變電所二次設備三維信息動態管理系統

摘 要:二次班承擔變電所的繼電保護檢修工作，各變電所二次設備種類繁多，型號更是數不勝數，但是設備的基礎資料卻不全，對臨搶修時的備品確認工作造成極大的不便，延長了臨搶修時間。建立變電所二次設備三維動態信息系統，以提高臨搶修前備品準備工作的準確性和效率，縮短備品的確認時間。

關健詞:變電所二次設備 信息動態

中圖分類號:TM63文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)11(c)-0075-01

隨著城市經濟和工業的發展，城市電網規模不斷擴大，變電站數量日益增加。變電所設備信息目前主要靠人工統計，不僅容易出錯，而且因不能跟上設備的更換導致設備資料不能實時更新，給檢修工作帶來困難。本文基于三維虛擬仿真工具建立變電所二次設備三維信息動態管理系統，直觀的反映二次設備的原理、結構及位置，縮短繼電保護設備檢修時間，為電網安全提供強有力的技術支撐。

1 變電所二次設備三維動態信息管理系統的功能需求及設計

本課題開發的系統是一個柔性二次設備三維仿真系統，用于控制室和保護室的設備布局仿真，屬于布局通用系統。系統的開發要考慮到設備布局和設備信息的各種相關因素，通過算法和人機交互進行室內設備仿真來滿足優化目標，使得二次檢修效率得到優化。

1.1 變電所二次設備三維動態信息管理系統的功能需求

變電所二次設備三維動態信息管理系統被制作成為一款具有強大功能的二次設備分析與仿真的平臺。該平臺中主要包括了以下三大子系統:建模子系統、二維平臺子系統、以及三維仿真子系統。仿真建模模塊主要實現仿真系統的場景建模，三維動態信息管理系統通過二維仿真系統實時傳送的仿真數據，進行三維仿真，達到二維平臺與三維仿真的同步。按照工作場景，三維再現二次設備屏柜和控制室等。控制室仿真、二次設備屏柜仿真構成了一個完整的現場模擬環境。該模擬環境可完全用軟件實現，與實際環境基本一致（如圖1）。

1.2 變電所二次設備三維動態信息管理系統的分析與設計

系統在Windows 7平臺上，使用數據庫與OpenGL結合的編程仿真，通過3DS MAX三維軟件建立三維模型，再將模型導入仿真系統中，進行人機交互控制。三維場景通過模型庫和數據庫來實現，可以方便的移植仿真場景。用戶通過鼠標對各個三維仿真部件和工具進行鼠標選取、平移、旋轉操作，進行多視點轉換并且可以調看二次設備的組成信息包含包括設備基礎數據、設備臺帳、變更登記等。其中基礎數據記錄設備安裝位置和廠商信息等，設備臺帳記錄設備和部件的編碼、名稱、型號、出廠時間等，變更登記記錄設備部件變更的詳情。

3 變電所二次設備三維動態信息管理系統的實現

3.1 變電所二次設備三維模型的建立

(1)建模過程:收集了二次設備的整體數據、實物圖片、插件設置等。模型以實物三視圖數據為基礎來制作，模型的空間位置、形態與數據一致，某些插件的通透情況通過透明貼圖技術建立。結合3DS MAX和OpenGL的建模特點，用3DS MAX制作二次設備各個組件的三維模型，并導出為3DS文件。將3DSMax格式的模型轉換為Open Flight格式，將獨立創建的各模型實體按照模型數據庫的邏輯結構組織起來，并進行模型的進一步精簡和貼圖處理，最后把二次設備模型壓縮打包。

(2)三維仿真環境模型的建立:三維立體空間環境，以繼保室為背景，布置參考設備實際擺放位置，并作多方位三維建模，該繼保室包括三坐標體系、各個二次設備。可以四周巡視繼保室，保證虛擬現實的真實性與沉浸感。

3.2 三維模型和二維平臺的交互

3.2.1 交互步驟:三維模型涉及眾多的二次屏柜和輔機系統設備，要實現各種特性的仿真，把變電站作為一個整體實現對每個個體的有效管理，同時也為了實現三維仿真平臺和二維仿真平臺的交互控制和信息交換，必須采用信息化的手段，把不同仿真對象的各種特性量化為具體的數值，在仿真對象之間建立起數據層級的聯系。目前廣泛采用的信息化手段一般是建立專門用于支撐仿真系統的數據庫。本文采用SQL Server 2000作為數據庫管理工具把三維仿真平臺仿真所涉及到的信息，綜合分析三維模型中的各種二次設備內在的數據聯系建立數據庫，以二維數據表的形式表示三維模型的元素數據層面的各種邏輯聯系，以及三維仿真平臺和二維仿真平臺的邏輯聯系。應用程序系統通過socket套接字將二維仿真與三維模型聯系起來的，從而實現二維平臺與三維模型的連接。

3.2.2 交互效果

(1)場景變換:通過鼠標拖動旋轉切換視角，可以進入模型里面觀看插件配置，點擊“+”號可以進入相應區域。

(2)虛擬的插件拆裝功能:用戶可以在場景中使用正確的工具對相應插件進行拆裝、更換。檢修人員能夠根據經驗能夠預判故障位置，模擬進行故障點確認和排除

(3)實時參數的獲取:通過獲取實際三維模型的詳細數據，包括設備臺賬信息、設備位置等，在虛擬場景中通過人機交互與交互技術，使用戶很快能獲得自己所需信息。

4 結論

變電所二次設備三維動態管理系統軟件系統建成后，能夠方便、迅速地查詢二次設備、材料的有關信息，而不必浪費大量時間查閱各種檔案、圖紙、詢問值班人員，為臨檢修、搶修工作準確提報材料創造了條件。該系統建成后，通過拷貝，可在多臺微機上保存、查詢，或通過局域網方面查詢。總之，自該系統建成后，大大提高了二次檢修工作效率，使二次檢修管理工作邁上了新的臺階，為電網穩定運行奠定堅實基礎。