CN110795609A - 一种用于变电站的二次***三维可视化方法 - Google Patents

Abstract

本发明基于SPCD文件的坐标信息，补充完成二次***物理设备的空间结构搭建；通过自定义算法创建三维模块，纤芯自动搜索定位，最终实现二次***的三维可视化展示。本发明公开了一种用于变电站的二次***三维可视化方法，三维仿真引擎中构建以全站物理回路配置文件库的模型并实际的物理设备连接，依据实际设备场景创建三维物理设备模型，对全站物理回路配置文件的自定义元素设置三维的初始坐标：将物理设备的三维等间隔离散采样获得体数据,经定义好的数据映射关系输出为图形数据，图形数据通过绘制、渲染并显示在用户表现层；依据物理设备之间的连接关系通过优化后的三维纤芯自动搜索算法，以最短三维距离绘制物理设备之间的连接线。

Description

一种用于变电站的二次***三维可视化方法

技术领域

本发明属于电力***通信场景仿真领域，具体涉及一种用于变电站的二次***三维可视化方法。

背景技术

随着电力***自动化技术的发展，电力***通信网络成为信息传输和自动化控制的关键因素。用于电力***通信工作人员培训的仿真培训***其中也有大量一次***的建模方法较多，但是电力***的二次***中大量使用信息通信技术，设备通信故障是当前运行中经常遇到的异常情况，通信中断的故障点、影响面及所需隔离的设备范围是运行人员必须要掌握的信息。由于智能电子设备的光纤物理通道与实时业务数据间的关联复杂，运行人员不易直观的了解故障范围，有必要充分挖掘现有设备信息。

发展二次***可视化技术，通过可视化、信息化的技术手段直观反映故障点及所影响范围，有助于运维检修人员快速定位故障，有效隔离异常设备，提高运检的效率和正确性，对变电站的安全高效运维具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于变电站的二次***三维可视化方法，以基于SPCD的文件的坐标信息补充完成二次***物理设备的空间结构搭建；通过自定义算法创建三维模块，纤芯自动搜索定位，最终实现二次***的三维可视化展示的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于变电站的二次***三维可视化方法，包括用户表现层和三维仿真引擎，所述三维仿真引擎中构建以全站物理回路配置文件库的模型并实际的物理设备连接，具体包括如下步骤：

S1：依据实际设备场景创建三维物理设备模型：

具体表现为变电站、小室、屏柜，在变电站新建多个小室，在小室中新建多个屏柜，按照1:1的尺寸创建物理设备的三维模型；并依据变电站内饰图、物理设备外观图和物理设备布局图，创建变电站、物理设备的材质来渲染物理设备的三维模型效果；

S2：对全站物理回路配置文件的自定义元素设置三维的初始坐标：

确定好模型的定位点基点，再依次对端口、板卡、装置、屏柜、小室由小元素至大元素逐层定位，定义初始坐标；

S3：将物理设备的三维等间隔离散采样获得体数据, 其数据均匀分布在三维网格点上，将体数据分为多张平行的二维切片数据并分别进行处理，根据灰度信息在每张切片中分割出区域的闭合轮廓,然后将相切片之间的轮廓连接并生成物体表面模型，定义获取的体数据的参数信息，经定义好的数据映射关系输出为图形数据，图形数据通过绘制、渲染并显示在用户表现层；

S4：对物理设备之间线性连接部署：全站物理回路配置文件内导入函数模型，以Core和/或IntCore作为切入点，分别向两侧不断延伸搜索，解析该设备元素的物理回路判定最终搜索到两侧的物理设备元素建立连接关系。

S5：依据物理设备之间的连接关系根据预定义规则通过优化后的三维纤芯自动搜索算法，以最短三维距离绘制物理设备之间的连接线，由交换机端口拓扑和/或IED逻辑关系拓扑的分析判定交换机的类型、级联数量，循环搜索，最终确定交换机连线匹配。

优选地，在步骤4中，变电站二次回路的物理设备具体包括装置、ODF设备和交换机，定义各个物理设备元素的端口为唯一的特征。

优选地，从所述全站物理回路配置文件库中动态读取并解析指定的自定义配置文件，根据解析后的数据，从所述三维仿真模型库中调取相关三维模型文件，从而显示出真实的虚拟化可视化仿真场景。

优选地，在步骤S5中，在二次回路的物理设备包括装置、ODF和交换机，所述纤心自动搜索算法初步判定设备类型，解析设备类型双侧的物理回路，逐一判定搜索路径的设备属性，确认设备类型后，进行物理设备连接。

本发明的技术效果和优点：

（1）通过逐层采集三维坐标的方式，完成了二次***全站的三维空间定位，结构清晰层次分明。

（2）通过自定义的算法，实现由数据信息到二次***全站三维图像的展现，给变电站的安全运维带来了有效的技术支持，有助于运维检修人员快速定位故障，有效隔离异常设备，提高运检的效率和正确性。

附图说明

图1为本发明提供的三维展示***构架图；

图2为本发明提供的物理回路***配置工具的工作流程图；

图3为本发明提供的三维定位框架结构图；

图4为本发明提供的规则网格结构化体数据模型；

图5为本发明提供的可视化管线流程图；

图6为本发明提供的图形管线流程图；

图7为本发明提供的第二实施例的A侧为装置的纤芯自动搜索流程图;

图8为本发明提供的第三实施例的A侧为ODF的纤芯自动搜索流程图；

图9为本发明提供的第四实施例的A侧为交换机的纤芯自动搜索流程图；

图10为本发明提供的三维自动布线流程图；

图11为本发明提供的三维自动布线效果；

图12为本发明提供的三维小室布局效果图；

图13为本发明提供的三维屏柜效果；

图14为本发明提供的保护装置效果图。

具体实施方式

下面将结合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。

实施例1

如图1-6所示，本实施例提供了一种用于变电站的二次***三维可视化方法，包括用户表现层和三维仿真引擎，所述三维仿真引擎中构建以全站物理回路配置文件库的模型并实际的物理设备连接，具体包括如下步骤：

S1：依据实际设备场景创建三维物理设备模型：

具体表现为变电站、小室、屏柜，在变电站新建多个小室，在小室中新建多个屏柜，按照1:1的尺寸创建物理设备的三维模型；并依据变电站内饰图、物理设备外观图和物理设备布局图，创建变电站、物理设备的材质来渲染物理设备的三维模型效果；

S2：对全站物理回路配置文件的自定义元素设置三维的初始坐标：

确定好模型的定位点基点，再依次对端口、板卡、装置、屏柜、小室由小元素至大元素逐层定位，定义初始坐标；

S3：将物理设备的三维等间隔离散采样获得体数据, 其数据均匀分布在三维网格点上，将体数据分为多张平行的二维切片数据并分别进行处理，根据灰度信息在每张切片中分割出区域的闭合轮廓,然后将相切片之间的轮廓连接并生成物体表面模型，定义获取的体数据的参数信息，

具体地说是s = tvtk.CubeSource，(x_length=1.0, y_length=2.0, z_length=3.0)；

对象在X轴方向的长度，对象在y轴方向的长度，对象在z轴方向的长度，对象所在坐标系的原点，对象的精度。

经定义好的数据映射关系输出为图形数据，图形数据通过绘制、渲染并显示在用户表现层；

S4：对物理设备之间线性连接部署：全站物理回路配置文件内导入函数模型，以Core或IntCore作为切入点，分别向两侧延伸搜索，解析该设备元素的物理回路判定最终搜索到两侧的物理设备元素建立连接关系，由交换机端口拓扑和/或IED逻辑关系拓扑的分析判定交换机的类型、级联数量，循环搜索，最终确定交换机的一侧的端口连接。

S5：依据物理设备之间的连接关系根据预定义规则定义需两两连接的设备和/或端口，通过优化后的三维纤芯自动搜索算法，以最短三维距离绘制物理设备之间的连接线，同时纤芯算法对端口的纤芯大小属性，两两进行匹配。

在步骤4中，变电站二次回路的物理设备具体包括装置、ODF设备和交换机，定义各个物理设备元素的端口为唯一的特征。

从所述全站物理回路配置文件库中动态读取并解析指定的自定义配置文件，根据解析后的数据，从所述三维仿真模型库中调取相关三维模型文件，从而显示出真实的虚拟化可视化仿真场景。

在步骤S5中，在二次回路的物理设备包括装置、ODF和交换机，所述纤心自动搜索算法初步判定设备类型，解析设备类型双侧的物理回路，逐一判定搜索路径的设备属性，确认设备类型后，进行物理设备连接。

具体地说，上述纤芯自动搜索算法基于三维的改良同时应用于变电站的二次对象的三维绘制，

其中，在步骤S4-S5中，以Core或IntCore作为切入点，分别向两侧延伸搜索，解析该设备元素的物理回路判定最终搜索到两侧的物理设备元素建立连接关系，并预定义规则定义需两两连接的设备，具体从下面三个实施例进行阐述，纤芯自动搜索过程。

实施例2

为更好的描述整个搜索过程，在这里我们定义core或incore的一侧为A侧，另一侧为B侧，且A、B侧可互换。

第一情况：A侧为装置的纤芯自动搜索算法如图7所示，具体步骤如下：

(1)A侧为装置，则开始逐段搜索B侧，如果B侧为装置，则搜索结束，自动匹配，自动连线；

否则判断是否为ODF，

若是ODF则继续向下一段搜索，然后循环进行装置-ODF的搜索(循环搜索的目的在于防止有ODF转接情况的发生)；

如果不是装置也不是ODF则一般认为是交换机，进入交换机循环搜索算法（第三种情况）。

基于初始化时分析的“交换机端口拓扑模块”和“IED逻辑关系拓扑模块”，可对当前交换机进行判断：

当为纯设备交换机，取当前交换机端口拓扑和A侧装置逻辑关系拓扑交集，获得所有B侧装置后全部结束；

当为普通级联交换机(只有一个交换机级联)，获得本交换机的所有B侧装置后继续搜索下一台交换机，再次递归调用“交换机循环搜索算法；

当为中心交换机(有两个以上交换机级联)，获得本交换机的所有B侧装置后，继续搜索下一级所有交换机，

考虑到中心交换机一般不会再级联中心交换机，因此本算法再搜索一次即结束。

第二种情况：A侧为ODF的纤芯自动搜索算法如图8所示，具体步骤如下：

(1)A侧为ODF，则开始逐段搜索A侧，

如果A侧为装置，则直接执行第1种情况；

否则判断是否为ODF，如果是ODF则继续向下一段搜索，然后循环进行装置-ODF的搜索，

如果不是装置也不是ODF则一般认为是交换机，此时A侧搜索停止，开始B侧搜索。

(2)因为A侧是ODF则按照现场实际B侧也应该从ODF开始，如果是ODF继续下一段搜索。

(3)下一段如果是装置，则获得B侧装置，此时可重新开始A侧搜索，由于A侧搜索停止在交换机，则调用“交换机循环搜索算法”可以通过输入B侧装置获得A侧装置。

下一段如果是ODF，则循环进行装置-ODF的搜索。

第三种情况：

A 侧为交换机的纤芯自动搜索算法，如图9所示，具体步骤如下：

(1)A侧为交换机，此时A侧搜索停止开始B侧搜索；

(2)如果B侧为装置，则从B侧执行第一种情况后结束；

否则判断是否为ODF，如果是ODF则继续向下一段搜索，然后循环进行装置ODF的搜索，

如果不是装置和ODF,则认为是交换机，因为A侧和B侧均为交换机则搜索结束，判断此纤芯为级联纤芯，绘图终止。

基于上述过程和方法，获得如图11-14的效果图。

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 (5)

1.一种用于变电站的二次***三维可视化方法，包括用户表现层和三维仿真引擎，所述三维仿真引擎中构建以全站物理回路配置文件库的模型并实际的物理设备连接，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1：依据实际设备场景创建三维物理设备模型：

具体表现为变电站、小室、屏柜，在变电站新建多个小室，在小室中新建多个屏柜，按照1:1的尺寸创建物理设备的三维模型；并依据变电站内饰图、物理设备外观图和物理设备布局图，创建变电站、物理设备的材质来渲染物理设备的三维模型效果；

S2：对全站物理回路配置文件的自定义元素设置三维的初始坐标：

确定好模型的定位点基点，再依次对端口、板卡、装置、屏柜、小室由小元素至大元素逐层定位，定义初始坐标；

S3：将物理设备的三维等间隔离散采样获得体数据, 其数据均匀分布在三维网格点上，将体数据分为多张平行的二维切片数据并分别进行处理，根据灰度信息在每张切片中分割出区域的闭合轮廓,然后将相切片之间的轮廓连接并生成物体表面模型，定义获取的体数据的参数信息，经定义好的数据映射关系输出为图形数据，图形数据通过绘制、渲染并显示在用户表现层；

S4：对物理设备之间线性连接部署：全站物理回路配置文件内导入函数模型，以Core或IntCore作为切入点，分别向两侧不断延伸搜索，解析该设备元素的物理回路判定最终搜索到两侧的物理设备元素建立连接关系。

2.S5：依据物理设备之间的连接关系根据预定义规则通过优化后的三维纤芯自动搜索算法，以最短三维距离绘制物理设备之间的连接线，由交换机端口拓扑和/或IED逻辑关系拓扑的分析判定交换机的类型、级联数量，循环搜索，最终确定交换机连线匹配。

3.根据权利要求1所述的一种用于变电站的二次***三维可视化方法，其特征在于：在步骤4中，变电站二次回路的物理设备具体包括装置、ODF设备和交换机，定义各个物理设备元素的端口为唯一的特征。

4.根据权利要求1所述的一种用于变电站的二次***三维可视化方法，其特征在于：从所述全站物理回路配置文件库中动态读取并解析指定的自定义配置文件，根据解析后的数据，从所述三维仿真模型库中调取相关三维模型文件，从而显示出真实的虚拟化可视化仿真场景。

5.根据权利要求1所述的一种用于变电站的二次***三维可视化方法，其特征在于：在步骤S5中，在二次回路的物理设备包括装置、ODF和交换机，所述纤心自动搜索算法初步判定设备类型，解析设备类型双侧的物理回路，逐一判定搜索路径的设备属性，确认设备类型后，进行物理设备连接。

Images