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摘 要:二次班承担变电所的继电保护检修工作,各变电所二次设备种类繁多,型号更是数不胜数,但是设备的基础资料却不全,对临抢修时的备品确认工作造成极大的不便,延长了临抢修时间。建立变电所二次设备三维动态信息系统,以提高临抢修前备品准备工作的准确性和效率,缩短备品的确认时间。
关健词:变电所二次设备 信息动态
中图分类号:TM63 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)11(c)-0075-01
随著城市经济和工业的发展,城市电网规模不断扩大,变电站数量日益增加。变电所设备信息目前主要靠人工统计,不仅容易出错,而且因不能跟上设备的更换导致设备资料不能实时更新,给检修工作带来困难。本文基于三维虚拟仿真工具建立变电所二次设备三维信息动态管理系统,直观的反映二次设备的原理、结构及位置,缩短继电保护设备检修时间,为电网安全提供强有力的技术支撑。
1 变电所二次设备三维动态信息管理系统的功能需求及设计
本课题开发的系统是一个柔性二次设备三维仿真系统,用于控制室和保护室的设备布局仿真,属于布局通用系统。系统的开发要考虑到设备布局和设备信息的各种相关因素,通过算法和人机交互进行室内设备仿真来满足优化目标,使得二次检修效率得到优化。
1.1 变电所二次设备三维动态信息管理系统的功能需求
变电所二次设备三维动态信息管理系统被制作成为一款具有强大功能的二次设备分析与仿真的平台。该平台中主要包括了以下三大子系统:建模子系统、二维平台子系统、以及三维仿真子系统。仿真建模模块主要实现仿真系统的场景建模,三维动态信息管理系统通过二维仿真系统实时传送的仿真数据,进行三维仿真,达到二维平台与三维仿真的同步。按照工作场景,三维再现二次设备屏柜和控制室等。控制室仿真、二次设备屏柜仿真构成了一个完整的现场模拟环境。该模拟环境可完全用软件实现,与实际环境基本一致（如图1）。
1.2 变电所二次设备三维动态信息管理系统的分析与设计
系统在Windows 7平台上,使用数据库与OpenGL结合的编程仿真,通过3DS MAX三维软件建立三维模型,再将模型导入仿真系统中,进行人机交互控制。三维场景通过模型库和数据库来实现,可以方便的移植仿真场景。用户通过鼠标对各个三维仿真部件和工具进行鼠标选取、平移、旋转操作,进行多视点转换并且可以调看二次设备的组成信息包含包括设备基础数据、设备台帐、变更登记等。其中基础数据记录设备安装位置和厂商信息等,设备台帐记录设备和部件的编码、名称、型号、出厂时间等,变更登记记录设备部件变更的详情。
3 变电所二次设备三维动态信息管理系统的实现
3.1 变电所二次设备三维模型的建立
(1)建模过程:收集了二次设备的整体数据、实物图片、插件设置等。模型以实物三视图数据为基础来制作,模型的空间位置、形态与数据一致,某些插件的通透情况通过透明贴图技术建立。结合3DS MAX和OpenGL的建模特点,用3DS MAX制作二次设备各个组件的三维模型,并导出为3DS文件。将3DSMax格式的模型转换为Open Flight格式,将独立创建的各模型实体按照模型数据库的逻辑结构组织起来,并进行模型的进一步精简和贴图处理,最后把二次设备模型压缩打包。
(2)三维仿真环境模型的建立:三维立体空间环境,以继保室为背景,布置参考设备实际摆放位置,并作多方位三维建模,该继保室包括三坐标体系、各个二次设备。可以四周巡视继保室,保证虚拟现实的真实性与沉浸感。
3.2 三维模型和二维平台的交互
3.2.1 交互步骤:三维模型涉及众多的二次屏柜和辅机系统设备,要实现各种特性的仿真,把变电站作为一个整体实现对每个个体的有效管理,同时也为了实现三维仿真平台和二维仿真平台的交互控制和信息交换,必须采用信息化的手段,把不同仿真对象的各种特性量化为具体的数值,在仿真对象之间建立起数据层级的联系。目前广泛采用的信息化手段一般是建立专门用于支撑仿真系统的数据库。本文采用SQL Server 2000作为数据库管理工具把三维仿真平台仿真所涉及到的信息,综合分析三维模型中的各种二次设备内在的数据联系建立数据库,以二维数据表的形式表示三维模型的元素数据层面的各种逻辑联系,以及三维仿真平台和二维仿真平台的逻辑联系。应用程序系统通过socket套接字将二维仿真与三维模型联系起来的,从而实现二维平台与三维模型的连接。
3.2.2 交互效果
(1)场景变换:通过鼠标拖动旋转切换视角,可以进入模型里面观看插件配置,点击“+”号可以进入相应区域。
(2)虚拟的插件拆装功能:用户可以在场景中使用正确的工具对相应插件进行拆装、更换。检修人员能够根据经验能够预判故障位置,模拟进行故障点确认和排除
(3)实时参数的获取:通过获取实际三维模型的详细数据,包括设备台账信息、设备位置等,在虚拟场景中通过人机交互与交互技术,使用户很快能获得自己所需信息。
4 结论
变电所二次设备三维动态管理系统软件系统建成后,能够方便、迅速地查询二次设备、材料的有关信息,而不必浪费大量时间查阅各种档案、图纸、询问值班人员,为临检修、抢修工作准确提报材料创造了条件。该系统建成后,通过拷贝,可在多台微机上保存、查询,或通过局域网方面查询。总之,自该系统建成后,大大提高了二次检修工作效率,使二次检修管理工作迈上了新的台阶,为电网稳定运行奠定坚实基础。
关健词:变电所二次设备 信息动态
中图分类号:TM63 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)11(c)-0075-01
随著城市经济和工业的发展,城市电网规模不断扩大,变电站数量日益增加。变电所设备信息目前主要靠人工统计,不仅容易出错,而且因不能跟上设备的更换导致设备资料不能实时更新,给检修工作带来困难。本文基于三维虚拟仿真工具建立变电所二次设备三维信息动态管理系统,直观的反映二次设备的原理、结构及位置,缩短继电保护设备检修时间,为电网安全提供强有力的技术支撑。
1 变电所二次设备三维动态信息管理系统的功能需求及设计
本课题开发的系统是一个柔性二次设备三维仿真系统,用于控制室和保护室的设备布局仿真,属于布局通用系统。系统的开发要考虑到设备布局和设备信息的各种相关因素,通过算法和人机交互进行室内设备仿真来满足优化目标,使得二次检修效率得到优化。
1.1 变电所二次设备三维动态信息管理系统的功能需求
变电所二次设备三维动态信息管理系统被制作成为一款具有强大功能的二次设备分析与仿真的平台。该平台中主要包括了以下三大子系统:建模子系统、二维平台子系统、以及三维仿真子系统。仿真建模模块主要实现仿真系统的场景建模,三维动态信息管理系统通过二维仿真系统实时传送的仿真数据,进行三维仿真,达到二维平台与三维仿真的同步。按照工作场景,三维再现二次设备屏柜和控制室等。控制室仿真、二次设备屏柜仿真构成了一个完整的现场模拟环境。该模拟环境可完全用软件实现,与实际环境基本一致（如图1）。
1.2 变电所二次设备三维动态信息管理系统的分析与设计
系统在Windows 7平台上,使用数据库与OpenGL结合的编程仿真,通过3DS MAX三维软件建立三维模型,再将模型导入仿真系统中,进行人机交互控制。三维场景通过模型库和数据库来实现,可以方便的移植仿真场景。用户通过鼠标对各个三维仿真部件和工具进行鼠标选取、平移、旋转操作,进行多视点转换并且可以调看二次设备的组成信息包含包括设备基础数据、设备台帐、变更登记等。其中基础数据记录设备安装位置和厂商信息等,设备台帐记录设备和部件的编码、名称、型号、出厂时间等,变更登记记录设备部件变更的详情。
3 变电所二次设备三维动态信息管理系统的实现
3.1 变电所二次设备三维模型的建立
(1)建模过程:收集了二次设备的整体数据、实物图片、插件设置等。模型以实物三视图数据为基础来制作,模型的空间位置、形态与数据一致,某些插件的通透情况通过透明贴图技术建立。结合3DS MAX和OpenGL的建模特点,用3DS MAX制作二次设备各个组件的三维模型,并导出为3DS文件。将3DSMax格式的模型转换为Open Flight格式,将独立创建的各模型实体按照模型数据库的逻辑结构组织起来,并进行模型的进一步精简和贴图处理,最后把二次设备模型压缩打包。
(2)三维仿真环境模型的建立:三维立体空间环境,以继保室为背景,布置参考设备实际摆放位置,并作多方位三维建模,该继保室包括三坐标体系、各个二次设备。可以四周巡视继保室,保证虚拟现实的真实性与沉浸感。
3.2 三维模型和二维平台的交互
3.2.1 交互步骤:三维模型涉及众多的二次屏柜和辅机系统设备,要实现各种特性的仿真,把变电站作为一个整体实现对每个个体的有效管理,同时也为了实现三维仿真平台和二维仿真平台的交互控制和信息交换,必须采用信息化的手段,把不同仿真对象的各种特性量化为具体的数值,在仿真对象之间建立起数据层级的联系。目前广泛采用的信息化手段一般是建立专门用于支撑仿真系统的数据库。本文采用SQL Server 2000作为数据库管理工具把三维仿真平台仿真所涉及到的信息,综合分析三维模型中的各种二次设备内在的数据联系建立数据库,以二维数据表的形式表示三维模型的元素数据层面的各种逻辑联系,以及三维仿真平台和二维仿真平台的逻辑联系。应用程序系统通过socket套接字将二维仿真与三维模型联系起来的,从而实现二维平台与三维模型的连接。
3.2.2 交互效果
(1)场景变换:通过鼠标拖动旋转切换视角,可以进入模型里面观看插件配置,点击“+”号可以进入相应区域。
(2)虚拟的插件拆装功能:用户可以在场景中使用正确的工具对相应插件进行拆装、更换。检修人员能够根据经验能够预判故障位置,模拟进行故障点确认和排除
(3)实时参数的获取:通过获取实际三维模型的详细数据,包括设备台账信息、设备位置等,在虚拟场景中通过人机交互与交互技术,使用户很快能获得自己所需信息。
4 结论
变电所二次设备三维动态管理系统软件系统建成后,能够方便、迅速地查询二次设备、材料的有关信息,而不必浪费大量时间查阅各种档案、图纸、询问值班人员,为临检修、抢修工作准确提报材料创造了条件。该系统建成后,通过拷贝,可在多台微机上保存、查询,或通过局域网方面查询。总之,自该系统建成后,大大提高了二次检修工作效率,使二次检修管理工作迈上了新的台阶,为电网稳定运行奠定坚实基础。