一种在三维场景下电网潮流运行的展现方法与流程

本发明涉及电网潮流运行三维可视化技术领域，尤其涉及一种在三维场景下电网潮流运行的展现方法。

背景技术：

电网运行潮流通常意义上指的是对主网的运行状况监控表达。

现有技术中，传统的电网地理接线图以示意方式扁平化的展现电网网架结构及运行信息，电网潮流是以静态和地理位置示意的方式进行显示，电网潮流运行图显示各母线的电压、各电力设备通过的功率、系统的功耗损耗等主要参数的计算数值，以页面列表的方式显示运行的各种数据，包括电压、电流、有功功率、无功功率等数据，无法基于电网真实地理位置走向进行信息展现，缺少直观有效的数据展示方式，展示能力有限，维度单一。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种在三维场景下电网潮流运行的展现方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种在三维场景下展现电网潮流运行的方法，包括如下步骤：

S1，采集电网业务数据；

S2，利用所述电网业务数据，基于电网真实地理信息，建立包括电厂、变电站和各电压等级输电线路的电网三维场景模型；

S3，根据电压等级，将所述电网三维场景模型进行立体分层，得到立体分层结构，对所述电网业务数据按电厂、变电站和不同电压等级输电线路进行分层分级控制，并对所述电网三维场景模型进行快速调度与渲染，将所述立体分层结构结合实际电网地理信息进行可视化展现，得到三维可视化电网地理接线图；

S4，在所述三维可视化电网地理接线图上叠加电网运行潮流效果，利用动态图标以线路流动方式，辅以标牌方式实时显示电网潮流变化值，实现电网潮流运行的三维可视化、立体化展现。

优选地，S1中还包括步骤：对所述电网业务数据，参照电力CIM模型，构建电力业务模型，将数据转化为结构化和非结构化的形式进行管理，并构建电网业务数据库。

优选地，所述电网业务数据包括基础地理信息数据、电网空间数据、电网属性数据和电力调度数据；

优选地，所述基础地理信息数据包括不同精度的遥感影像数据、数字高程数据及各类矢量数据；所述电网空间数据包括发电厂、变电站、输电线路空间位置坐标数据及各种电器图形数据，所述电网属性数据包括发电厂、变电站、输电线路杆塔属性数据及各类电器设施的设备台账数据，所述电力调度数据，包括潮流图、地理图、电网监控图、电网运行方式、各站一次接线图、电网网络模型及运行数据参数。

优选地，S3具体为：

S301，通过分级空间索引架构和分级遮挡剔除技术，根据电压等级，将电网三维场景模型进行立体分层，得到立体分层结构；

S302，基于面向对象的设计思想，针对电力设备对象进行抽象与组件化管理，支持模型单元自动组装、设备拓扑关系、电网拓扑关系的动态组合，根据S301得到的立体分层结构，对电网三维场景模型进行快速调度与渲染，将所述立体分层结构结合实际电网地理信息进行可视化展现。

本发明的有益效果是：本发明实施例提供的在三维场景下电网潮流运行的展现方法，基于电网主网配网真实三维地理位置及走向，结合高精度卫星影像、数字高程模型、电力设施模型，采用三维地理信息系统和虚拟现实技术手段，将电网运行潮流相关的全部信息整合在一起，从宏观和微观两个角度建立表达发电、输电、变电、配电、用电之间关系的全息化三维电力系统，并利用流动效果及实时动态数据标牌方式可视化展现电网运行潮流及数值变化，相对于传统平面的电网运行潮流图，实现了展现维度更广、融合丰富信息及真实反映电网现场情况的立体可视的电网运行潮流变化。

附图说明

图1是本发明中电网业务数据采集流程示意图；

图2是本发明中电网三维场景建模流程示意图；

图3是本发明中电网潮流运行三维可视化流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的目的在于设计一种在三维场景下对电网主网和配网运行潮流通过宏观表现和微观表现两个层面，采取流动效果以及实时动态数据标牌方式可视化展现电网运行潮流的方法。

如图1-3所示，本发明实施例提供了一种在三维场景下展现电网潮流运行的方法，包括如下步骤：

S1，采集电网业务数据；

S2，利用所述电网业务数据，基于电网真实地理信息，建立包括电厂、变电站和各电压等级输电线路的电网三维场景模型；

S3，根据电压等级，将所述电网三维场景模型进行立体分层，得到立体分层结构，对所述电网业务数据按电厂、变电站和不同电压等级输电线路进行分层分级控制，并对所述电网三维场景模型进行快速调度与渲染，将所述立体分层结构结合实际电网地理信息进行可视化展现，得到三维可视化电网地理接线图；

S4，在所述三维可视化电网地理接线图上叠加电网运行潮流效果，利用动态图标以线路流动方式，辅以标牌方式实时显示电网潮流变化值，实现电网潮流运行的三维可视化、立体化展现。

在本发明的一个优选实施例中，S1中还可以包括步骤：对所述电网业务数据，参照电力CIM模型，构建电力业务模型，将数据转化为结构化和非结构化的形式进行管理，并构建电网业务数据库。

本发明实施例中，所述电网业务数据包括基础地理信息数据、电网空间数据、电网属性数据和电力调度数据；

其中，所述基础地理信息数据包括不同精度的遥感影像数据、数字高程数据及各类矢量数据；所述电网空间数据包括发电厂、变电站、输电线路空间位置坐标数据及各种电器图形数据，所述电网属性数包括发电厂、变电站、输电线路杆塔属性数据及各类电器设施的设备台账数据，所述电力调度数据，包括潮流图、地理图、电网监控图、电网运行方式、各站一次接线图、电网网络模型及运行数据参数。

在本发明的一个优选实施例中，S3具体为：

S301，通过分级空间索引架构和分级遮挡剔除技术，根据电压等级，将电网三维场景模型进行立体分层，得到立体分层结构；

S302，基于面向对象的设计思想，针对电力设备对象进行抽象与组件化管理，支持模型单元自动组装、设备拓扑关系、电网拓扑关系的动态组合，根据S301得到的立体分层结构，对电网三维场景模型进行快速调度与渲染，将所述立体分层结构结合实际电网地理信息进行可视化展现。

上述方法在实际使用过程中，可以包括如下步骤：

步骤一，电网业务数据采集：使用数据采集器进行基础地理信息数据、电网空间数据、电网属性数据和电力调度数据的综合采集，完成对静态基础电网信息和动态电网信息的采集。基础地理信息数据包括不同精度的遥感影像数据、数字高程数据及各类矢量数据，电网空间数据包括发电厂、变电站、输电线路空间位置坐标数据及各种电器图形数据，电网属性数据包括发电厂、变电站、输电线路杆塔属性数据及各类电器设施的设备台账数据，电力调度数据，包括潮流图、地理图、电网监控图、电网运行方式、各站一次接线图、电网网络模型及运行数据参数。对以上各类电网业务数据进行结构化和非结构化管理并建立电网业务数据库。

步骤二，电网三维场景建模：采用三维虚拟现实技术，在计算机中构建发电、输电、变电、供电整个电网三维场景，包括电厂、变电站、输电线路及杆塔精细三维模型，通过虚拟仿真与空间GIS融合技术、三维场景实时渲染优化显示技术、综合影像金字塔模型、模型加载网格优化技术、可见性裁剪技术、自适应渲染技术、动态光影技术与三维场景自动构建技术，构建三维可视化场景，实现大范围、高精细度海量虚拟场景的有效虚拟控制管理。

步骤三，结合电网真实地理信息将电网各类业务数据按电厂、变电站、不同电压等级输电线路进行分层分级控制，具体做法为：

三维场景中包含了大量电网地理信息数据及电网业务数据，包括多精度卫星影像数据及地形数据，不同类型的发电厂、各电压等级的变电站及输电线路等数据，通过分级空间索引架构、分级遮挡剔除等技术，根据电压等级，将电网三维模型模块进行立体分层。并面向基于对象的设计思想，针对电力设备对象进行抽象与组件化管理，支持模型单元自动组装、设备拓扑关系、电网拓扑关系的动态组合，根据分层结构，对电网三维模型模块进行快速调度与渲染，将分层模块结合实际电网地理信息进行可视化展现。

步骤四，在基于真实地理位置走向的三维可视化电网地理接线图上叠加电网运行潮流效果，利用动态图标以线路流动方式，辅以标牌方式实时显示电网潮流变化值，实现电网潮流运行的三维可视化、立体化展现。

在应用层面，基于三维可视化的电网运行潮流一张图，满足调度监控人员对电网实际的地理分布，运行状态全局总览，为全面、快速、准确的掌握电网运行现状提供支撑。

上述电网运行潮流的表现方法中，基于电网主配网真实地理位置信息、高精度卫星影像、数字高程模型、电力设施模型、主配网数据，采用三维GIS与虚拟现实结合技术，建立能够同时表达宏观和微观电力系统的全息化三维电力系统；并利用流动效果及实时动态数据标牌方式可视化展现电网运行潮流及数值变化，解决了传统电网潮流表现形式单调、维度单一及数据融合的问题。

为了实现上述目的，本发明主要采取了如下几项技术方案:

基于电网真实地理信息，采用三维可视化的形式，建立了包括发电厂、水电站、升压站、变电站、换流站、输电线路、配电网络等业务模型的三维场景，囊括了发电、变电、输电、配电和用电等电力系统环节，真实反映发电、输电、变电、供电完整业务链，构建三维场景控制模块。

通过构建电网真实生产三维场景，将电网业务数据进行分层分级管理，由宏观和微观两个层面构成，构建分层控制模块。

宏观层面，在真实地理坐标信息基础上，体现电网网架、发电厂、变电站、输电线路等整体分布情况，采用流动效果和动态图标的方式，展现主配网的电能输送过程，以不同的流动效果表达不同的电压等级、不同的电能输送方向、电流类型。

微观层面，基于图纸和现场照片，重现电力设备设施精细三维场景和电力设施之间的连接关系，通过一种电线流动效果并辅以动态数据标牌值的可视化方法，表达电能的变换传输过程。实现电网潮流运行以三维可视化、立体化方式展现。

本发明提出的技术方案，基于分级空间索引架构算法，由宏观到微观分层展现的电网运行潮流图，在宏观一张图上将电网潮流覆盖至500kV、220kV、110kV、35kV及配网10kV各类不同电压等级地理形式的和拓扑形式的网络图。不同电压等级的线路、电厂及变电站采用不同的颜色进行区分，在不同的高度显示不同电压等级的电网运行潮流，分级显示，逐步细化，潮流表现以动态流动的方式展现电厂、变电站及供电区域的运行工况，同时电网运行潮流值以实时数据标牌方式立体展现。将电网运行枯燥的数据用灵活、实物化、动态的方式，借助三维图形技术进行展示，使调度监控人员更方便直观形象地了解当前电网的运行状态。

本发明通过视觉真实还原和超越现实相结合的技术手段，将传统电网运行潮流由平面转换为立体、二维转变为三维、写意转变为写实、逻辑概念转变为动态可视，从宏观和微观层面利用三维可视化分层分级展示，并辅以电线流动效果和立体数据标牌方式展现电网运行潮流图。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本发明实施例提供的在三维场景下电网潮流运行的展现方法，基于电网主网配网真实三维地理位置及走向，结合高精度卫星影像、数字高程模型、电力设施模型，采用三维地理信息系统和虚拟现实技术手段，将电网运行潮流相关的全部信息整合在一起，从宏观和微观两个角度建立表达发电、输电、变电、配电、用电之间关系的全息化三维电力系统，并利用流动效果及实时动态数据标牌方式可视化展现电网运行潮流及数值变化，相对于传统平面的电网运行潮流图，实现了展现维度更广、融合丰富信息及真实反映电网现场情况的立体可视的电网运行潮流变化。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域人员应该理解的是，上述实施例提供的方法步骤的时序可根据实际情况进行适应性调整，也可根据实际情况并发进行。

上述实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，例如：个人计算机、服务器、网络设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，例如：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。