一種面向可擴展三維可視化的電力設備標記語言研究

羅容波江聰世曾慶輝

（1.廣東電網有限責任公司佛山供電局試驗研究所，廣州 528000；2.武漢大學國際軟件學院，武漢 430079）

一種面向可擴展三維可視化的電力設備標記語言研究

羅容波1江聰世2曾慶輝1

（1.廣東電網有限責任公司佛山供電局試驗研究所，廣州 528000；2.武漢大學國際軟件學院，武漢 430079）

在進行配網故障的識別中，常常需要用到配網的線路及其設備信息，為了更好地在輸電線路三維可視化環境中動態組織和描述三維模型，設計提出了電力設備標記語言 PEML，并進一步結合COLLADA技術實現了絕緣子等設備的動態建模和架空線路導線的動態三維仿真，實現了地表、絕緣子、桿塔、線路等三維模型的動態顯示與銜接，提供輸電線路的實時三維視圖及其運行狀態，滿足了輸電線路頻繁變化對三維模型可擴展要求。

電力設備標記語言；三維可視化；可擴展性；架空線路

配電系統的故障識別是電力部門對故障進行處理的必要前提之一。在對配電系統進行故障識別的過程中，常常需要用到配網的故障及其設備信息。配電網的重要特性是其電力設備呈明顯的地理屬性，如饋線的走向，開關、配電變壓器、桿塔和負荷的位置等。這些地理實體在配網巾數量巨大，而且分布廣。

配網的輸電線路是配電網的主要組成部門之一。環境和設備自身因素是造成輸電線路發生故障的兩大原因，架空輸電線路長期暴露在惡劣的自然環境中，周邊環境中雷擊、外力破壞、鳥害、污穢、大風等情況發生時，易引起線路本體設備故障。為了掌握輸電線路走廊地形及環境情況，提高輸電線路的可靠性，人們普遍采用三維輸電GIS技術來進行描述和管理線路和環境數據。

輸電線路的維護管理需要經常開展線路新增、解口改造、遷改、技術改造、缺陷處理、調爬等工作，造成桿塔、絕緣子、中間接頭、終端頭等輸電設備及其連接情況的變化，乃至線路本身的變更，這就要求輸電線路三維可視化模型必須能動態擴展，為此本文提出了電力設備標記語言（Power Equipment Markup Language，PEML），用于輸電線路以及設備聯結關系的動態描述，以輸電線路三維模型的動態構建。

1 面向可擴展三維可視化的PEML數據模型

線路的可視化內容由線路設備本體信息（包括靜態信息和動態狀態信息）和周邊環境信息兩大部分組成。因此PEML不僅用來顯示輸電線路相關的地理數據（包括點、線、面、多邊形，多面體以及模型等），也還要用于保存和顯示輸電線路、設備及其子部件等的靜態信息以及他們之間的連接或組成關系信息等，以及通過觸發器動態獲取的線路負荷、線路在線監測數據等動態數據或時序數據。

PEML的語法定義采用XML Schema的形式，繼承于標準XML，語法結構和格式則參考了KML（Keyhole Markup Language，簡稱KML），在此基礎上定義輸電專用的數據類型，其用于描述各種線路設備之間的關系，定義錄入桿塔明細參數，然后通過三維可視化平臺將其解析生成線路、桿塔以及設備的三維模型。

圖 1反映了 PEML中元素的繼承關系，其中Object是基類，元素實現對地理對象的層次化管理，元素實現各類Feature元素、Style元素、Schema元素的封裝與管理；抽象元素的各實元素實現地理信息的封裝與管理，可實現地理名稱標注的封裝與可視化，在PEML中運用、、等元素作為PEML文件的根標簽進行信息的組織；元素實現地面DOM、DEM等的帖圖功能，及其派生元素用于矢量數據的表示，元素實現本地的或網絡的 KML共享；地理對象屬性值擴展則通過元素對元素的繼承實現。

圖2定義了架空輸電線路的主要部件及其相互連接關系。在PEML中，桿塔和導地線組成線路段，若干線路段動態組成一條完整的線路。

圖1 PEML對象層次模型（部分）

圖2 輸電線路相關的對象模型

PEML專門針對輸電線路的三維可視化定義導線、絕緣子、桿塔等標簽。

1）導線。導線的數據存儲在標簽及其子標簽中，定義導線型號，定義環境溫度，定義導線所處溫度下的一般常用應力值，定義導線在該氣候條件下的比載；

2）絕緣子。絕緣子數據存儲在標簽及其子標簽中，定義絕緣子類型，定義絕緣子的串數。、、、