500kV变电站三维仿真系统技术方案

本发明专利技术涉及一种变电站仿真系统，特别是一种500kV变电站三维仿真系统，在计算机中预设有变电站各零部件的三维模型、软导线形态数学模型等模块，确定变电站设计参数、线路标记、三维显示角度，采取归类处理的方法，把不同的连接方式、不同物体的模型、颜色的配置、背景图片等都建立模型库，可以直接作为施工预防性工具来模拟各个具体实际的变电站，对改扩建变电工程在实际施工前进行虚拟仿真展示，以满足方案设计、施工、线路检修、相关的投标、工程宣传等需求，起到了将“设计风险犯在计算上”的作用，从而降低了变电站设计及施工的错误风险，并且在实际系统未施工之前，能很好地将变电站全景展示出来，也保证工程顺利实施提供前期基础。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种变电站仿真系统，特别是一种500kV变电站三维仿真系统，在计算机中预设有变电站各零部件的三维模型、软导线形态数学模型等模块，确定变电站设计参数、线路标记、三维显示角度，采取归类处理的方法，把不同的连接方式、不同物体的模型、颜色的配置、背景图片等都建立模型库，可以直接作为施工预防性工具来模拟各个具体实际的变电站，对改扩建变电工程在实际施工前进行虚拟仿真展示，以满足方案设计、施工、线路检修、相关的投标、工程宣传等需求，起到了将“设计风险犯在计算上”的作用，从而降低了变电站设计及施工的错误风险，并且在实际系统未施工之前，能很好地将变电站全景展示出来，也保证工程顺利实施提供前期基础。【专利说明】500kV变电站三维仿真系统
本专利技术涉及一种变电站仿真系统，特别是一种500kV变电站三维仿真系统。
技术介绍
随着电网电压等级的不断提高和规模的扩大，电力系统越来越复杂化,对电力系统的设计、生产运行、检修等环节提出了更高的要求，就必须依赖于电力人员在实际动手操作之前，必须掌握电力系统知识与技术。由于电力系统自身的特殊性，即不能对运行的电力系统当作试验品进行实物操作试验，使得利用计算机虚拟仿真技术模拟设计电力系统，具有十分重要的应用价值。而变电站是电力系统的重要组成部分，具有不同电压等级、结构复杂、设备众多、集成度高等特点，建立变电站三维架空软导线仿真系统具有很好的应用价值。目前，加拿大等国家已经开发了基于虚拟现实技术的变电站仿真培训系统；国内也有一些变电站仿真系统，如基于VRML的变电站三维场景仿真的培训系统；利用3Dmax技术实现变电站仿真培训系统、利用solidworks的电站设备检修三维仿真培训系统等等，这些三维仿真系统主要特点是虚拟建立通用的变电站，用于电力人员培训来掌握变电站设备与技术。这些三维仿真系统具有通用的不足之处在于:无法作为施工预防性工具来模拟各个具体实际的变电站，因此难以实现对改扩建变电工程在实际施工前进行虚拟仿真展示，无法满足方案设计、施工、线路检修、相关的投标、工程宣传等需求，起不到将“设计风险犯在计算上”的作用，从而增加了变电站设计及施工的错误风险。其次，根据各个实际变电站数据，依赖专业计算机绘图人员手工逐一绘制与设计变电站全景，只能起到一个示意的作用且工作量巨大；最后，无法实现模块化、可编程化或计算机半自动化生成，使得三维仿真工作繁重、耗时且需要专业技术人员才能完成。
技术实现思路
本专利技术的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种能够根据具体实际的变电站进行设计式模拟，实现施工前的仿真展示，降低变电站设计及施工的错误风险、保证工程顺利实施500kV变电站架空软母线的三维仿真系统。本专利技术的目的是通过以下途径来实现的:500kV变电站三维仿真系统，其要点在于，包括如下组成:提供计算机三维处理平台，其上预先设计并存储有变电站各零部件的三维模型、设计参数模块、设备物理模型、导线形态模型、连接方式模型以及显示输出模块；所述的设计参数模块包括变电站结构参数设定、各层软导线连接方式；其中，变电站结构参数(主要是空间距离参数)设定包括变电站横担参数、HGIS参数、相序及连接方式、线路单元设置及其参数、软导线相间距的设定；所述的设备物理模型包括场景模型与设备模型；其中设备模型包括HGIS模型、人形架和横担模型、绝缘子串模型、母线管模型和电塔模型；首先，计算机三维处理平台根据变电站的实际测量数据对设计参数模块中的各个参数进行设定；并导入所述的各个设备物理模型和导线形态模型，然后根据以下连接方式模型进行连接； 所述连接方式模型具体为:第一层线路连接:第一层母线管为东西向的，母线管双联悬垂串一端接第一层横担，另一端与母线管进行连接，然后母线管与前、后排单元中最外层的HGIS接线柱相连，设置母线管的相序和HGIS相序，保持三相一致地连接；第二层线路连接:第二层导线是南北向的，单联悬垂串一端与第二层的横担相连，另一端与导线和前、后排单元中最里层的HGIS接线柱相连；第二层导线相序与HGIS相序一致，由HGIS相序设定来控制；第三层线路连接:第三层导线是东西向的；单联悬垂串一端接第三层横担，另一端接导线，当相邻串的横担层数为3或4层时，横担两边的绝缘子串的另一端接跳线接到横担下的V型双联悬垂串，否则无跳线，第三层和第二层的三相导线可设置是否连接，并根据相序的情况保证三相一致；完成连接后，由输出模块将架空软导线通过全角度的三维仿真形式进行全景模拟。本专利技术采取归类处理的方法，把不同的连接方式、不同物体的模型、颜色的配置、背景图片等都建立模型库，方便调用和整体搭建，简洁了代码量，提高了执行效率，利于系统的优化及进一步的开发。本专利技术所述的仿真方法可以直接作为施工预防性工具来模拟各个具体实际的变电站，对改扩建变电工程在实际施工前进行虚拟仿真展示，以满足方案设计、施工、线路检修、相关的投标、工程宣传等需求，起到了将“设计风险犯在计算上”的作用，从而降低了变电站设计及施工的错误风险，并且在实际系统未施工之前，能很好地将变电站全景展示出来，也保证工程顺利实施提供前期基础。本专利技术可以进一步具体为:所述设计参数模块具体包括如下7个参数设置模块:1)地面参数设置:地面的长和宽；2)各线路单元参数设置:各线路的长及前、后排宽；3)变电站横担参数设定:横担各层高度和母线管高度；4)软导线相间距设定:每层横担上各线路相间距设置；5) HGIS参数设置=HGIS相间距、排间距、接线柱高度；6)相序及连接方式设置:相序排列、引下线连接方式的选择；7)线路单元设置:包括串名、层数、2层和3层是否连接设置。这样，本专利技术只需要对上述各个参数根据具体实际的变电站进行设置，即可逼真的对500kV变电站进行仿真模拟。这些参数设置采用模块式设计，可以方便的从计算机中进行输入和设置，无需专业计算机人员，只需具备变电站电气知识人员就能简洁快速地完成500KV变电工程屋外配电装置的架空软导线进行三维模拟仿真，大大节省了施工时间，从而修正设计的错误。所述的导线形态模型具体为:导线两端的悬挂点坐标分别为A (Xl，yi，Zl)和B (x2，y2，z2)，则两点间的档距/=V(X=-X1)2+(z:-Z1)2，高差h=y2-yi，把档距I和AB两点在X轴、Z轴方向上的距离分别作N等分，那么AB两点接连的导线第n个点的空间坐标为:【权利要求】1.500kV变电站三维仿真系统，其特征在于，包括如下组成: 提供计算机三维处理平台，其上预先设计并存储有变电站各零部件的三维模型、设计参数模块、设备物理模型、导线形态模型、连接方式模型以及显示输出模块； 所述的设计参数模块包括变电站结构参数设定、各层软导线连接方式；其中，变电站结构参数设定包括变电站横担参数、HGIS参数、相序及连接方式、线路单元设置及其参数、软导线相间距的设定； 所述的设备物理模型包括场景模型与设备模型；其中设备模型包括HGIS模型、人形架和横担模型、绝缘子串模型、母线管模型和电塔模型； 首先，计算机三维处理平台根据变电站的实际测量数据对设计参数模块中的各个参数进行设定；并导入所述的各个设备物理模型和导线形态模型，然后根据以下连接方式模型进行连接； 所述连接方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
500kV变电站三维仿真系统，其特征在于，包括如下组成：提供计算机三维处理平台，其上预先设计并存储有变电站各零部件的三维模型、设计参数模块、设备物理模型、导线形态模型、连接方式模型以及显示输出模块；所述的设计参数模块包括变电站结构参数设定、各层软导线连接方式；其中，变电站结构参数设定包括变电站横担参数、HGIS参数、相序及连接方式、线路单元设置及其参数、软导线相间距的设定；所述的设备物理模型包括场景模型与设备模型；其中设备模型包括HGIS模型、人形架和横担模型、绝缘子串模型、母线管模型和电塔模型；首先，计算机三维处理平台根据变电站的实际测量数据对设计参数模块中的各个参数进行设定；并导入所述的各个设备物理模型和导线形态模型，然后根据以下连接方式模型进行连接；所述连接方式模型具体为：第一层线路连接：第一层母线管为东西向的，母线管双联悬垂串一端接第一层横担，另一端与母线管进行连接，然后母线管与前、后排单元中最外层的HGIS接线柱相连，设置母线管的相序和HGIS相序，保持三相一致地连接；第二层线路连接：第二层导线是南北向的，单联悬垂串一端与第二层的横担相连，另一端与导线和前、后排单元中最里层的HGIS接线柱相连；第二层导线相序与HGIS相序一致，由HGIS相序设定来控制；第三层线路连接：第三层导线是东西向的；单联悬垂串一端接第三层横担，另一端接导线，当相邻串的横担层数为3或4层时，横担两边的绝缘子串的另一端接跳线接到横担下的V型双联悬垂串，否则无跳线，第三层和第二层的三相导线可设置是否连接，并根据相序的情况保证三相一致；完成连接后，计算机三维处理平台进行数据整合和校验，并通过显示输出模块将三维仿 真模拟全景进行全角度的输出。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林冶，洪卫东，严仲武，黄明祥，刘贝力，肖仙富，郑燕敏，潘强灵，
申请(专利权)人：国家电网公司， 国网福建省电力有限公司， 福建省送变电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11