一种基于地理信息自动生成三维分层结构的电网监控方法与流程

本发明属于电力系统信息技术领域，尤其是一种基于地理信息自动生成三维分层结构的电网监控方法。

背景技术：

随着电网大数据体系建设的推进，以及国网云数据库的建设，使得电网数据更集中、更饱满、更丰富。电网通过多源的数据能够更加准确地分析当前变电站运行情况以及区域电网运行情况。目前，对电网数据通常采用文字、表格的展示方式，展示形式不直观而且不容易理解，尤其是涉及到地理信息与电网数据相结合的展示方式，如变电站和线路发生改变时，如何形象直观地进行展示与监控是目前迫切需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、形象直观且易于维护的基于地理信息自动生成三维分层结构的电网监控方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于地理信息自动生成三维分层结构的电网监控方法，包括以下步骤：

步骤1、根据变电站地理信息、变电站模型和变电站内变压器模型进行区域变电站自动虚拟建模；

步骤2、根据站内一次接线图和站间潮流图，获取生成三维分层区域模型所需的数据模型和拓扑数据；

步骤3、根据电压等级对电网进行分层；根据得到的拓扑数据对三维中模拟变电站的主设备变压器进行分层相连；进行电网分层展示；

步骤4、分别对接线路潮流、变电站重过载和实时气象的实时数据，实现对电网的实时监控功能。

进一步，所述变电站地理信息为通过gis系统获得的地理坐标信息。

进一步，所述变电站模型和变压器模型为通过3dmax所建立的模型；所述变压器模型实现着色功能用于展示变压器的电压等级，所述变电站模型实现发光功能，光的颜色表示电压等级。

进一步，所述步骤1的具体实现方法为：根据变电站内变压器的个数以及变压器电压等级和变压过程，将变压器模型进行排列连接，以表达出站内变压的过程；将变电站模型和变电站内变压器模型，再加对站内母线通过webgl自动建模，组合生成一个表示变电站的自动虚拟模型。

进一步，所述步骤3根据电压等级对电网进行分层的方法为：根据当前区域电网的电压等级个数自动分层，不同的电压等级放置在三维空间中的不同高度。

进一步，所述步骤3对三维中模拟变电站的主设备变压器进行分层相连的方法为：根据变电站所连接的线的另一端的变电站的纬度进行排序；依次对变电站的线路拓扑后，将线路区分为出线还是入线，再与线路另一端的变电站电压等级作比较，小于当前变电站电压等级的为出线，其他为入线；根据得到的变电站的出线和入线情况，在变电站的母线模型上虚拟对应的几个点，并标记线路信息；通过webgl建模和算法优化，将母线上标记为相同线路的点进行连接，从而完成主设备变压器分层连接。

进一步，所述步骤3电网分层展示方法为：

站内变压器分层展示：对于变电站内有超过2个电压等级的情况的站，变电站分层建模并对不同电压等级的变压器进行颜色标识；

站间连接线的分层展示：通过对一个站内连接线的分析，以及对站间连接线的算法分析，自动生成变电站间的连接关系，且该线路进行带电着色；

变压器状态展示：通过对站内接线图的分析和对接的变压信息，对变压器进行电压和状态的着色，通过当前变电站变压器的颜色得到当前变压器的运行状态；

线路状态的展示：通过对自动生成的拓扑线路着色用于表达当前线路的状态。

进一步，所述步骤4的具体实现方法为：

对接线路潮流：通过webgl添加潮流效果，用于表达出线路潮流方向；通过鼠标点击线路获取实时潮流生成时间和大小，从而实现对电网负荷进行实时监控功能；

对接变电站中变压器的重过载：通过与d5000数据对接进行获取，实时更新到图形上进行展示，变电站重过载通过webgl技术，在变电站添加发光包围球的形式体现，红色为过载，黄色为重载；

对接实时气象数据：通过webgl技术，在图形上展示出仿真实景的气象效果。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明结合地理信息及webgl技术，根据变电站中主设备信息，对电网进行自动三维分层建模，形成一个在调度范围内可用于实时监控电网的仿真三维世界，在变电站和线路发生改变后自动在三维图像中体现，无需对模型进行维护，同时通过对接展示电网实时数据，使得区域主设备的集中监控更高效、快捷。

2、本发明采用webgl技术，使用浏览器客户端通过图形化的三维建模展示，通过三维图形的展示，具有沉浸式、更易读、展示信息量大等特点，让电网的实时监控更高效易懂。

3、本发明采用webgl技术，无需客户端安装，即可在不同客户机进行展示。

附图说明

图1是本发明的处理流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。

一种基于地理信息自动生成三维分层结构的电网监控方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1、根据变电站地理信息、变电站模型和变电站内变压器模型进行区域变电站自动虚拟建模。

在本步骤中，所述变电站地理信息是从gis系统中获得。变电站模型和变压器模型均采用3dmax建立。

本步骤通过获知变电站内变压器的个数以及变压器电压等级和变压过程，将变压器模型进行排列连接，以表达出站内变压的过程。将变电站模型和生成的站内变压器模型，再加对站内母线通过webgl自动建模，组合生成一个表示变电站的虚拟模型。

步骤2、根据站内一次接线图和站间潮流图，获取生成三维分层区域模型所需的数据模型和拓扑数据，即站间连接关系。

步骤3、根据电压等级对电网进行分层；根据得到的拓扑数据对三维中模拟变电站的主设备变压器进行分层相连；进行电网分层展示。具体方法为：

(1)根据变电站的电压等级对电网进行分层。其中500kv为第一层，220kv为第二层，35kv为第三层，层数为自动的，根据当前区域电网的层级个数自动分层。分层结构后使得电网结构更易读懂。例如，不同的电压等级放置在三维空间中的不同高度：将500kv的变电站放在离模型地面100个单位的高度，将220kv的放在离模型地面80个单位的高度，等等。

(2)根据区域电网的拓扑连接对不同层级的变电站进行连接。

由于拓扑连接最为重要和复杂，因此，需要对每个变电站所连接线路进行排序。为了使三维中连线清晰，需要根据变电站所连接的线的另一端的变电站的纬度进行排序。依次对变电站的线路拓扑后，需要将线路区分为出线还是入线，再与线路另一端的变电站电压等级作比较，小于当前变电站电压等级的为出线，其他为入线。根据得到的变电站的出线和入线情况，在变电站的母线模型上虚拟对应的几个点，并标记线路信息。通过webgl建模和算法优化，将母线上标记为相同线路的点进行连接，从而完成整个区域电网的虚拟建模。

(3)实现电网分层展示功能

站内变压器分层展示：对于变电站内有超过2个电压等级的情况的站，变电站的建模也要分层，并对不同电压等级的变压器进行颜色标识。

站间连接线的分层展示：分层变电站间的连接线也进行分层展示，通过对一个站内连接线的分析，以及对站间连接线的算法分析，自动生成变电站间的连接关系，且该线路可以进行带电着色，生成的线路拓扑清晰明了。

变压器状态展示：通过对站内接线图的分析和对接的变压信息，对变压器进行电压和状态的着色，通过当前变电站变压器的颜色得到当前变压器的运行状态。

线路状态的展示：可以通过对自动生成的拓扑线路着色，来表达当前线路的状态。

变压器结构自动建模：三维分层结构中，变电站内变压器的拓扑连接是自动的，如增加或减少变压器，三维结构可以自动变化，无需手动对模型进行修改。

线路拓扑连接的自动化：该三维的分层展示中，所有生成的线路模型都是自动生成，如电网结构发生变化，规划或建设了一条新的线路，会在三维结构中自动生成，无需人工建模。

在本发明中，除变电站模型和变压器模型为3dmax所建，其他如母线，连接线均为通过webgl自动生成。

在本步骤中，变电站电压等级通过发光颜色进行表示，变压器和线路颜色通过模型着色进行电压表示。

步骤4、对电网实施监控：分别对接线路潮流、变电站重过载和实时气象的实时数据，实现对电网的实时监控功能。具体方法为：

对接线路潮流：通过webgl添加潮流效果，该效果可以表达出潮流方向。鼠标点击线路可获取实时潮流生成时间和大小，从而实现对电网负荷进行实时监控功能。

对接变电站中变压器的重过载：通过与d5000数据对接进行获取，实时更新到图形上进行展示，无需进行页面刷新，图形自动刷新展示。变电站重过载通过webgl技术，在变电站添加发光包围球的形式体现，红色为过载，黄色为重载。

对接实时气象数据：通过webgl技术，在图形上展示出仿真实景的气象效果，包括雨，雾，晴天，多云等仿真三维效果，让用户有身临其境的感觉，更直观。

另外，三维分层结构中，变电站内变压器的拓扑连接是自动的，如增加或减少变压器，三维结构可以自动变化，即：变压器结构自动建模，无需手动对模型进行修改。

该三维分层展示中，所有生成的线路模型都是自动生成，如电网结构发生变化，规划或建设了一条新的线路，会在三维结构中自动生成，无需人工建模。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。