a)～图20(b)是本发明基本图元中拉伸体的预览图和驱动参数图；
图21(a)～图21(b)是本发明基本图元中瓷套的预览图和驱动参数图；
图22(a)～图22(b)是本发明基本图元中端子板的预览图和驱动参数图；
图23(a)～图23(b)是本发明等边角钢的结构示意图和横型坐标系示意图；
图24(a)～图24(b)是本发明不等边角钢的结构示意图和横型坐标系示意图；
图25(a)～图25(b)是本发明工字钢的结构示意图和横型坐标系示意图；
图26(a)～图26(b)是本发明H型钢的结构示意图和横型坐标系示意图；
图27(a)～图27(b)是本发明槽钢的结构示意图和横型坐标系示意图；
图28(a)～图28(b)是本发明扁钢的结构示意图和横型坐标系示意图；
图29(a)～图29(b)是本发明L钢的结构示意图和横型坐标系示意图；
图30(a)～图30(b)是本发明T型钢的结构示意图和横型坐标系示意图；
图31(a)～图31(b)是本发明圆钢的结构示意图和横型坐标系示意图；
图32(a)～图32(b)是本发明圆钢管的结构示意图和横型坐标系示意图；
图33(a)～图33(b)是本发明型矩形钢管的结构示意图和横型坐标系示意图；
图34(a)～图34(b)是本发明方形钢管的结构示意图和横型坐标系示意图；
图35(a)～图35(b)是本发明双槽钢的结构示意图和横型坐标系示意图；
图36(a)～图36(b)是本发明等边双角钢的结构示意图和横型坐标系示意图；
图37(a)～图37(c)是本发明不等边双角钢的结构示意图和横型坐标系示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供的一种基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法，包括如下步骤：
1)对电网工程中的各设备结构进行统计分析，初步获得构建设备模型所需要的基本图元的种类，并确定各基本图元的驱动参数及图形描述方式。
需要特殊说明的是，本发明中确定的基本图元的种类不是一成不变的，假如在未来的实际工程中遇到使用现有的基本图元无法构建的设备模型，可以对基本图元的种 类进行扩充，增加一种新的基本图元。
1.1)分析电网工程中的设备结构模型的几何外形，得到组装成各设备结构几何外形的各基本图元，并将得到的基本图元划分为基本几何图元和型钢构件图元。
本发明中对电网工程中的各设备结构进行统计分析，主要是观察设备结构模型的几何外形，确定需要使用哪些基本图元可以组装出与设备结构模型一致的几何外形。 本发明中经统计分析后，将构建设备模型的基本图元分为两类，一类是基本几何图元， 一类是型钢构件图元。两类图元在参数驱动方面存在细微的差别，基本几何图元是通 过具体的几何参数驱动的，例如长方体需要长、宽、高三个参数可以确定几何外形； 但是型钢构件图元是通过型号和长度两个参数记录的，通过型号可以在数据库查出具 体的几何截面参数(每种型号型钢的截面参数均按照国网标准规定)，每种型号对应一 种几何截面参数。两类图元包含的基本图元种类如下表1所示。
表1基本图元的类型统计表
1.2)确定基本几何图元中各基本图元的标识名称，并根据基本几何图元的几何外形确定其驱动参数。
本发明中基本图元的节点名称是指基本图元的唯一标识，用于后期的工程移交，方便其他平台识别接收的是哪种基本图元。其采用基本图元的英文释义来描述，以便 容易理解和直观识别；驱动参数是指用于描述该基本图元几何外形信息的几何参数， 需要根据基本图元的实际几何外形来确定参数值的大小，其包括字段、说明、值范围、 为空和备注等参数，其中，“字段”用来表示该基本图元的结构参数，“说明”用来对 字段的具体含义进行说明，“值范围”用来限定字段的数值范围，“为空”用来表示该 参数值是否可以是空值，“备注”用来增加描述说明信息的。
A.1.1球体
如图2(a)～图2(b)所示，为球体的预览图和驱动参数图，球体的节点名称为：Sphere，驱动参数如下表2所示。
表2球体的驱动参数表
| 字段 | 说明 | 值范围 | 为空 | 备注 |
| R | 半径 | >0 | 0 | 坐标原点：球心 |
A.1.2椭球体
如图3(a)～图3(b)所示，为椭球体的预览图和驱动参数图，椭圆体的节点名 称为：Ellipsoid，驱动参数如下表3所示。
表3椭球体的驱动参数表
A.1.3长方体
如图4(a)～图4(b)所示，为长方体的预览图和驱动参数图，长方体的节点名 称为：Cuboid，驱动参数如下表4所示。
表4长方体的驱动参数表
A.1.4棱台(锥)
如图5(a)～图5(b)所示，为棱台(锥)的预览图和驱动参数图，棱台(锥) 的节点名称为Table，驱动参数表如下表5所示。
表5棱台(锥)的驱动参数表
A.1.5偏移矩形台
如图6(a)～图6(c)所示，为偏移矩形台的预览图和驱动参数图，偏移矩形台 的节点名称为：Offset Rectangular Table，驱动参数表如下表6所示。
表6偏移矩形台的驱动参数表
A.1.6圆柱体
如图7(a)～图7(b)所示，为圆柱体的预览图和驱动参数图，圆柱体的节点名 称为：Cylinder，驱动参数表如下表7所示。
表7圆柱体的驱动参数表
| 字段 | 说明 | 值范围 | 为空 | 备注 |
| R | 底面与顶面圆半径 | >0 | 0 | |
| H | 圆柱体高度 | >0 | 0 |
A.1.7圆台体
如图8(a)～图8(c)所示，为圆台体的预览图和驱动参数图，圆台体的节点名 称为Truncated Cone，驱动参数表如下表8所示。
表8圆台体的驱动参数表
| 字段 | 说明 | 值范围 | 为空 | 备注 |
| TR | 顶面半径 | >0 | 0 | |
| LR | 底面半径 | >0 | 0 | |
| H | 南视图上顶面与水平面夹角 | >0 | 0 |
A.1.8偏心圆台体
如图9(a)～图9(b)所示，为偏心圆台体的预览图和驱动参数图，其节点名称 为：Eccentric Truncated Cone，驱动参数表如下表9所示。
表9偏心圆台体的驱动参数表
A.1.9圆环
如图10(a)～图10(b)所示，为圆环的预览图和驱动参数图，其节点名称为： Ring，驱动参数表如下表10所示。如图11(a)～图11(b)所示，当输入角度为PI/2 (90)度时，可以生成弯管。
表10圆环的驱动参数表
| 字段 | 说明 | 值范围 | 为空 | 备注 |
| R | 管半径 | >0 | 0 | |
| DR | 圆环半径 | >0 | 0 | |
| Rad | 弧度 | >0 | 1 | 默认2PI，以正X轴方向为0度的起始位置 |
A.1.10矩形环
如图12(a)～图12(c)所示，为矩形环的预览图和驱动参数图，其节点名称为Rectangular Ring，驱动参数表如下表11所示。如图13所示，当W＝2R时，生成的模 型为半圆环。
表11矩形环的驱动参数表
| 字段 | 说明 | 值范围 | 为空 | 备注 |
| DR | 管径 | >0 | 0 | 中心点，L沿X轴方向，W沿Y轴方向 |
| R | 倒角半径 | <W/2 | 0 | |
| L | 环长度 | L>W | 1 | 默认360 |
| W | 环宽度 | >0 |
A.1.11椭圆环
如图14(a)～图14(b)所示，为椭圆环的预览图和驱动参数图，其节点名称为Elliptic Ring，驱动参数表如下表12所示。
表12椭圆环的驱动参数表
A.1.12圆形垫片
如图15(a)～图15(b)所示，为圆形垫片的预览图，其节点名称为CircularGasket， 驱动参数表如下表13所示。如图15(c)～图15(d)所示，当Rad值为PI/2(90 度)时的情况，其变成弧形。
表13圆形垫片的驱动参数表
| 字段 | 说明 | 值范围 | 为空 | 备注 |
| OR | ***半径 | >0 | 0 | |
| IR | 内围半径 | <W/2 | 0 | |
| H | 高度 | L>W | 0 | |
| Rad | 弧度用来表示转弯的角度 | 0～2PI | 0 | 默认PI/2 |
A.1.13台型垫片
如图16(a)～图16(c)所示，为台型垫片的预览图和驱动参数图，其节点名称 为Table Gasket，驱动参数表如下表14所示。如图17(a)～图17(c)所示，当Rad 值在0～2PI之间时生成的预览图。
表14台型垫片的驱动参数表
| 字段 | 说明 | 值范围 | 为空 | 备注 |
| TR | 顶部***半径 | 0 | ||
| OR | 底部***半径 | >0 | 0 | |
| IR | 底部内围半径 | <W/2 | 0 | |
| H | 高度 | L>W | 0 | |
| Rad | 弧度用来表示转弯的角度 | 0～2PI | 0 | 默认PI/2 |
A.1.14方形垫片
如图18(a)～图18(b)所示，为方形垫片的预览图和驱动参数图，其节点名称 为Square Gasket，驱动参数表如下表15所示。如图19(a)～图19(b)所示，当 方形垫片的驱动参数取某一值时形成的切角方形垫片的预览图和驱动参数图。
表15方形垫片的驱动参数表
A.1.15拉伸体
如图20(a)～图20(b)所示，为拉伸体的预览图和驱动参数图，其节点名称为Stretched Body，驱动参数表如下表16所示。
表16拉伸体的驱动参数表
| 字段 | 说明 | 值范围 | 为空 | 备注 |
| Aarry | 拉伸体底面数组 | - | - | 数组长度大于3 |
| Normal | 拉伸的方向，用向量表示 | - | - | |
| L | 拉伸的长度 | - | - |
A.1.16瓷套
如图21(a)～图21(b)所示，为瓷套的预览图和驱动参数图，其节点名称为：PorcelainBushing，驱动参数如下表17所示。
表17瓷套的驱动参数表
A.1.17端子板
如图22(a)～图22(b)所示，为端子板的预览图和驱动参数图，其节点名称为：TerminalBlock，驱动参数如下表18所示。
表18端子板的驱动参数表
1.3)根据国家电网公司的规范标准以及绘制型钢图元便捷性，确定各型钢构件图元的节点名称、型号格式、型号库及横型坐标系。
本发明中型钢构件图元的节点名称是指基本图元的唯一标识，用于后期的工程移交，方便其他平台识别接收的是哪种基本图元。其采用基本图元的英文释义来描述， 以便容易理解和直观识别；型号格式和型号库都是参考国家电网公司的规范标准来定 义的，每种型号都对应一套截面几何参数信息；横型坐标系规范了型钢图元的***点， 方便后期工程的移交。
A.2.1等边角钢
如图23(a)～图23(b)所示，等边角钢的节点名称为Equilateral Angle Steel，型号格式为Lb×d，每一型号对应的截面几何参数信息如下表19所示，等边角钢的型 号库如下表20所示。
表19等边角钢各型号对应的截面几何参数信息表
表20等边角钢的型号库
| L20×(3/4) | L25×(3/4) | L30×(3/4) |
| L36×(3/4/5) | L40×(3/4/5) | L45×(3/4/5/6) |
| L50×(3/4/5/6) | L56×(3/4/5/6/7/8) | L60×(5/6/7/8) |
| L63×(4/5/6/7/8/10) | L70×(4/5/6/7/8) | L75×(5/6/7/8/9/10) |
| L80×(5/6/7/8/9/10) | L90×(6/7/8/9/10/12) | L100×(6/7/8/9/10/12/14/16) |
| L110×(7/8/10/12/14) | L125×(8/10/12/14/16) | L140×(10/12/14/16) |
| L150×(8/10/12/14/15/16) | L160×(10/12/14/16) | L180×(12/14/16/18) |
| L200×(14/16/18/20/24) | L220×(16/18/20/22/24/26) | L250×(18/20/24/26/28/30/32/35) |
A.2.2不等边角钢
如图24(a)～图24(b)所示，不等边角钢的节点名称为Scalene Angle Steel， 其型号格式为B×b×d，每一型号对应的截面几何参数信息和型号库分别如下表21、 22所示，完整型号库按照国家电网公司的规范标准定义，本发明中只列举了其中一部 分。
表21不等边角钢每一型号对应的截面几何参数信息表
表22不等边角钢的型号库
| L25×16×3 | L50×32×3 | L75×50×5 | L100×80×6 | L150×90×8 |
| L32×20×3 | L56×36×3 | L80×50×5 | L110×70×6 | L160×100×10 |
| L40×25×3 | L63×40×4 | L90×56×5 | L125×80×7 | L180×110×10 |
| L45×28×3 | L70×45×4 | L100×63×6 | L140×90×8 | L200×125×12 |
A.2.3工字钢
如图25(a)～图25(b)所示，工字钢的节点名称为I-beam，其型号格式为I 型号，每一型号对应的截面几何参数信息如下表23所示，型号库如下表24所示。
表23工字钢型各型号对应的截面几何参数信息表
表24工字钢的型号库
| I10 | I18 | I24a | I27b | I30c | I36b | I45a | I50c | I56b |
| I12a | I20a | I24b | I28a | I32a | I36c | I45b | I55a | I56c |
| I12b | I20b | I25a | I28b | I32b | I40a | I45c | I55b | I63a |
| I14 | I22a | I25b | I30a | I32c | I40b | I50a | I55c | I63b |
| I16 | I22b | I27a | I30b | I36a | I40c | I50b | I56a | I63c |
A.2.4H型钢
如26(a)～图26(b)所示，H型钢的节点名称为H-beam，型号格式为(HW/HN/HT/HP)H×B，每一型号对应的截面几何参数信息如下表25所示，型号库如下表26所示，完整 型号库按照国家电网公司的规范标准定义，本发明中只列举了其中一部分。
表25H型钢各型号对应的截面几何参数信息参数表
表26H型钢的型号库
| HW100×100 | HM150×100(148×100) | HN100×50 | HT100×50(95×48) |
| HW125×125 | HM200×150(194×150) | HN125×60 | HT100×50(97×49) |
| HW150×150 | HM250×175(244×175) | HN150×75 | HT100×100(96×99) |
| …… | …… | …… | …… |
| HW500×500(492×465) | HM600×300(582×300) | HN1000×300(990×298) | HP400×400(400×400) |
| HW500×500(502×465) | HM600×300(588×300) | HN1000×300(1000×300) | HP400×400(400×408) |
| HW500×500(502×470) | HM600×300(594×302) | HN1000×300(1008×302) | HP400×400(414×405) |
A.2.5槽钢
如图27(a)～图27(b)所示，槽钢的节点名称为Beam Channel，型号格式为C 型号，各型号对应的截面几何参数信息参数如下表27所示，型号库如下表28所示。
表27槽钢各型号对应的截面几何参数信息表
表28槽钢的型号库
A.2.6扁钢
如图28(a)～图28(b)所示，扁钢的节点名称为Flat Steel，型号格式为5×8， 无国标。
A.2.7L钢
如图29(a)～图29(b)所示，L钢的节点名称为L-Steel，型号格式为Lh×b×t×T，各型号对应的截面几何参数信息如下表29所示，型号库如下表30所示。
表29L钢各型号对应的截面几何参数信息表
表30L钢的型号库
| L250×90×9×13 | L300×100×11.5×16 | L450×120×11.5×25 |
| L250×90×10.5×15 | L350×120×10.5×16 | L500×120×12.5×33 |
| L250×90×11.5×16 | L350×120×11.5×18 | L500×120×13.5×35 |
| L300×100×10.5×15 | L400×120×11.5×23 |
A.2.8T型钢
如图30(a)～图30(b)所示，T型钢的节点名称为T-Steel，型号格式为(TW/TM/TN)h×B，各型号对应的截面几何参数信息如下表31所示，型号库如下表32所示，完整 型号库按照国家电网公司的规范标准定义，本发明中只列举了其中一部分。
表31T型钢各型号对应的截面几何参数信息表
表32T型钢的型号库
A.2.9圆钢
如图31(a)～图31(b)所示，圆钢的节点名称为Round Steel，型号格式为直 径，各型号对应的截面几何参数信息如下表33所示，型号库如下表34所示。
表33圆钢各型号对应的截面几何参数信息表
| 规格 | 截面面积 | 重量(kg/m) |
| φ3.5 | 9.62 | 0.075 |
| φ4 | 12.57 | 0.098 |
| φ5 | 19.63 | 0.154 |
| φ5.5 | 23.76 | 0.187 |
表34圆钢的型号库
| 5.5 | 11 | 18 | 25 | 32 | 42 | 58 | 80 | 115 | 170 | 250 |
| 6 | 12 | 19 | 26 | 33 | 45 | 60 | 85 | 120 | 180 | |
| 6.5 | 13 | 20 | 27 | 34 | 48 | 63 | 90 | 125 | 190 | |
| 7 | 14 | 21 | 28 | 35 | 50 | 65 | 95 | 130 | 200 | |
| 8 | 15 | 22 | 29 | 36 | 52 | 68 | 100 | 140 | 210 | |
| 9 | 16 | 23 | 30 | 38 | 55 | 70 | 105 | 150 | 220 | |
| 10 | 17 | 24 | 31 | 40 | 56 | 75 | 110 | 160 | 240 |
A.2.10圆钢管
如图32(a)～图32(b)所示，圆钢管的节点名称为Round Steel Tube，型号 格式为外径×壁厚，各型号对应的截面几何参数信息如下表35所示，型号库如下表 36所示，完整型号库按照国家电网公司的规范标准定义，本发明中只列举了其中一部 分。
表35圆钢管各型号对应的截面几何参数信息表
表36圆钢管的型号库
| 32×2.5 | 54×3 | 68×3 | 83×3.5 | 114×4 | 140×4.5 | 168×4.5 | 219×6 | 325×7.5 |
| 38×2.5 | 57×3 | 70×3 | 89×3.5 | 121×4 | 146×4.5 | 180×5 | 245×6.5 | 351×8 |
| 45×2.5 | 60×3 | 73×3 | 95×3.5 | 127×4 | 152×4.5 | 194×5 | 273×6.5 | …… |
| 50×2.5 | 63.5×3 | 76×3 | 102×3.5 | 133×4 | 159×4.5 | 203×6 | 299×7.5 |
A.2.11矩形钢管
如图33(a)～图33(b)所示，矩形钢管的节点名称为Rectangular Steel Tube， 型号格式为Bb1×b2×t，各型号对应的截面几何参数信息如下表37所示，型号库如 下表38所示，完整型号库按照国家电网公司的规范标准定义，本发明中只列举了其中 一部分。
表37矩形钢管各型号对应的截面几何参数信息表
表38矩形钢管的型号库
| B30×20×1.5 | B55×40×1.5 | B90×50×2 | B140×80×4 | B200×120×4 | B400×250×5 |
| B40×20×1.5 | B55×50×1.75 | B90×55×2 | B150×100×4 | B200×150×4 | B450×250×6 |
| B40×25×1.5 | B60×30×2 | B90×60×3 | B160×60×3 | B220×140×4 | B500×300×6 |
| B40×30×1.5 | B60×40×2 | B95×50×2 | B160×80×4 | B250×150×4 | B550×350×8 |
| B50×25×1.5 | B70×50×2 | B100×50×3 | B160×80×5 | B260×180×5 | B600×400×8 |
| B50×30×1.5 | B80×40×2 | B120×50×2.5 | B180×65×3 | B300×200×5 | …… |
| B50×40×1.5 | B80×60×3 | B120×60×3 | B180×100×4 | B350×250×5 | |
| B55×25×1.5 | B90×40×3 | B120×80×3 | B200×100×4 | B400×200×5 |
A.2.12方形钢管
如图34(a)～图34(b)所示，方形钢管的节点名称为Square Steel Tube，型 号格式为Bb×t，各型号对应的截面几何参数信息如表39所示，型号库如下表40所 示，完整型号库按照国家电网公司的规范标准定义，本发明中只列举了其中一部分。
表39方形钢管各型号对应的截面几何参数信息表
表40方形钢管的型号库
| B20×1.2 | B60×2 | B110×4 | B160×4 | B220×5 | B400×8 |
| B25×1.2 | B70×2.5 | B120×4 | B170×4 | B250×5 | B450×8 |
| B30×1.5 | B80×2.5 | B130×4 | B180×4 | B280×5 | B500×8 |
| B40×1.5 | B90×3 | B140×4 | B190×4 | B300×6 | …… |
| B50×1.5 | B100×4 | B150×4 | B200×4 | B350×6 |
A.2.13双槽钢
如图35(a)～图35(b)所示，双槽钢的节点名称为Double Channel Steel， 型号格式为2C型号，型号库如下表41所示。
表41双槽钢的型号库
| GB-2C5 | GB-2C14a | GB-2C18b | GB-2C25a | GB-2C282C | GB-2C36b | GB-2C6.5 | GB-2C27a |
| GB-2C6.3 | GB-2C14b | GB-2C20a | GB-2C25b | GB-2C32a | GB-2C362C | GB-2C12 | GB-2C27b |
| GB-2C8 | GB-2C16a | GB-2C20b | GB-2C252C | GB-2C32b | GB-2C40a | GB-2C24a | GB-2C272C |
| GB-2C10 | GB-2C16b | GB-2C22a | GB-2C28a | GB-2C322C | GB-2C40b | GB-2C24b | GB-2C30a |
| GB-2C12.6 | GB-2C18a | GB-2C22b | GB-2C28b | GB-2C36a | GB-2C402C | GB-2C242C | GB-2C30b |
A.2.14等边双角钢
如图36(a)～图36(b)所示，等边双角钢的节点名称为Equilateral Double AngleSteel，型号格式为2Lb×d，型号库如下表42所示，完整型号库按照国家电网公司的 规范标准定义，本发明中只列举了其中一部分。
表42等边双角钢的型号库
| 2L20×3 | 2L45×3 | 2L70×4 | 2L110×7 | 2L180×12 |
| 2L25×3 | 2L50×3 | 2L75×5 | 2L125×8 | 2L200×14 |
| 2L30×3 | 2L56×3 | 2L80×5 | 2L140×10 | 2L220×16 |
| 2L36×3 | 2L60×5 | 2L90×6 | 2L150×8 | 2L250×18 |
| 2L40×3 | 2L63×4 | 2L100×6 | 2L160×10 | …… |
A.2.15不等边双角钢
如图37(a)～图37(c)所示，不等边双角钢的节点名称为Unequal Angle Steel，型号格式为2LnB×b×dL，2LnB×b×dS，型号库如下表43所示。
表43不等边双角钢的型号库
| 2Ln25×16×3L | 2Ln90×56×5L | 2Ln40×25×3S | 2Ln100×63×7S |
| 2Ln32×20×3L | 2Ln100×63×6L | 2Ln45×28×3S | 2Ln110×70×6S |
| 2Ln40×25×3L | 2Ln110×70×6L | 2Ln50×32×3S | 2Ln125×80×7S |
| 2Ln45×28×3L | 2Ln125×80×7L | 2Ln56×36×3S | 2Ln140×90×8S |
| 2Ln50×32×3L | 2Ln140×90×8L | 2Ln63×40×4S | 2Ln150×90×8S |
| 2Ln56×36×3L | 2Ln150×90×8L | 2Ln70×45×4S | 2Ln160×100×10S |
| 2Ln63×40×4L | 2Ln160×100×10L | 2Ln75×50×5S | 2Ln180×110×10S |
| 2Ln70×45×4L | 2Ln180×110×10L | 2Ln80×50×5S | 2Ln200×125×12S |
| 2Ln75×50×5L | 2Ln25×16×3S | 2Ln90×56×5S | …… |
| 2Ln80×50×5L | 2Ln32×20×3S | 2Ln100×63×6S |
2)将待搭建的输变电工程的各设备进行拆分，得到能够组合得到该设备的基本图元类型和数量，通过调整各基本图元的驱动参数，创建与电网工程中各设备结构的几 何外形一致的设备结构三维设计模型。
采用获得的基本图元搭建电网工程中的各设备结构的方法，包括以下步骤：
2.1)将待搭建电网工程的设备结构进行拆分，得到该设备结构的各个部件；
2.2)根据得到的各个部件的具体结构，确定能够组合拼接成该部件模型的基本图元的类型和数量；
2.3)根据各部件的具体参数，输入相应基本图元的驱动参数或型号格式，并将得到的各基本图元进行搭建；
2.4)对搭建完成的各部件模型进行组合，得到各类电网设备、设施或材料模型。
本发明还提供一种基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建***，其包括基本图元构建模块和设备模型构建模块；基本图元构建模块用于根据对输变电工程中各 设备结构的统计分析结构，确定能够组合成各设备结构模型的基本图元种类，并确定 各基本图元的驱动参数以及图形描述方式；设备模型构建模块用于对待搭建的输变电 工程设备进行拆分，得到能够组合成该设备的基本图元类型和数量，并调整各基本图 元的驱动参数，搭建与该设备结构的几何外形一致的三维设计模型。
其中，基本图元构建模块包括基本几何图元构建模块和型钢构件图元构建模块；基本几何图元构建模块用于根据电网工程中的设备结构外形，确定组装成各设备结构 外形的基本几何图元种类，并确定各基本几何图元的驱动参数；型钢构件图元构建模 块用于根据电网工程中型钢的外形和结构，确定组装成各类型钢外形的型钢构件图元， 并确定各型钢构件图元的节点名称、型号格式、型号库以及横型坐标系。
设备模型构建模块包括设备模型拆分模块、基本图元参数调整模块以及设备模型组合模块；设备模型拆分模块用于对待搭建的输变电工程设备进行拆分，得到能够组 装成该设备模型的基本几何图元或型钢构件图元的种类和数量；基本图元参数调整模 块用于根据待搭建的输变电工程设备的实际参数对确定的基本几何图元或型钢构件图 元的驱动参数进行调整；设备模型组合模块用于将参数调整后的基本几何图元或型钢 构件图元进行组合，得到与待搭建输变电工程设备几何外形一致的三维设计模型。
实施例一
本实施例以变电设备中的油浸式变压器及电抗器的搭建为例，进行介绍。首先对油浸式变压器及电抗器进行拆分，拆分得到的各部件分别为本体、油枕、均压屏蔽装 置、安装底座、调压开关、套管、接线端子板、散热器、升高座、法兰、接地端子、 吊耳、主要油管、本地端子箱、爬梯、呼吸器、表计、继电器和在线监测。然后根据 各部件的结构确定基本几何图元的类型，如本体的基本图元类型为长方体和棱台，油 枕的基本图元类型为圆柱体、长方体和棱柱体等；之后根据需要搭建的各部件的具体 结构参数，对各基本图元的驱动参数或型号格式进行输入，并将得到的基本图元搭建 为具体部件；最后将得到的各部件进行组合，最终得到油浸式变压器及电抗器。
表31油浸式变压器及电抗器的搭建过程
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技 术方案的范围。
Claims (10)
1.一种基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法，其特征在于其包括以下步骤：
1)对电网工程中的各设备结构进行统计分析，初步获得构建设备模型所需要的基本图元的种类，并确定各基本图元的驱动参数及图形描述方式；
2)将待搭建的输变电工程的各设备进行拆分，得到能够组合得到该设备的基本图元类型和数量，通过调整各基本图元的驱动参数，创建与电网工程中各设备结构的几何外形一致的设备结构三维设计模型。
2.如权利要求1所述的基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法，其特征在于：所述步骤1)中，获取基本图元种类，并确定各基本图元驱动参数和图形描述方式的方法，包括以下步骤：
1.1)分析电网工程中的设备结构模型的几何外形，得到组装成各设备结构几何外形的各基本图元，并将得到的基本图元划分为基本几何图元和型钢构件图元；
1.2)确定基本几何图元中各基本图元的节点名称，并根据各基本几何图元的几何外形确定其驱动参数；
1.3)根据国家电网公司的规范标准以及绘制型钢图元便捷性，确定各型钢构件图元的节点名称、型号格式、型号库及横型坐标系。
3.如权利要求2所述的基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法，其特征在于：所述步骤1.1)中，建立的基本几何图元包括：球体、椭球体、长方体、棱台或棱锥、偏移矩形台、圆柱体、圆台体、偏心圆台体、圆环、矩形环、椭圆环、圆形垫片、台型垫片、方形垫片、拉伸体、瓷套和端子板。
4.如权利要求2所述的基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法，其特征在于：所述步骤1.1)中，建立的型钢构件图元包括：等边角钢、不等边角钢、工字钢、H型钢、槽钢、扁钢、L钢、T型钢、圆钢、圆钢管、矩形钢管、方形钢管、双槽钢、等边双角钢和不等边双角钢。
5.如权利要求2所述的基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法，其特征在于：所述步骤1.2)中，所述基本几何图元的节点名称是指能够确定该基本图元的唯一标识；
所述基本几何图元的驱动参数是指用于描述该基本图元几何外形信息的几何参数，
所述驱动参数包括字段、说明、值范围、为空和备注参数，所述“字段”用来表示该基本图元的结构参数，所述“说明”用来对字段的具体含义进行说明，“值范围”用来限定字段的数值范围，“为空”用来表示该参数值是否可以是空值，“备注”用来增加描述说明信息的。
6.如权利要求2所述的基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法，其特征在于：所述步骤1.3)中，所述型钢构件的节点名称是指能够确定该型钢构件图元的唯一标识；所述型号格式和型号库根据国家电网公司的规范标准来定义的，每种型号都对应一套截面几何参数信息；所述横型坐标系用于描述各型钢构建图元的***点。
7.如权利要求1所述的基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建方法，其特征在于：所述步骤2)中，采用获得的基本图元搭建电网工程中的各设备结构的方法，包括以下步骤：
2.1)将待搭建电网工程的设备结构进行拆分，得到该设备结构的各个部件；
2.2)根据得到的各个部件的具体结构，确定能够组合拼接成该部件模型的基本图元的类型和数量；
2.3)根据各部件的具体参数，输入相应基本图元的驱动参数或型号格式，并将得到的各基本图元进行搭建；
2.4)对搭建完成的各部件模型进行组合，得到待搭建电网工程的设备结构模型建立。
8.一种适用于如权利要求1所述方法的基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建***，其特征在于：其包括基本图元构建模块和设备模型构建模块；
所述基本图元构建模块用于根据对输变电工程中各设备结构的统计分析结构，确定能够组合成各设备结构模型的基本图元种类，并确定各基本图元的驱动参数以及图形描述方式；
所述设备模型构建模块用于对待搭建的输变电工程设备进行拆分，得到能够组合成该设备的基本图元类型和数量，并调整各基本图元的驱动参数，搭建与该设备结构的几何外形一致的三维设计模型。
9.如权利要求8所述的基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建***，其特征在于：所述基本图元构建模块包括基本几何图元构建模块和型钢构件图元构建模块；
所述基本几何图元构建模块用于根据电网工程中的设备结构外形，确定组装成各设备结构外形的基本几何图元种类，并确定各基本几何图元的驱动参数；
所述型钢构件图元构建模块用于根据电网工程中型钢的外形和结构，确定组装成各类型钢外形的型钢构件图元，并确定各型钢构件图元的节点名称、型号格式、型号库以及横型坐标系。
10.如权利要求8所述的基于三维设计的输变电工程模型基本图元构建***，其特征在于：所述设备模型构建模块包括设备模型拆分模块、基本图元参数调整模块以及设备模型组合模块；
所述设备模型拆分模块用于对待搭建的输变电工程设备进行拆分，得到能够组装成该设备模型的基本几何图元或型钢构件图元的种类和数量；
所述基本图元参数调整模块用于根据待搭建的输变电工程设备的实际参数对确定的基本几何图元或型钢构件图元的驱动参数进行调整；
所述设备模型组合模块用于将参数调整后的基本几何图元或型钢构件图元进行组合，得到与待搭建输变电工程设备几何外形一致的三维设计模型。
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