一种高压柜二次电缆的三维模型程序化生成方法技术

一种高压柜二次电缆的三维模型程序化生成方法，属变电站设备管理领域。包括获得高压柜接线端子图，以“从到”关系表形式保存连接关系；将接线端子图中图元与三维模型一一对应，赋予每一个元器件三维模型的端子以编号；在高压柜三维模型中设置布线路径；将两个端子间接线的问题转化为两点之间通过多叉树寻路问题；应用多叉树寻路算法，找到待接线的两个端子之间的接线路径；按照顺序将途经点用三维线段连接，生成任意两个端点间的二次电缆三维模型；重复上述步骤，即可实现高压柜内全部二次电缆三维模型的程序化生成。其利用高压柜接线端子图与主体结构三维模型，实现了柜内二次电缆的程序化生成，大大提高了高压柜三维建模的整体工作效率。工作效率。工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高压柜二次电缆的三维模型程序化生成方法


[0001]本专利技术属于变电站设备管理领域，尤其涉及一种用于高压柜二次电缆的三维模型程序化生成方法。

技术介绍

[0002]伴随着数字化转型以及数字孪生技术的应用，电力系统中开始构建大量的设备三维模型，三维模型的应用价值愈发凸显。
[0003]在电力领域，由于三维模型应用时间短，电力设备的三维建模技术尚不够成熟，主要表现在：
[0004]1)主要依靠人工建模，建模效率低、成本高；
[0005]2)受到建模效率的制约，所构建的模型颗粒度粗，仅能大规模构造大型电力设备、设施主体结构的三维模型，对内部结构、二次电缆等无法顾及。
[0006]为了解决上述问题，行业内多家公司、科研单位开展了电力设备自动化、程序化三维建模的研究，主要研究方向是大型电力设备主体结构、外观的自动建模，采用模型库实现输变电工程的参数化建模，对设备内二次电缆的程序化生成鲜见研究。
[0007]通过高压柜分配电能是目前电力系统配电网络的主要方式，仅从数量上看，高压柜占据了变电站设备的主要部分，因此也是未来构建电力系统元宇宙的主要部分。而高压柜又是一种高度集成化的设备，柜体内包含了间隔内的全部一二次部件，其中二次电缆约有数百条，在构建三维模型时，占据了建模工作量的百分之七十以上。
[0008]由于设备内部的二次电缆是电力设备的重要组成部分，关乎设备控制、信号、电源等重要功能，对后续应用来说是必须要构建的重要部分，其缺失将极大的影响未来电力设备三维模型的价值，限制了模型的应用范围。特别是对高压柜类设备，集成度高，内部包含大量二次电缆，二次电缆占该类设备单体三模建模工作量的百分之七十以上。
[0009]针对目前变电站高压柜三维建模缺少二次电缆的程序化建模方法，人工建模效率低、成本高的问题，迫切需要一种高压柜二次电缆的三维模型程序化生成方法。
[0010]实现高压柜二次电缆的三维模型程序化生成的主要意义在于：
[0011]1)可以极大地提高电力设备完整三维建模的效率，降低成本；
[0012]2)能够补齐电力设备程序化建模的技术短板；
[0013]3)电力系统内现已大规模构建了变电站一次设备外壳、主要结构的三维模型，如果能实现设备内二次电缆的程序化生成，二次电缆将成为上述模型的重要补充，从而实现更为完整的功能。

技术实现思路

[0014]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高压柜二次电缆的三维模型程序化生成方法。针对目前变电站高压柜三维建模缺少二次电缆的程序化建模方法，人工建模效率低、成本高的问题，本技术方案在具备高压柜柜体三维模型以及二次接线图的前提下，利用高
压柜接线端子图与主体结构三维模型，实现了柜内二次电缆的程序化生成，大大提高了高压柜三维建模的整体工作效率。
[0015]本专利技术的技术方案是：提供一种高压柜二次电缆的三维模型程序化生成方法，其特征是：
[0016]1)获得高压柜接线端子图，从接线端子图读取元件编号、端子编号以及端子与端子之间的连接关系，以“从到”关系表的形式保存连接关系；
[0017]2)将接线端子图中的图元与三维模型一一对应，并赋予每一个元器件三维模型的端子以编号；
[0018]3)在高压柜三维模型中设置布线路径；
[0019]4)将布线路径描述为一系列相关联的点的集合，将这一集合中的点及其相互关系以多叉树的形式表达，将两个端子间接线的问题转化为两点之间通过多叉树寻路的问题；
[0020]5)应用多叉树寻路算法，找到待接线的两个端子之间的接线路径；
[0021]6)按照顺序将途经点用三维线段连接，即可生成任意两个端点间的二次电缆三维模型；
[0022]最后，对高压柜中的所有端子点重复上述步骤，即可实现高压柜内全部二次电缆三维模型的程序化生成。
[0023]具体的，在步骤1)中，通过人工识图或图像识别的方式，从接线端子图中提取端子与端子之间的连接关系，将这样的连接关系以“从到”关系表的形式进行保存，构成后续步骤中电缆三维模型生成算法所需要读取的数据库。
[0024]进一步的，在步骤2)中，将二维形式的接线端子图中图元的信息映射至三维空间，使得三维模型中存在与图元、端子一一对应的三维模型，并且采用程序可是别的唯一编号表达，为后续程序化生成电缆三维模型做准备。
[0025]具体的，在步骤3)中，将布线路径中一条线段的两个端点，存为一个“键值对”，通过遍历所有键值对，即可识别出三维空间中布线路径的全貌。
[0026]进一步的，在步骤4)中，将高压柜中二次电缆的所有布线路径表达为一个多叉树，将二次电缆的程序化生成问题转换为通过多叉树寻路问题，即寻找多叉树中任意两点间的唯一通道。
[0027]具体的，在步骤5)中，赋予每一个端子点三维坐标，通过求端子点到所有线段距离，找到距离最近的线段，然后由该端子点向该线段做垂线，垂足即位切入点，该切入点即可建立起端子点与多叉树端点的联系，从而找到了多叉树寻路的起点及终点；然后应用多叉树寻路算法，即可找到一条唯一的通道。
[0028]进一步的，在步骤6)中，按照顺序逐一连接多叉树寻路的起点及终点，即可形成一个个线段，这一个个线段即可组合为三维空间中的二次电缆，对高压柜中所有端子重复本步骤，即可获得每一端子对应的二次电缆路径序列。
[0029]本专利技术技术方案所述高压柜二次电缆的三维模型程序化生成方法，利用高压柜接线端子图与主体结构三维模型，将接线端子图描述的各个元件间的连接情况转化为“从到”关系表；将高压柜中二次电缆的所有布线路径表达为一个多叉树，建立起端子点与多叉树端点的联系，将接线端子图中包含的全部元件、端子与三维模型对应；采用多叉树寻路算法，对高压柜中的所有端子，获得每一端子对应的二次电缆路径序列；根据高压柜通用布线
规则，在三维空间中设置布线路径；实现了柜内全部二次电缆三维模型的程序化生成。
[0030]与现有技术比较，本专利技术的优点是：
[0031]1.本专利技术的技术方案，利用高压柜接线端子图与主体结构三维模型，实现了柜内二次电缆的程序化生成，将高压柜三维建模效率整体提高一倍以上；
[0032]2.由于高压柜柜体、元器件布置可复用性高，而二次电缆的接线方式每一个变电站均不同，较难复用，因此在未来变电站大规模建模时，采用本技术方案，更是可将三维建模效率大幅度提高；
[0033]3.应用本技术方案，在具备高压柜柜体三维模型以及二次接线图的前提下，实现柜内全部二次电缆的三维模型程序化生成；能实现设备内二次电缆的程序化生成，二次电缆将成为第变电站一次设备、主要结构三维模型的重要补充，从而实现更为完整的功能。
附图说明
[0034]图1是本专利技术的实现步骤示意图；
[0035]图2是将端子接线图转换为“从到”关系表的示意图；
[0036]图3是将端子接线图转换为“三维”模型的示意图；
[0037]图4是布线路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压柜二次电缆的三维模型程序化生成方法，其特征是：1)获得高压柜接线端子图，从接线端子图读取元件编号、端子编号以及端子与端子之间的连接关系，以“从到”关系表的形式保存连接关系；2)将接线端子图中的图元与三维模型一一对应，并赋予每一个元器件三维模型的端子以编号；3)在高压柜三维模型中设置布线路径；4)将布线路径描述为一系列相关联的点的集合，将这一集合中的点及其相互关系以多叉树的形式表达，将两个端子间接线的问题转化为两点之间通过多叉树寻路的问题；5)应用多叉树寻路算法，找到待接线的两个端子之间的接线路径；6)按照顺序将途经点用三维线段连接，即可生成任意两个端点间的二次电缆三维模型；最后，对高压柜中的所有端子点重复上述步骤，即可实现高压柜内全部二次电缆三维模型的程序化生成。2.按照权利要求1所述的高压柜二次电缆的三维模型程序化生成方法，其特征是在步骤1)中，通过人工识图或图像识别的方式，从接线端子图中提取端子与端子之间的连接关系，将这样的连接关系以“从到”关系表的形式进行保存，构成后续步骤中电缆三维模型生成算法所需要读取的数据库。3.按照权利要求1所述的高压柜二次电缆的三维模型程序化生成方法，其特征是在步骤2)中，将二维形式的接线端子图中图元的信息映射至三维空间，使得三维模型中存在与图元、端子一一对应的三维模型，并且采用程序可是别的唯一编号表达，为后续程序化生成电缆三维模型做准备。4.按照权利要求1所述的高压柜二次电缆的三维模型程序化生成方法，其特征是在步骤3)中，将布线路径中一条线段的两个端点，存为一个“键值对”，通过遍历所有键值对，即可识别出三维空间中...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵锴，陈冠，沈小军，袁辉，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：