【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统线路建模，具体为一种基于典型工况的线路三维形态模拟方法及系统。
技术介绍
1、电力系统的稳定性和效率依赖于对其组成要素的准确理解和模拟。近年来，随着计算技术和数据处理能力的提升，电力线路的三维形态模拟已成为电力工程领域的一个重要研究方向。传统的二维模拟方法，虽然在某种程度上提供了线路的视觉展示，但在真实地表现线路在复杂环境中的行为方面存在局限性。因此，三维模拟技术的发展成为了解决这一问题的关键。这项技术利用先进的计算模型，结合地理信息系统(gis)、计算机辅助设计(cad)以及其他三维建模工具，以实现更加精确和逼真的电力线路模拟。此外，随着物联网(iot)技术的发展，传感器数据的集成提供了实时监测电力系统状态的可能，这为电力线路的三维模拟提供了更为丰富和实时的数据支持。
2、尽管现有的三维模拟技术在电力线路设计和分析方面取得了进展，但仍存在一些明显的不足。首先，现有技术在整合不同数据源，如电力系统负荷数据、环境数据及传感器数据方面往往较为分散，缺乏一个统一的框架来综合处理这些数据。其次，多物理场数据模型的耦合在许多现有系统中并不充分，导致模拟结果可能无法准确反映复杂工况下的实际情况。此外，现有模拟方法在可视化方面往往不够直观，缺乏有效的工具来展示线路状态随时间的动态变化。针对这些不足，我方专利技术提供了一个综合性的解决方案。通过采集并整合线路基础数据、物理场数据及传感器数据，我方专利技术不仅优化了数据处理流程，还增强了模拟的准确性和实时性。我方专利技术中的多物理场数据模型结合时间和空间关系进行耦
3、随着数据采集技术的不断进步，不同类型的数据集用于线路三维形态模拟，引入更多的物理模型真实地模拟线路的动态行为和响应。
4、典型工况的线路模拟需要大量的数据来进行模拟，且大部分数据不准确导致模型无法反映地形的复杂性和线路负荷的变化，缺少了模型的兼容，导致数据交换和协同的异常，增加了系统的负担和成本。
5、利用多种数据整合形成整体数据集，建立线路形态模拟模型和多物理场数据模型直观地观察线路的形态，利用模型接口兼容多种模型耦合，进行数据交换和协同。
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术解决的技术问题是：现有的线路模拟方法存在准确率低，
3、兼容性低，数据交换和协同易异常，以及增加系统的负担和成本的问题。
4、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于典型工况的线路三维形态模拟方法，包括采集线路基础数据，删除监测处理并合并输出整体数据集；筛选整体数据集构建导线模型、杆塔模型、地线模型，连接接口整合构建线路三维形态模拟模型；调用数据集整合输出物理场数据，根据时间和空间关系进行耦合，构建综合多物理场数据模型；通过线路电力系统负荷数据、传感器温度数据以及数据集中导线数据，输电线路的电力负荷率和热负荷数学模型；构建形态变化趋势图、线路形态热力图，利用时间滑块和硬件设备对可视化界面进行操作。
5、作为本专利技术所述的基于典型工况的线路三维形态模拟方法的一种优选方案，其中：所述采集线路基础数据，删除监测处理并合并输出整体数据集包括输入线路的总长度、杆塔高度、导线类型、导线在各个杆塔的张力值、线路所在地区地理数值、工作条件下气象数据以及线路电力系统负荷数据；
6、所述导线类型包括裸导线、绝缘导线；
7、所述线路所在地区地理数值包括地形起伏、地面高程；
8、所述工作条件下的气象数据包括风速、温度、相对湿度；
9、所述线路电力系统负荷数据包括线路的负荷流量、功率因数；
10、调用线路数据库用于获取线路拓扑结构；
11、通过范围检查和逻辑关系的验证监测并删除线路基础数据的错误值，利用唯一标识符监测并删除重复线路基础数据的记录，匹配不同数据源的线路基础数据并进行字段映射，用于建立线路基础数据关联，根据字段映射，将不同数据源的线路基础数据进行连接合并，用于生成整体的数据集，并利用无线通信技术通过物联网平台传输至线路形态模拟中。
12、作为本专利技术所述的基于典型工况的线路三维形态模拟方法的一种优选方案，其中：所述筛选整体数据集构建导线模型、杆塔模型、地线模型，连接接口整合构建线路三维形态模拟模型包括线路形态模拟筛选数据集中线路所在地区地理数值、输入线路的总长度、杆塔高度以及导线类型确定地理坐标系以及线路在三维坐标系中坐标值，用于建立线路三维形态模拟模型；
13、所述线路三维形态模拟模型包括导线模型、杆塔模型、地线模型并建立三种模型连接关系。
14、作为本专利技术所述的基于典型工况的线路三维形态模拟方法的一种优选方案，其中：所述筛选整体数据集构建导线模型、杆塔模型、地线模型，连接接口整合构建线路三维形态模拟模型包括连接导线模型、杆塔模型、地线模型接口，在线路三维形态模拟模型中确定导线模型、杆塔模型、地线模型之间的连接点，利用三维坐标系标识连接点的位置，使用连接线段表示导线、杆塔和地线之间的连接关系，用于形成线路三维形态模拟模型；
15、所述连接关系包括悬垂式和耐张式。
16、作为本专利技术所述的基于典型工况的线路三维形态模拟方法的一种优选方案，其中：所述调用数据集整合输出物理场数据，根据时间和空间关系进行耦合，构建综合多物理场数据模型包括将共享物理数据从源头物理场传递到响应场，基于传递的物理数据更新响应场中物理数据，将响应场传递回源头物理场，更新源头物理场中与响应场有耦合关系的部分，不断迭代，直到收敛所需精度位置；
17、将物理场的解放到数学模型中进行整体求解，初始化温度数据物理场、湿度数据物理场以及气象耦合项的初值，根据温度数据物理场和湿度数据物理场的数据值迭代新的数据值，输出气象耦合项的值，表示为：
18、c＝fc(fa(a,b,c),fb(a,b,c),c)
19、其中，c表示气象耦合项的值，fa(a,b,c)表示温度数据物理场数据值，fb(a,b,c)表示湿度数据物理场数据值，c表示气象耦合项的值，f(x)c、fa(x)、fb(x)表示气象耦合项、温度数据物理场以及湿度数据物理场的非线性变化函数。
20、作为本专利技术所述的基于典型工况的线路三维形态模拟方法的一种优选方案，其中：所述通过线路电力系统负荷数据、传感器温度数据以及数据集中导线数据，输出线路的电力负荷率和热负荷包括线路负荷分析调用数据集中线路电力系统负荷数据输出线路的负荷率，评估线路电力设备的使用情况，表示为：
21、
22、其中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于典型工况的线路三维形态模拟方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于典型工况的线路三维形态模拟方法，其特征在于：所述采集线路基础数据，删除监测处理并合并输出整体数据集包括输入线路的总长度、杆塔高度、导线类型、导线在各个杆塔的张力值、线路所在地区地理数值、工作条件下气象数据以及线路电力系统负荷数据；
3.如权利要求2所述的基于典型工况的线路三维形态模拟方法，其特征在于：所述筛选整体数据集构建导线模型、杆塔模型、地线模型，连接接口整合构建线路三维形态模拟模型包括线路形态模拟模块筛选数据集中线路所在地区地理数值、输入线路的总长度、杆塔高度以及导线类型确定地理坐标系以及线路在三维坐标系中坐标值，用于建立线路三维形态模拟模型；
4.如权利要求3所述的基于典型工况的线路三维形态模拟方法，其特征在于：所述筛选整体数据集构建导线模型、杆塔模型、地线模型，连接接口整合构建线路三维形态模拟模型包括连接导线模型、杆塔模型、地线模型接口，在线路三维形态模拟模型中确定导线模型、杆塔模型、地线模型之间的连接点，利用三维坐标系标识连接点的位置，使用连接
5.如权利要求4所述的基于典型工况的线路三维形态模拟方法，其特征在于：所述调用数据集整合输出物理场数据，根据时间和空间关系进行耦合，构建综合多物理场数据模型包括将共享物理数据从源头物理场传递到响应场，基于传递的物理数据更新响应场中物理数据，将响应场传递回源头物理场，更新源头物理场中与响应场有耦合关系的部分，不断迭代，直到收敛所需精度位置；
6.如权利要求5所述的基于典型工况的线路三维形态模拟方法，其特征在于：所述通过线路电力系统负荷数据、传感器温度数据以及数据集中导线数据，输出线路的电力负荷率和热负荷包括线路负荷分析调用数据集中线路电力系统负荷数据输出线路的负荷率，评估线路电力设备的使用情况，表示为：
7.如权利要求6所述的基于典型工况的线路三维形态模拟方法，其特征在于：所述构建形态变化趋势图、线路形态热力图，利用时间滑块和硬件设备对可视化界面进行操作包括将线路形态的变化过程以及形态模拟过程通过动态画面展示，根据时间步长和空间步长确定动态画面帧数和帧间隔，通过可触摸屏幕控制动态画面播放和暂停操作，构建形态变化趋势图，包括线路长度变化曲线、节点数量变化曲线以及连接强度变化曲线；
8.一种采用如权利要求1～7任一所述的基于典型工况的线路三维形态模拟方法的系统，其特征在于：包括初始化模块，整体数据集构建模块，线路三维形态模拟模型构建模块，综合多物理场数据模型构建模块，电力负荷率模型构建模块，热传导模型构建模块，形态变化趋势图构建模块，线路形态热力图构建模块；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的基于典型工况的线路三维形态模拟方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的基于典型工况的线路三维形态模拟方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于典型工况的线路三维形态模拟方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于典型工况的线路三维形态模拟方法，其特征在于：所述采集线路基础数据，删除监测处理并合并输出整体数据集包括输入线路的总长度、杆塔高度、导线类型、导线在各个杆塔的张力值、线路所在地区地理数值、工作条件下气象数据以及线路电力系统负荷数据；
3.如权利要求2所述的基于典型工况的线路三维形态模拟方法，其特征在于：所述筛选整体数据集构建导线模型、杆塔模型、地线模型，连接接口整合构建线路三维形态模拟模型包括线路形态模拟模块筛选数据集中线路所在地区地理数值、输入线路的总长度、杆塔高度以及导线类型确定地理坐标系以及线路在三维坐标系中坐标值，用于建立线路三维形态模拟模型；
4.如权利要求3所述的基于典型工况的线路三维形态模拟方法，其特征在于：所述筛选整体数据集构建导线模型、杆塔模型、地线模型，连接接口整合构建线路三维形态模拟模型包括连接导线模型、杆塔模型、地线模型接口，在线路三维形态模拟模型中确定导线模型、杆塔模型、地线模型之间的连接点，利用三维坐标系标识连接点的位置，使用连接线段表示导线、杆塔和地线之间的连接关系，用于形成线路三维形态模拟模型；
5.如权利要求4所述的基于典型工况的线路三维形态模拟方法，其特征在于：所述调用数据集整合输出物理场数据，根据时间和空间关系进行耦合，构建综合多物理场数据模型包括将共享物理数据从源头物理场传递到响应场，基于传递的物理数据更新响应场中物理数据，将响应场传递回源头物理场，更新源头物理场中与响应场有耦合关系的部...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨世平，张裕，罗晨，杨婕睿，李庆生，王斌，牟雪鹏，王伟，刘恒，李震，张兆丰，张莎，赵军，汪玉翔，朱永清，刘大猛，刘影，罗宁，陈露东，杨立臻，杨吉，方曦，黄磊，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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