一种可视化展示电网调度业务的方法
【专利摘要】一种可视化展示电网调度业务的方法，包括：基于电网地理信息，建立的电网三维模型模块；将所述电网地理信息进行立体分层，得到的立体分层模块；将所述电网地理信息进行虚拟现实操作，建立的三维电子沙盘；通过所述电网三维模型模块、所述立体分层模块和所述三维电子沙盘，实现电网调度的可视化展示。将现实沙盘，变成虚拟三维沙盘，能进行全方位的内部展示；相对于现有技术中的平面潮流图，立体三维分层潮流图，展现纬度更广；将传统的平面接线图，做成立体接线图，展现效果更明晰，真实地反映现场情况。
【专利说明】一种可视化展示电网调度业务的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电网调度信息可视化的【技术领域】，尤其是涉及一种可视化展示电网调度业务的方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中，传统的电网接线地图只能扁平化的，展现地物信息，不能直观的展现真实的现实情况，例如展现高程信息依托静态的复杂的等高线这些信息对快速决策非常不利，并且展示能力有限，维度单一。
[0003]现有的沙盘包括传统物理沙盘根据地形图、航空像片或实地地形，按一定的比例关系，用泥沙、兵棋和其它材料堆制的模块。以及后期的物理沙盘与多媒体声光电结合的电子沙盘等，普遍具有表现单一、建模周期长、携带不方便、功能单一、简单的地理呈现等缺陷。
[0004]现有电网潮流图是平面的，电网潮流图显示变电站设备运行的主要参数，以图表方式显示变电站设备运行的各种数据,主要包括电压、电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数等等数据；现有的电网潮流图不能够将全部相关信息整合在一起进行展现，例如展现发电、输电、用电之间的关系等。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于设计一种可视化展示电网调度业务的方法，在计算机中建立了地形地理图进行全景化的三维化的建模、创建三维电子沙盘和采用立体分层潮流图解决上述问题。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0007]一种可视化展示电网调度业务的方法，包括:
[0008]基于电网地理信息，建立的电网三维模型模块；
[0009]将所述电网地理信息进行立体分层，得到的立体分层模块；
[0010]将所述电网地理信息进行虚拟现实操作，建立的三维电子沙盘；
[0011]通过所述电网三维模型模块、所述立体分层模块和所述三维电子沙盘，实现电网调度的可视化展示。
[0012]优选的，建立所述电网三维模型模块的具体方法为:
[0013]步骤201，采集所述电网地理信息；
[0014]步骤202，将所述电网地理信息虚拟化，构建三维空间数据引擎；
[0015]步骤203，对所述三维空间数据引擎构建动态影像，形成所述电网三维模型
[0016]模块。
[0017]优选的，步骤201中，所述电网地理信息包括火电厂信息、水电厂信息、风电场信息、核电厂信息和换流站信息。
[0018]优选的，步骤202中，将所述电网地理信息虚拟化的方法为:[0019]步骤401，将所述电网地理信息进行分级，构建分级空间；
[0020]步骤402，根据所述分级空间，构建所述电网地理信息的索引构架；
[0021]步骤403，根据所述索引构架，建立LOD算法模块；
[0022]步骤404，将所述LOD算法模块进行数据异步装载淘汰，形成虚拟化模块；
[0023]步骤405，对所述虚拟化模块进行图形分级遮挡剔除绘制，完成所述电网地理信息虚拟化。
[0024]优选的，将所述电网地理信息进行立体分层，得到的立体分层模块的具体方法为:
[0025]步骤501，根据电压等级进行分层，在所述电网三维模型模块中建立分层结构；
[0026]步骤502，根据分层结构，对所述电网三维模型模块的关键因素进行渲染，得到立体分层模块。
[0027]优选的，所述关键因素包括变电站的总降压变压器数量、变电站的总降压变压器容量、变电站的总降压变压器负载率、变电站的总降压变压器负载率报警状态、电厂类型、存煤天数、存煤吨数、机组数量、机组出力度、自动发电量控制投运程度、脱硫效率和上下游水位。
[0028]优选的，将所述电网地理信息进行虚拟现实操作，建立的三维电子沙盘的具体方法为:
[0029]步骤701，将所述分体分层模块结合实际电网地理信息进行写意化，建立三维图元;
[0030]步骤702，将所述三维图元进行GIS显示，实现三维电子沙盘的建立。
[0031]本发明的有益效果可以总结如下:
[0032]1、将现实沙盘，变成虚拟三维沙盘，能进行全方位的内部展示；
[0033]2、相对于现有技术中的平面潮流图，立体三维分层潮流图，展现纬度更广；
[0034]3、将传统的平面接线图，做成立体接线图，展现效果更明晰，真实地反映现场情况。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1为本发明的流程示意图。
[0036]图2为本发明建立电网三维模型模块的流程示意图。
[0037]图3为本发明电网地理信息虚拟化的流程示意图。
[0038]图4为本发明电网三维模型模块进行立体分层的流程示意图。
【具体实施方式】
[0039]为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0040]如图1所示的一种可视化展示电网调度业务的方法，包括:
[0041]基于电网地理信息，建立的电网三维模型模块；
[0042]将所述电网地理信息进行立体分层，得到的立体分层模块；[0043]将所述电网地理信息进行虚拟现实操作，建立的三维电子沙盘；
[0044]通过所述电网三维模型模块、所述立体分层模块和所述三维电子沙盘，实现电网调度的可视化展示。
[0045]如图2所示的，建立所述电网三维模型模块的具体方法为:
[0046]步骤201，采集电网地理信息；电网地理信息包括火电厂信息、水电厂信息、风电场信息、核电厂信息和换流站信息；
[0047]步骤202，将电网地理信息虚拟化，构建三维空间数据引擎；
[0048]步骤203，对三维空间数据引擎构建动态影像，形成电网三维模型模块。
[0049]本发明中采用三维虚拟现实应用，采用先进的地理信息系统、虚拟现实、三维高精建模、数据库管理等技术把整个电网范围内的主要火电厂、水电厂、风电场、核电厂、换流站等特色厂站建模成1:1缩小的高精度的可视化虚拟的三维厂站装进了计算机，在计算机中建立了整个地形地理图进行全景化的三维化的建模。系统通过分级空间索引架构、分级连续LOD算法模块、数据异步装载淘汰、分级遮挡剔除等先进的虚拟现实技术构建系统“可视化三维空间数据引擎”，实现了大尺度、高精细度(最高精度达到0.5米)海量虚拟场景的有效控制管理。系统首次实现了在海量三维环境下多分辨率、多精度卫星影像及地形数据的嵌套及动态更新功能，可以提供满足时效要求的三维空间参考，从宏观上满足监控人员对电网实际的地理分布，运行环境进行全局总览。在海量三维实现了基于数据驱动的三维水流动态表现功能。系统在三维环境下首次开发了交互控制、沿线飞行、工程定位、飞行定位等多种组合浏览查询方式，可以灵活地对海量场景进行交互式控制浏览、查询定位，使场景在瞬间精确定位到场景任一工程地物位置，方便快捷查询工程地物属性信息。系统在三维环境下首次开发了全局分析功能，通过这一功特别适合于对于电网运行可能会产生影响的河流、山脉、峡谷、海洋等因素进行关联分析与辅助决策，为分析研究从微观上对电网场站的实际运行原理及状态进行全过程、全流程的监控决策提供技术支持。通过三维虚拟现实功能，首次为电网建设、开发、管理、监测的各种方案决策提供了一个三维可视化的集成应用服务平台。
[0050]如图3所示，步骤202中，将电网地理信息虚拟化的方法为:
[0051]将电网地理信息进行分级，构建分级空间；
[0052]根据分级空间，构建电网地理信息的索引构架；
[0053]根据索引构架，建立LOD算法模块；
[0054]将LOD算法模块进行数据异步装载淘汰，形成虚拟化模块；步骤404，对虚
[0055]拟化模块进行图形分级遮挡剔除绘制，完成电网地理信息虚拟化。
[0056]如图4所示，将电网三维模型模块进行立体分层，得到立体分层模块的具体方法为:
[0057]根据电压等级进行分层，在电网三维模型模块中建立分层结构；
[0058]根据分层结构，对电网三维模型模块的关键因素进行渲染，得到立体分层模块；关键因素包括变电站的总降压变压器数量、变电站的总降压变压器容量、变电站的总降压变压器负载率、变电站的总降压变压器负载率报警状态、电厂类型、存煤天数、存煤吨数、机组数量、机组出力度、自动发电量控制投运程度、脱硫效率和上下游水位。
[0059]本发明第一次提出了立体分层潮流图的概念设计。将500kV抽象成500kV、220kV两个层的电压等级地理形式的和拓扑形式的网络图，在上层网络中展示系统间电流方向，在下层网络中突出展示各个供电区域的潮流进出方向，并根据颜色区分各地的负荷高低等功能来展示电厂、变电站供电区域的运行工况，更加直观形象。各个功能也可以根据不同的场景自由组合。
[0060]通过将立体分层模块进行虚拟现实操作，建立三维电子沙盘的具体方法为:
[0061]将分体分层模块结合实际电网地理信息进行写意化，建立三维图元；
[0062]将三维图元进行GIS显示，实现三维电子沙盘的建立。
[0063]对于厂站图元，表达形式更加多样化，例如，可以展示变电站的主变数量、主变容量、每台主变的负载率、负载率报警状态等；可以展示电厂的类型、存煤天数、存煤吨数、机组数量、每台机组的出力、AGC投运、脱硫效率、上下游水位等影响电厂运行的关键因素。
[0064]本发明结合调度部门对系统内或系统外展示的特点，一般大屏展示主题会涉及到电网概况信息、运行信息、发电信息、用电信息、电煤信息、新能源信息、未来五年规划信息、水库来水信息、调度日报、调度周报等内容。可视化中采用调度可视化应用元件，它通过分布式控制终端的配置，根据消息总线发送的命令，根据不同的需求展示不同的内容，并与可视化平台深度结合，形成了调度可视化的一大亮点，提升了整体展示水平。通过虚拟现实技术，将电网的地理以三维立体的方式表达出来，配合变电站、电厂、线路等电网的主要的三维模块，直观的表现当前电网的发电运行状态(可在三维模块上动态展示当前出力、装机等信息)、输电运行状态(可在三维模块的线路杆塔上动态展示当前潮流流向、有功值、无功值)、用电运行状态(动态展示当前各个用电区域的实时负荷等温图)。利用写意化的方式，结合实际的火电厂、变电站、水电站、风电场、光伏发电站等厂站的实际情况，建立相应的三维图元。三维图元将表达厂站的主要关注点和关注参数，同时，结合相应的创意，将关注点和关注参数直观、新颖的表达出来。一体化潮流图区别于普通电网潮流图，它可以任意联动某个厂站的一次接线图或视频摄像头；有检修工作的变电站、线路绿色闪烁，有异常事故的变电站、线路红色闪烁；线路负荷轻重用潮流传输密度进行表示，密集代表负荷重、稀疏代表负荷轻，超负荷运行则变为红色告警；可关联输变电设备状态监测数据。立体潮流图是在地理潮流图基础上发展而来，利用立体潮流图展示高电压等级和低电压等级的电网结构图，同时反映高电压等级电网下落低电压等级电网的供电关系。而且立体潮流图采用立体动画图标展示电厂、变电站的运行工况，更加直观形象。调度可视化潮流图图元是表达变电站、电厂、线路等元素内容和属性的关键元件。对于变电站，可以利用图元综合展示该变电站变压器负荷率、变电负荷、全站负荷率等信息。对于电厂，可以分火电、水电、风电、抽蓄等类型图元，可以综合展示电厂的机组个数和负荷率、发电厂类型、AGC状态、发电厂备用、发电厂出力、脱硫效率、水位预测、风力预测、煤情等信息。对比一般GIS只能运行在PC工作站上分辨率显示的、同时高程画面加载缓慢的弊端。调度可视化三维GIS平台可以利用高精度航拍图和DEM高程数据，通过先进的数据处理手段，结合现有的较高性能的硬件设备支撑，可以在大屏上高清晰的、高速、流畅的展示全景地形地貌。针对的发电情况特点、变电情况特点、输电情况特点，将电厂、线路、变电站，利用三维建模工具将其原比例缩小建模，同时利用现有的三维平台，可以在变电站中进行漫游、数据关联等功能。最后可以将建好的三维模块放在建好的展示省的全景地形地貌GIS平台上。将调度可视化分析图表作为单独的展示元件，实施人员将所有元件设计好之后，由用户根据不同的展示主题随意组合不同的应用场景。从实现到常见常新。同时可以根据不同的应用场景展示不同的应用内容。
[0065]本发明中还提出了三维电子沙盘理念，通过集成遥测技术、写意化的地理信息系统和三维重点设施仿真技术建立的电子沙盘，具有传统模拟沙盘、物理沙盘和平面地图不可比拟的优势，将传统的平面地理潮流图升级为基于三维电子沙盘的写意化实景呈现的立体潮流图，利用形象直观的电子沙盘展示全省气象情况、电网的网架结构和潮流情况、主要电厂和变电站分布情况、检修运行情况、各供电区域负荷分布情况等，极大的方便了对重点的项目内容进行实时控制。对电网关注的主要的设备，负荷中心，关注点以写意化的方式展现出来，在三维电子沙盘上实现，关注变电站，实时数据、统计数据实时在电子沙盘进行展示的功能，对电网生产区域进行重点的监控具有不可比拟的优势。三维电子沙盘很容易实现了透视与360度查看、与现实的应用系统相连进行重点监测，实现动态展示，实现控、声、视同步一体的展现，实现快速移植等功能。将现实沙盘，变成虚拟三维沙盘，能进行全方位的内部展示；相对于现有技术中的平面潮流图，立体三维分层潮流图，展现纬度更广；将传统的平面接线图，做成立体接线图，展现效果更明晰，真实地反映现场情况。
[0066]以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种可视化展示电网调度业务的方法，其特征在于，包括: 基于电网地理信息，建立的电网三维模型模块； 将所述电网地理信息进行立体分层，得到的立体分层模块； 将所述电网地理信息进行虚拟现实操作，建立的三维电子沙盘； 通过所述电网三维模型模块、所述立体分层模块和所述三维电子沙盘，实现电网调度的可视化展示。
2.根据权利要求1所述的可视化展示电网调度业务的方法，其特征在于: 建立所述电网三维模型模块的具体方法为: 步骤201，采集所述电网地理信息； 步骤202，将所述电网地理信息虚拟化，构建三维空间数据引擎； 步骤203，对所述三维空间数据引擎构建动态影像，形成所述电网三维模型模块。
3.根据权利要求2所述的可视化展示电网调度业务的方法，其特征在于: 步骤201中，所述电网地理信息包括火电厂信息、水电厂信息、风电场信息、核电厂信息和换流站信息。
4.根据权利要求2所述的可视化展示电网调度业务的方法，其特征在于， 步骤202中，将所述电网地理信息虚拟化的方法为: 步骤401，将所述电网地理信息进行分级，构建分级空间； 步骤402，根据所述分级空间，构建所述电网地理信息的索引构架； 步骤403，根据所述索引构架，建立LOD算法模块； 步骤404，将所述LOD算法模块进行数据异步装载淘汰，形成虚拟化模块； 步骤405，对所述虚拟化模块进行图形分级遮挡剔除绘制，完成所述电网地理信息虚拟化。
5.根据权利要求1所述的可视化展示电网调度业务的方法，其特征在于， 将所述电网地理信息进行立体分层，得到的立体分层模块的具体方法为: 步骤501，根据电压等级进行分层，在所述电网三维模型模块中建立分层结构； 步骤502，根据分层结构，对所述电网三维模型模块的关键因素进行渲染，得到立体分层模块。
6.根据权利要求5所述的可视化展示电网调度业务的方法，其特征在于: 所述关键因素包括变电站的总降压变压器数量、变电站的总降压变压器容量、变电站的总降压变压器负载率、变电站的总降压变压器负载率报警状态、电厂类型、存煤天数、存煤吨数、机组数量、机组出力度、自动发电量控制投运程度、脱硫效率和上下游水位。
7.根据权利要求1所述的可视化展示电网调度业务的方法，其特征在于， 将所述电网地理信息进行虚拟现实操作，建立的三维电子沙盘的具体方法为: 步骤701，将所述分体分层模块结合实际电网地理信息进行写意化，建立三维图元； 步骤702，将所述三维图元进行GIS显示，实现三维电子沙盘的建立。
【文档编号】G06T17/00GK103810753SQ201410055792
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】金晓明, 施毅斌, 姜枫, 马千, 曲祖义, 崔岱, 李大路, 陈晓东, 李铁, 丁涌, 陈建辉, 刘爱军, 刘建国 申请人:国家电网公司, 国网辽宁省电力有限公司, 北京恒泰实达科技股份有限公司