專利名稱：基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的變電站可視化投運方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變電站可視化投運方法，尤其涉及一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的變電站可視化投運方法，屬于電力系統(tǒng)仿真技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
變電站是電力系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，為了保證變電站的安全和穩(wěn)定運行，必須保證變電站中的設(shè)備時刻處于正常狀態(tài)。在電網(wǎng)建設(shè)過程中，往往會有新變電站替換老變電站，更多的新變電站慢慢加入電網(wǎng)投運。為了保證變電站投運工作的順利開展，運行人員需要進(jìn)行大量的投運前準(zhǔn)備工作，往往需要運行人員到現(xiàn)場熟悉一二次設(shè)備并對運行人員進(jìn)行現(xiàn)場培訓(xùn)。另外，為了確保變電站的順利投運，各級管理人員在變電站投運前需要多次到現(xiàn)場檢查指導(dǎo)并演習(xí)投運充電方案。為了滿足上述變電站投運前和投運期間的各項工作要求，運行人員主要通過照片、視頻、二維接線圖、現(xiàn)場查看等人工方式熟悉現(xiàn)場設(shè)備、演示投運方案和投運過程。以上工作方式存在無法全方面、多角度地查看現(xiàn)場設(shè)備，或現(xiàn)場設(shè)備展示不夠直觀，無法形象地演示投運充電過程等問題。目前，三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的仿真培訓(xùn)、可視化展示、虛擬試驗等應(yīng)用中，能夠更加準(zhǔn)確、逼真地反映現(xiàn)場設(shè)備及環(huán)境的狀態(tài)，大大提升了用戶的視覺感受和人機(jī)交互體驗。雖然這種三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用到電網(wǎng)的各個環(huán)節(jié)中，但是將該技術(shù)應(yīng)用于變電站的投運過程還存在很多技術(shù)問題需要解決。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的變電站可視化投運方法。該方法能夠模擬變電站的現(xiàn)實狀態(tài)，真實再現(xiàn)變電站的投運過程。為實現(xiàn)上述的發(fā)明目 的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案:一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的變電站可視化投運方法，包括如下步驟:對變電站進(jìn)行建模并生成變電站三維設(shè)備場景；加載所述變電站三維設(shè)備場景，搜索充電拓?fù)涔?jié)點電氣連接，生成變電站充電拓?fù)淠Ｐ?；分析所述變電站充電拓?fù)淠Ｐ停瑢崟r計算在充電過程繪制的正在充電拓?fù)涔?jié)點集合；動態(tài)繪制所述正在充電拓?fù)涔?jié)點集合的充電鏈路，展現(xiàn)充電過程。其中較優(yōu)地，所述對變電站進(jìn)行建模并生成變電站三維設(shè)備場景的步驟進(jìn)一步包括:對變電站中各個設(shè)備及其部件創(chuàng)建三維模型并導(dǎo)出三維模型文件；加載三維模型文件生成與真實場景相符合的三維設(shè)備場景；綁定三維設(shè)備模型和設(shè)備狀態(tài)實時數(shù)據(jù)記錄。
其中較優(yōu)地，所述加載所述電站三維設(shè)備場景，搜索充電拓?fù)涔?jié)點電氣連接，生成變電站充電拓?fù)淠Ｐ偷牟襟E進(jìn)一步包括:I)遍歷變電站實際場景中的所有電力設(shè)備和電氣接線，生成變電站充電拓?fù)涔?jié)點集合;2)搜索充電拓?fù)涔?jié)點相鄰連通的充電拓?fù)涔?jié)點，建立充電拓?fù)涔?jié)點的連接關(guān)系；3)按步驟2)搜索所有充電拓?fù)涔?jié)點電氣連接，生成充電拓?fù)淠Ｐ?。其中較優(yōu)地，所述搜索充電拓?fù)涔?jié)點相鄰連通的充電拓?fù)涔?jié)點，建立充電拓?fù)涔?jié)點的連接關(guān)系的步驟進(jìn)一步包 括:(a)遍歷充電拓?fù)涔?jié)點設(shè)備模型的各頂點，計算出所有充電拓?fù)涔?jié)點外包立方體的中心點坐標(biāo)和長、寬、高；(b)判斷當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點的外包立方體是否與其他充電拓?fù)涔?jié)點的外包立方體有相交，如果有相交，得到與該充電拓?fù)涔?jié)點的外包立方體相交關(guān)系的充電拓?fù)涔?jié)點子集合，如果沒有相交，返回繼續(xù)搜索下一個充電拓?fù)涔?jié)點的外包立方體；(c)針對充電拓?fù)涔?jié)點子集合，進(jìn)一步精確判斷該充電拓?fù)涔?jié)點中電力設(shè)備模型和電氣接線模型之間的電氣連接關(guān)系；(d)按步驟(C)搜索充電拓?fù)涔?jié)點子集合中所有充電拓?fù)涔?jié)點相鄰連通的充電拓?fù)涔?jié)點，建立當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點和與之相鄰連通充電拓?fù)涔?jié)點的連接關(guān)系。其中較優(yōu)地，所述分析所述變電站充電拓?fù)淠Ｐ?，實時計算在充電過程繪制的正在充電拓?fù)涔?jié)點集合的步驟進(jìn)一步包括:采用遞歸訪問的方法，找出變電站充電拓?fù)淠Ｐ椭兴姓诔潆姷某潆娡負(fù)涔?jié)點，并將其加入正在充電拓?fù)涔?jié)點集合。其中較優(yōu)地，所述采用遞歸訪問的方法進(jìn)一步包括:遞歸訪問的起始充電拓?fù)涔?jié)點為充電的起始電源點；如果當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點已經(jīng)訪問過,對該充電拓?fù)涔?jié)點不做處理；如果當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點未訪問過并且已經(jīng)完成充電過程繪制，繼續(xù)遞歸訪問前充電拓?fù)涔?jié)點的相鄰充電拓?fù)涔?jié)點；如果當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點未訪問過并且正在進(jìn)行充電過程繪制，對前充電拓?fù)涔?jié)點不做處理；如果當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點未訪問過并且不滿足上述條件，那么設(shè)置充電過程標(biāo)志，將前充電拓?fù)涔?jié)點加入正在充電拓?fù)涔?jié)點集合。其中較優(yōu)地，所述動態(tài)繪制所述正在充電拓?fù)涔?jié)點集合的充電鏈路，展現(xiàn)充電過程的步驟進(jìn)一步包括:按照不同設(shè)備類型完成動態(tài)繪制正在充電拓?fù)涔?jié)點集合的充電鏈路，具體包括，對于電力設(shè)備類充電拓?fù)涔?jié)點動態(tài)繪制，將電力設(shè)備及其子部件的三維渲染模式切換為充電指示色的顏色渲染方式，對電力設(shè)備及其子部件進(jìn)行動態(tài)繪制，設(shè)置充電過程完成標(biāo)志；對于電氣接線類充電拓?fù)涔?jié)點動態(tài)繪制，判斷該電氣接線類充電拓?fù)涔?jié)點是否已經(jīng)動態(tài)繪制完畢，如果已經(jīng)完成動態(tài)繪制，則設(shè)置充電過程完成標(biāo)志，如果未完成動態(tài)繪制，則返回繼續(xù)對該電氣接線類充電拓?fù)涔?jié)點進(jìn)行充電過程繪制，直至充電過程繪制完畢。
本發(fā)明所提供的變電站可視化投運方法，通過變電站的三維實景沙盤再現(xiàn)變電站投運的現(xiàn)場實景，可以準(zhǔn)確、逼真地反映現(xiàn)場設(shè)備及環(huán)境的工作狀態(tài)，形象直觀地演示投運充電過程，方便用戶全方面多角度地查看現(xiàn)場設(shè)備。


圖1是本發(fā)明中生成變電站充電拓?fù)淠Ｐ偷牧鞒淌疽鈭D；圖2是繪制拓?fù)涔?jié)點集合充電鏈路展現(xiàn)充電過程的流程示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明提供一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的變電站可視化投運方法，包括:按照變電站的實際場景對變電站進(jìn)行三維建模并生成變電站三維設(shè)備場景；加載該變電站三維設(shè)備場景，搜索三維設(shè)備場景中的充電拓?fù)涔?jié)點電氣連接關(guān)系，生成變電站充電拓?fù)淠Ｐ停环治鲈撟冸娬境潆娡負(fù)淠Ｐ?，實時計算在充電過程繪制的正在充電拓?fù)涔?jié)點集合；動態(tài)繪制充電拓?fù)涔?jié)點集合中各充電拓?fù)涔?jié)點的充電鏈路，展現(xiàn)充電過程。下面對該變電站可視化投運方法展開詳細(xì)的說明。在對變電站建模并生成變電站三維設(shè)備場景的過程中，三維設(shè)備子部件模型是構(gòu)建變電站三維設(shè)備場景的基本單位，多個三維設(shè)備子部件模型可構(gòu)建成一個三維設(shè)備對象，多個三維設(shè)備對象構(gòu)建成變電站三維設(shè)備場景。為了使基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建的三維變電站同物理世界中的變電站保持電氣狀態(tài)一致，本發(fā)明中將與設(shè)備狀態(tài)參數(shù)相關(guān)的設(shè)備子部件均創(chuàng)建三維模型，例如變壓器設(shè)備對象的油溫油位表子部件、開關(guān)刀閘設(shè)備的接地線子部件等。三維設(shè)備對象和實際場景中的設(shè)備對象一一對應(yīng)，實際場景中的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)實時保存在電網(wǎng)的設(shè)備狀態(tài)實時數(shù)據(jù)庫中，三維設(shè)備對象可以通過網(wǎng)絡(luò)從設(shè)備狀態(tài)實時數(shù)據(jù)庫中讀取相關(guān)的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。三維設(shè)備對象主要包括電力設(shè)備對象和電力設(shè)備之間的電氣接線對象，電力設(shè)備對象和電力設(shè)備之間的電氣接線對象相互連接構(gòu)成三維虛擬變電站。在變電站三維設(shè)備場景中，每個`電力設(shè)備由多個設(shè)備子部件組成。設(shè)備子部件類型包括普通靜態(tài)部件、狀態(tài)指示部件和設(shè)備接線部件。其中普通靜態(tài)部件是在應(yīng)用中外觀和位置不發(fā)生變化的部件，例如電力設(shè)備主體、絕緣瓷瓶等。狀態(tài)指示部件是用于指示開關(guān)和刀閘分和狀態(tài)的部件，例如開關(guān)分合指示器、刀閘臂、地刀臂等。當(dāng)開關(guān)或刀閘的分合狀態(tài)發(fā)生變化時，該類狀態(tài)指示部件以動畫的形式顯示分合狀態(tài)。設(shè)備接線部件主要為接線端子部件，用于電力設(shè)備和電氣接線的連接。對變電站中的設(shè)備模型建?？梢赃x用現(xiàn)有的成熟商用建模工具，例如三維建模軟件3DSMax等。對變電站建模并生成三維變電站巡視場景的步驟具體包括:I)利用三維建模軟件，根據(jù)實際場景中各電力設(shè)備的外觀規(guī)格、從電力設(shè)備的各個角度現(xiàn)場拍攝的照片等數(shù)據(jù)資料，對變電站中各個電力設(shè)備及其部件創(chuàng)建三維模型并導(dǎo)出三維模型文件。2 )加載三維模型文件到三維變電站場景中生成設(shè)備部件對象，然后將設(shè)備部件對象組裝為三維設(shè)備對象，并利用移動、旋轉(zhuǎn)和縮放等編輯方法，將三維設(shè)備對象擺放在正確的空間位置，生成和真實場景相符合的三維設(shè)備場景。
3)綁定三維設(shè)備對象和數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)實時數(shù)據(jù)記錄，將該條設(shè)備記錄的ID作為三維設(shè)備對象從設(shè)備狀態(tài)實時數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)的查詢關(guān)鍵字。為了模擬變電站按照真實線路投運的過程，需要按照變電站的實際拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建三維虛擬變電站拓?fù)淠Ｐ汀ＨS虛擬變電站拓?fù)淠Ｐ褪怯啥鄠€拓?fù)涔?jié)點組成的拓?fù)涔?jié)點集合。每個拓?fù)涔?jié)點的屬性包括對應(yīng)的電力設(shè)備或電氣接線對象、該拓?fù)涔?jié)點相鄰連接的其他拓?fù)涔?jié)點集合。本發(fā)明采用基于無向圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來構(gòu)建三維虛擬變電站拓?fù)淠Ｐ?。如圖1所示，加載變電站三維設(shè)備場景，搜索充電拓?fù)涔?jié)點電氣連接，生成變電站充電拓?fù)淠Ｐ偷牟襟E具體包括如下:I)遍歷變電站實際場景中的所有電力設(shè)備和電氣接線，生成變電站充電拓?fù)涔?jié)點售。
在本發(fā)明中，按照不同的設(shè)備類型生成相應(yīng)的充電拓?fù)涔?jié)點。例如，電力設(shè)備生成電力設(shè)備充電拓?fù)涔?jié)點；電氣接線生成電氣接線充電拓?fù)涔?jié)點。在變電站實際場景中，由于絕緣類設(shè)備無法充電，本發(fā)明中不生成充電拓?fù)涔?jié)點。電力設(shè)備按照電壓等級分為于低壓等級電力設(shè)備和高壓等級電力設(shè)備，不同電壓等級的電力設(shè)備分別生成相應(yīng)的充電拓?fù)涔?jié)點。例如，對于低壓等級電力設(shè)備，由于低壓等級電力設(shè)備不分相，每個低壓等級電力設(shè)備和相應(yīng)的連接對象生成一個充電拓?fù)涔?jié)點并加入變電站拓?fù)淠Ｐ?；對于高壓等級電力設(shè)備，應(yīng)該考慮聞壓等級電力設(shè)備和電氣接線存在A、B、C 二相,可以將同一聞壓等級電力設(shè)備不同相的電力設(shè)備或電氣接線對象納入同一充電拓?fù)涔?jié)點并加入變電站拓?fù)淠Ｐ?。合并上述充電拓?fù)涔?jié)點得到充電拓?fù)涔?jié)點集合。2)為充電拓?fù)淠Ｐ椭械拿總€充電拓?fù)涔?jié)點進(jìn)行拓?fù)湎嚓P(guān)搜索，分別得到與每個充電拓?fù)涔?jié)點相連通的充電拓?fù)涔?jié)點集合，建立充電拓?fù)涔?jié)點之間的連接關(guān)系。本發(fā)明中，根據(jù)變電站的實際場景，搜索充電拓?fù)涔?jié)點相鄰的充電拓?fù)涔?jié)點，找出每個充電拓?fù)涔?jié)點相鄰連通的充電拓?fù)涔?jié)點，建立充電拓?fù)涔?jié)點與之相鄰連通的充電拓?fù)涔?jié)點之間的連接關(guān)系。為了提高搜索效率，本步驟采用了外包立方體相交預(yù)搜索算法和拓?fù)溥B通搜索算法相結(jié)合的方法，具體說明如下:(a)選定某個充電拓?fù)涔?jié)點進(jìn)行拓?fù)溥B接搜索，首先進(jìn)行外包立方體相交預(yù)搜索，需要得到該節(jié)點的外包立方體的信息，方法是遍歷該充電拓?fù)涔?jié)點對應(yīng)設(shè)備對象的各頂點坐標(biāo)，計算出該充電拓?fù)涔?jié)點外包立方體的中心點坐標(biāo)和長、寬、高。本發(fā)明通過遍歷該充電拓?fù)涔?jié)點設(shè)備對象所有的頂點坐標(biāo)得到當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點的外包立方體。假設(shè)當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點外包立方體在X、Y、Z軸的最大和最小坐標(biāo)(即Xmin, Xmax, Ymin, Ymax, Zmin, Zmax)。則外包立方體的八個頂點的三維坐標(biāo)分另1J 為(Xmin, Ymin, Zmin)、(Xmin, Ymax, Zmin)、(Xmax, Ymin, Zmin)、(Xmax, Ymax, Zmin)、(Xmin, Ymin, Zmax)、(Xmin, Ymax, Zmax)、(Xmax, Ymin, Zmax)、(Xmax, Ymax, Zmax)。該充電拓?fù)涔?jié)點外包立方體的中心點坐標(biāo)為((Xmin+Xmax)/2, (Ymin+Ymax) /2, (Zmin+Zmax)/2)。該充電拓?fù)涔?jié)點外包立方體的長、寬、高分別為(Xmax — Xmin)、(Ymax — Ymin)、(Zmax —Zmin)。該充電拓?fù)涔?jié)點外包立方體的最小邊長為長、寬、高的最小值。(b)將該拓?fù)涔?jié)點的外包立方體與其他充電拓?fù)涔?jié)點依次進(jìn)行相交測試，如果相交，則將測試節(jié)點加入該拓?fù)涔?jié)點的外包立方體相交的充電拓?fù)涔?jié)點子集合；測試完畢后，如果該拓?fù)涔?jié)點的外包立方體相交的拓?fù)涔?jié)點子集合為空，則表明沒有拓?fù)涔?jié)點和該拓?fù)涔?jié)點相連接，返回步驟a繼續(xù)下一拓?fù)涔?jié)點的拓?fù)渌阉?；如果外包立方體相交的拓?fù)涔?jié)點子集合不為空，則繼續(xù)進(jìn)行步驟c進(jìn)行進(jìn)一步相交判斷。結(jié)合圖1所示，下面以充電拓?fù)涔?jié)點a的外包立方體A與充電拓?fù)涔?jié)點b的外包立方體B之間的相交關(guān)系為例，對當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點與其他充電拓?fù)涔?jié)點的外包立方體是否有相交的判斷方法進(jìn)行具體的說明:根據(jù)外包立方體A和外包立方體B的X、Y、Z軸的最大和最小坐標(biāo)，按照步驟(a)依次計算出外包立方體A的八個頂點到外包立方體B中心點的距離，如果外包立方體A的某一頂點和外包立方體B中心點的距離小于外包立方體B的最小邊長的一半，則可判定該頂點包含在外包立方體B中，S卩外包立方體A和外包立方體B相交；反向依次得到外包立方體B的八個頂點到外包立方體A中心點的距離，如果外包立方體B的某一頂點和外包立方體A中心點的距離小于外包立方體A的最小邊長的一半，則可判定該頂點包含在外包立方體A中，S卩外包立方體A和外包立方體B相交；如果上述條件均不滿足，則可判定外包立方體A和外包立方體B不相交。(c)針對上述通過外包立方體相交判斷算法得到的充電拓?fù)涔?jié)點子集合,進(jìn)一步判斷并最終確定與該拓?fù)涔?jié)點具有電氣連接關(guān)系的拓?fù)涔?jié)點集合。本步驟針對步驟(b)得到的外包立方體相交的充電拓?fù)涔?jié)點子集合，依次進(jìn)行進(jìn)一步相交測試，如果相交，則測試拓?fù)涔?jié)點加入具有電力連接關(guān)系的拓?fù)涔?jié)點集合。在變電站中，電力設(shè)備之間的電氣連接主要分為如下三種:電氣接線和電氣接線之間的電氣連接、電氣接線和電力設(shè)備之間的電氣連接、電力設(shè)備和電力設(shè)備之間的電氣連接。下面以電氣接線A、電氣接線B、電力設(shè)備A、電力設(shè)備B之間的電氣連接關(guān)系為例，在虛擬變電站的三維設(shè)備模型中，對電氣接線模型A、電氣接線模型B、電力設(shè)備模型A、電力設(shè)備模型B之間的電氣連接的判 斷方法做詳細(xì)的說明:如果電氣接線模型A的兩個端點之一和電氣接線模型B的兩個端點之一的空間距離小于指定的距離閾值，則電氣接線模型A和電氣接線模型B的電氣連接相交；如果電氣接線模型A的兩個端點之一和電氣接線模型B的兩個端點之一的空間距離不小于指定的距離閾值，則電氣接線模型A和電氣接線模型B可判定為電氣連接不相交。如果電氣接線模型A的兩個端點之一和電力設(shè)備模型B的任一接線端子部件的中心距離小于指定的距離閾值，則判斷如果電氣接線模型A和電力設(shè)備模型B的電氣連接相交；如果電氣接線模型A的兩個端點之一和電力設(shè)備模型B的任一接線端子部件的中心距離不小于指定的距離閾值；則電氣接線模型A和電力設(shè)備模型B可判定為電氣連接不相交。如果電力設(shè)備模型A的任一接線端子部件和電力設(shè)備模型B的任一接線端子部件的中心距離小于指定的距離閾值，則電力設(shè)備模型A和電力設(shè)備模型B的電氣連接相交；如果電力設(shè)備模型A的任一接線端子部件和電力設(shè)備模型B的任一接線端子部件的中心距離不小于指定的距離閾值，則電力設(shè)備模型A和電力設(shè)備模型B可判定為電氣連接不相交。(d)搜索充電拓?fù)涔?jié)點子集合中所有充電拓?fù)涔?jié)點相鄰連通的充電拓?fù)涔?jié)點，建立當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點和與之相鄰連通的充電拓?fù)涔?jié)點的連接關(guān)系。3)搜索所有充電拓?fù)涔?jié)點電氣連接，生成充電拓?fù)淠Ｐ?。判斷充電拓?fù)涔?jié)點集合中所有充電拓?fù)涔?jié)點是否已經(jīng)搜索完畢。如果沒有搜索完畢，按照上述步驟2)描述的步驟，對充電拓?fù)涔?jié)點集合中所有未搜索的充電拓?fù)涔?jié)點進(jìn)行搜索，直至搜索所有充電拓?fù)涔?jié)點后完畢。搜索完畢后即可生成變電站充電拓?fù)淠Ｐ?。變電站投運過程主要是從老變電站到新變電站，各個設(shè)備逐步帶電(例如變壓器充電、母線充電、電氣接線線路進(jìn)行充電)直至整個變電站投入運行的過程。如圖2所示，為了滿足變電站投運前和投運期間的各項工作要求，更好地演示投運方案和投運過程，本發(fā)明在分析變電站充電拓?fù)淠Ｐ偷幕A(chǔ)上，實時計算在充電過程繪制的正在充電拓?fù)涔?jié)點集合，通過變電站的三維實景沙盤逼真再現(xiàn)變電站投運的現(xiàn)場實景。本發(fā)明結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通訊，從電網(wǎng)的設(shè)備狀態(tài)實時數(shù)據(jù)庫中采集各個電源點的狀態(tài)，通過同步變電站現(xiàn)場實景中各電力設(shè)備和電氣接線的狀態(tài)，動態(tài)繪制充電鏈路，模擬再現(xiàn)變電站的充電過程。在動態(tài)繪制充電鏈路時，通過對變電站充電拓?fù)淠Ｐ偷木W(wǎng)絡(luò)分析，實時計算出當(dāng)前充電過程繪制的充電拓?fù)涔?jié)點并設(shè)置三維渲染模式。下面對分析變電站充電拓?fù)淠Ｐ?，實時計算在充電過程繪制的正在充電拓?fù)涔?jié)點集合的步驟做詳細(xì)的說明:本發(fā)明采用遞歸訪問的方式，計算當(dāng)前正在進(jìn)行的充電過程動態(tài)繪制的拓?fù)涔?jié)點。遞歸訪問的起始充電拓?fù)涔?jié)點為充電的起始電源點，遞歸訪問充電拓?fù)涔?jié)點的處理分為以下幾種情況:如果當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點已經(jīng)訪問過，對該充電拓?fù)涔?jié)點不做任何處理；如果當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點未訪問過并且已經(jīng)完成充電過程繪制，繼續(xù)遞歸訪問該充電拓?fù)涔?jié)點的相鄰充電拓?fù)涔?jié)點；如果當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點未訪問過并且正在進(jìn)行充電過程繪制，對該充電拓?fù)涔?jié)點不做任何處理；如果當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點未訪問過并且不滿足上述條件，那么設(shè)置充電過程標(biāo)志，將該充電拓?fù)涔?jié)點加入正在充電拓?fù)涔?jié)點集合。如果該正在充電的充電拓?fù)涔?jié)點是電氣接線類充電拓?fù)涔?jié)點，需要判斷該電氣接線充電拓?fù)涔?jié)點充電的方向是否與電氣接線的頂點次序相同，如果該電氣接線充電拓?fù)涔?jié)點充電的方向是否與電氣接線的頂點次序不相同，反轉(zhuǎn)該充電拓?fù)涔?jié)點對應(yīng)的電氣接線的頂點。采用上述遞歸訪問的方式，找出變電站充電拓?fù)淠Ｐ椭兴姓诔潆姷某潆娡負(fù)涔?jié)點，并將其加入正在充電拓?fù)涔?jié)點集合，以待動態(tài)繪制充電鏈路。如圖2所示，本發(fā)明采用動態(tài)過程著色的方式動態(tài)繪制充電鏈路，模擬展示變電站投運過程中為母線和線路進(jìn)行充電的過程。當(dāng)充電開始后，沿著充電電流的流動方向，采用三維充電指示色對場景中已經(jīng)充電的設(shè)備模型和已充電的設(shè)備部件模型進(jìn)行著色和渲染。實時繪制三維畫面中 的每一幀，對正在充電拓?fù)涔?jié)點集合中的充電拓?fù)涔?jié)點進(jìn)行充電過程繪制，通過系列幀的繪制，展示出線路的充電過程。下面對動態(tài)繪制正在充電拓?fù)涔?jié)點集合的充電鏈路，展現(xiàn)充電過程的步驟做詳細(xì)的說明:如圖2所示，動態(tài)繪制充電節(jié)點主要分電力設(shè)備類充電拓?fù)涔?jié)點動態(tài)繪制和電氣接線類充電拓?fù)涔?jié)點動態(tài)繪制。對于電力設(shè)備類充電拓?fù)涔?jié)點動態(tài)繪制，將電力設(shè)備及其子部件的三維渲染模式切換為充電指示色的顏色渲染方式，然后設(shè)置充電過程完成標(biāo)志即可。對于電氣接線類充電拓?fù)涔?jié)點動態(tài)繪制，在每一系列幀中，首先判斷該電氣接線類充電拓?fù)涔?jié)點是否已經(jīng)動態(tài)繪制完畢，如果已經(jīng)完成動態(tài)繪制，則設(shè)置充電過程完成標(biāo)志；如果未完成動態(tài)繪制，則繼續(xù)計算出當(dāng)前接線中已經(jīng)充電的模型部分并設(shè)置為充電指示色的渲染方式。重復(fù)上述處理方式，直至充電過程繪制完畢。本發(fā)明以動畫的方式形象直觀展示出變電站的投運過程，能夠更加準(zhǔn)確、逼真地反映現(xiàn)場設(shè)備及環(huán)境的狀態(tài)。上面對本發(fā)明所提供的基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的變電站可視化投運方法進(jìn)行了詳細(xì)的說明。對本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實質(zhì)精神的前提下對它所做的任何顯而易見的 改動，都將構(gòu)成對本發(fā)明專利權(quán)的侵犯，將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。
權(quán)利要求
1.一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的變電站可視化投運方法，其特征在于包括如下步驟: 對變電站進(jìn)行建模并生成變電站三維設(shè)備場景； 加載所述變電站三維設(shè)備場景，搜索充電拓?fù)涔?jié)點電氣連接，生成變電站充電拓?fù)淠Ｐ停? 分析所述變電站充電拓?fù)淠Ｐ?，實時計算在充電過程繪制的正在充電拓?fù)涔?jié)點集合； 動態(tài)繪制所述正在充電拓?fù)涔?jié)點集合的充電鏈路，展現(xiàn)充電過程。
2.如權(quán)利要求1所述的變電站可視化投運方法，其特征在于所述對變電站進(jìn)行建模并生成變電站三維設(shè)備場景的步驟進(jìn)一步包括: 對變電站中各個設(shè)備及其部件創(chuàng)建三維模型并導(dǎo)出三維模型文件； 加載所述三維模型文件，生成與真實場景相符合的三維設(shè)備場景； 綁定三維設(shè)備模型和設(shè)備狀態(tài)實時數(shù)據(jù)記錄。
3.如權(quán)利要求1所述的變電站可視化投運方法，其特征在于加載所述變電站三維設(shè)備場景，搜索充電拓?fù)涔?jié)點電氣連接，生成變電站充電拓?fù)淠Ｐ偷牟襟E進(jìn)一步包括: 1)遍歷變電站實際場景中的所有電力設(shè)備和電氣接線，生成變電站充電拓?fù)涔?jié)點集合； 2)搜索充電拓?fù)涔?jié)點相鄰連通的充電拓?fù)涔?jié)點，建立充電拓?fù)涔?jié)點的連接關(guān)系； 3)按步驟2)搜索所有充電拓?fù)涔?jié)點電氣連接，生成充電拓?fù)淠Ｐ汀?br> 4.如權(quán)利要求3所述的變電站可視化投運方法，其特征在于，所述搜索充電拓?fù)涔?jié)點相鄰連通的充電拓?fù)涔?jié)點，建立充電拓?fù)涔?jié)點的連接關(guān)系的步驟進(jìn)一步包括: (a)遍歷充電拓?fù)涔?jié)點設(shè)備模型的各頂點，計算出所有充電拓?fù)涔?jié)點外包立方體的中心點坐標(biāo)和長、寬、高； (b)判斷當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點的外包立方體是否與其他充電拓?fù)涔?jié)點的外包立方體有相交，如果有相交，得到與該充電拓?fù)涔?jié)點的外包立方體相交關(guān)系的充電拓?fù)涔?jié)點子集合，如果沒有相交，返回繼續(xù)搜索下一個充電拓?fù)涔?jié)點的外包立方體； (c)針對充電拓?fù)涔?jié)點子集合，進(jìn)一步判斷該充電拓?fù)涔?jié)點中電力設(shè)備模型和電氣接線模型之間的電氣連接關(guān)系； Cd)按步驟(C)搜索充電拓?fù)涔?jié)點子集合中所有與充電拓?fù)涔?jié)點相鄰連通的充電拓?fù)涔?jié)點，建立當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點和與之相鄰連通充電拓?fù)涔?jié)點的連接關(guān)系。
5.如權(quán)利要求1所述的變電站可視化投運方法，其特征在于分析所述變電站充電拓?fù)淠Ｐ?，實時計算在充電過程繪制的正在充電拓?fù)涔?jié)點集合的步驟進(jìn)一步包括: 采用遞歸訪問的方法，找出變電站充電拓?fù)淠Ｐ椭兴姓诔潆姷某潆娡負(fù)涔?jié)點，并將其加入正在充電拓?fù)涔?jié)點集合。
6.如權(quán)利要求5所述的變電站可視化投運方法，其特征在于所述采用遞歸訪問的方法進(jìn)一步包括: 遞歸訪問的起始充電拓?fù)涔?jié)點為充電的起始電源點； 如果當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點已經(jīng)訪問過，對該充電拓?fù)涔?jié)點不做處理； 如果當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點未訪問過并且已經(jīng)完成充電過程繪制，繼續(xù)遞歸訪問當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點的相鄰充電拓?fù)涔?jié)點； 如果當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點未訪問過并且正在進(jìn)行充電過程繪制，對當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點不做處理； 如果當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點未訪問過并且不滿足上述條件，那么設(shè)置充電過程標(biāo)志，將當(dāng)前充電拓?fù)涔?jié)點加入正在充電拓?fù)涔?jié)點集合。
7.如權(quán)利要求1所述的變電站可視化投運方法，其特征在于動態(tài)繪制所述正在充電拓?fù)涔?jié)點集合的充電鏈路，展現(xiàn)充電過程的步驟進(jìn)一步包括: 對于電力設(shè)備類充電拓?fù)涔?jié)點動態(tài)繪制，將電力設(shè)備及其子部件的三維渲染模式切換為充電指示色的顏色渲染方式，對電力設(shè)備及其子部件進(jìn)行動態(tài)繪制，設(shè)置充電過程完成標(biāo)志； 對于電氣接線類充電拓?fù)涔?jié)點動態(tài)繪制，判斷該電氣接線類充電拓?fù)涔?jié)點是否已經(jīng)動態(tài)繪制完畢，如果已經(jīng)完成動態(tài)繪制，則設(shè)置充電過程完成標(biāo)志，如果未完成動態(tài)繪制，則返回繼續(xù)對該電氣接 線類充電拓?fù)涔?jié)點進(jìn)行充電過程繪制，直至充電過程繪制完畢。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的變電站可視化投運方法，包括對變電站進(jìn)行建模并生成變電站三維設(shè)備場景；加載所述電站三維設(shè)備場景，搜索充電拓?fù)涔?jié)點電氣連接，生成變電站充電拓?fù)淠Ｐ?；分析所述變電站充電拓?fù)淠Ｐ?，實時計算在充電過程繪制的正在充電拓?fù)涔?jié)點集合；動態(tài)繪制所述正在充電拓?fù)涔?jié)點集合的充電鏈路，展現(xiàn)充電過程。本發(fā)明準(zhǔn)確、逼真地反映現(xiàn)場設(shè)備及環(huán)境的狀態(tài)，形象直觀地演示投運充電過程，方便用戶全方面多角度地查看現(xiàn)場設(shè)備。
文檔編號G06T17/00GK103226841SQ20121050055
公開日2013年7月31日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者王蘭香, 趙自剛, 楊立波, 習(xí)新魁, 王國平, 趙春雷, 潘正魁, 吳海宏, 王炎軍, 王拓 申請人:北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司, 河北省電力公司, 國家電網(wǎng)公司