利用三维仿真技术对变电站的危险点进行预控处理方法

摘要

本发明涉及利用三维仿真技术对变电站的危险点进行预控处理方法，该方法包括以下步骤：1)计算机通过虚拟仿真软件将根据变电站的作业环境和相关设备所建立的模型与相关的作业过程进行结合，形成一个虚拟的变电站场景；2)处理器根据实验操作人员的具体操作步骤在场景中模拟电试作业；3)显示器将电试过程和危险点预控信息显示出来。与现有技术相比，本发明具有丰富性、可见性、关联性、直观性、安全性、方便性等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及危险点预控处理方法，尤其是涉及利用三维仿真技术对变电站的 危险点进行预控处理方法。

背景技术

危险点预控的一直是电力行业工作中重要的环节，常见的危险点预控主要是通 过文字、图表、二维图形等形式来实现的，这种方式能够实施一定程度的危险点预 控，但是文字或图片形式的危险点预控与实际操作过程中遇到危险点预控措施有较 大的差距。常见的危险点预控方式对危险点预控在现场的表现形式不够形象，在常 见的危险点预控基础上通过多媒体视频方式来显示危险点及其预控措施，同真实场 景相比又缺少互动性，且效果不够理想。综上，在常规的学习和演练中，由于环境 的设置，体验的局限，有许多重要的危险点预控措施不能令到操作人员全程掌握， 一旦危险发生，由于缺乏现场经验，往往应对失当，甚至可能发生误操作，从而可 能造成安全事故。针对以上情况，可视化、可交互的危险点预控三维仿真辅助管理 的应用便产生了。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有丰富 性、可见性、关联性、直观性、安全性、方便性的利用三维仿真技术对变电站的危 险点进行预控处理方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：利用三维仿真技术对变电站的危 险点进行预控处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)计算机通过虚拟 仿真软件将根据变电站的作业环境和相关设备所建立的模型与相关的作业过程进 行结合，形成一个虚拟的变电站场景；2)处理器根据实验操作人员的具体操作步 骤在场景中模拟电试作业；3)显示器将电试过程和危险点预控信息显示出来。

所述的步骤1)中的根据变电站的作业环境和相关设备所建立的模型包括环境 危险点预控三维仿真模型、设备危险点预控三维仿真模型。

所述的环境危险点预控三维仿真模型的建模过程包括以下步骤：1)构建实际 变电站环境模型和设备模型，在模型中通过脚本进行仿真控制，将变电站环境中的 危险点和预控措施与对应设备融合在一起，并在模型中设置热区和激发事件，使变 电站环境危险点和预控措施能够在变电站虚拟漫游时展现；2)构建电试作业环境 和设备模型，同样通过脚本控制将作业环境中的危险点与作业环境融合在一起，并 在设备模型和环境模型中设置热区和激发事件，使作业环境的危险点和预控措施能 够在虚拟作业过程中展现；3)构建电试作业相关试验设备和电试作业的过程，在 仿真电试作业过程中，将电试作业过程涉及到的危险点和预控措施与电试作业每个 步骤融合在一起，完成电试作业的过程仿真；4)将变电站仿真对象、电试作业环 境仿真对象和电试作业过程仿真对象在三维仿真平台中进行组合和渲染，并通过脚 本编辑交互界面，完成环境危险点预控三维仿真模型的建模。

所述的设备危险点预控三维仿真模型的建模过程包括以下步骤：1)利用3DS Max建立设备的基础模型；2)在设备的基础模型中，将设备的危险点通过脚本语 言与设备建立映射关系，设置设备的危险点激活事件；3)在设备基础模型中，通 过脚本编辑设备的电气、动作模型特性形成设备的模型功能对象库；4)组合设备 三维模型和功能模型形成设备三维仿真对象；5)把设备三维仿真对象在三维仿真 平台中进行组合和渲染，完成设备危险点预控三维仿真模型的建模。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、丰富性：通过三维仿真技术将危险点预控在虚拟环境中展现，能够将危险 点预控与现场环境相结合，使危险点预控措施表现得更加生动形象；

2、可见性：通过三维仿真技术，能够展现危险点预控的具体步骤，从而可分 析导致事故发生的前后原因；

3、关联性：能使危险点预控措施与相关的设备、环境及相关操作过程紧密结 合，确保了危险点预控措施更具实际指导意义；

4、直观性：将电试过程和危险点预控信息在计算机上显示，让实验操作人员在 模拟环境中形象直观地监视设备的运行状态、分析试验状态的演绎过程、了解设备 的结构特征和操作技巧以及危险点预控的具体措施，身临其境，事半功倍；

5、安全性：允许操作人员在危险点预控三维仿真辅助管理系统中发生危险 点预控措施处理不当的行为，并可以通过回放逐一分析，避免了直接现场操作可能 带来的风险；

6、方便性：可自由安排学习及演练项目，并能重复进行。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为环境危险点预控三维仿真建模与制作流程图；

图3为设备危险点预控三维仿真建模与制作流程图；

图4为三维仿真平台模型库结构图；

图5为本发明的硬件结构示意图；

图6为本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，利用三维仿真技术对变电站的危险点进行预控处理方法，该方法 包括以下步骤：

步骤1)计算机通过虚拟仿真软件将根据变电站的作业环境和相关设备所建立 的模型与相关的作业过程进行结合，形成一个虚拟的变电站场景；

步骤2)处理器根据实验操作人员的具体操作步骤在场景中模拟电试作业；

步骤3)显示器将电试过程和危险点预控信息显示出来。

其中，步骤1)中提到的根据变电站的作业环境所建立的模型的具体建模流程 为：如图2所示，本流程描述了如何将环境危险点映射到三维仿真辅助管理系统的 过程。

在步骤①中，构建实际变电站环境模型和设备模型，在模型中通过脚本进行仿 真控制，将变电站环境中的危险点和预控措施与对应设备融合在一起，并在模型中 设置热区和激发事件，使变电站环境危险点和预控措施能够在变电站虚拟漫游时展 现。

在步骤②中，构建电试作业环境和设备(如变压器、断路器、闸刀)模型，同 样通过脚本控制将作业环境中的危险点与作业环境融合在一起，并在设备模型和环 境模型中设置热区和激发事件，使作业环境的危险点和预控措施能够在虚拟作业过 程中展现。

在步骤③中，在步骤②基础上，构建电试作业相关试验设备和电试作业的过程， 在仿真电试作业过程中，将电试作业过程涉及到的危险点和预控措施与电试作业每 个步骤融合在一起，完成电试作业的过程仿真。

在步骤④中，将变电站仿真对象、电试作业环境仿真对象和电试作业过程仿真 对象在三维仿真平台中进行组合和渲染，并通过脚本编辑交互界面，形成危险点预 控三维仿真辅助管理系统。

在步骤⑤中，基于危险点预控三维仿真辅助管理系统进行危险点三维展现。

在步骤⑥中，基于危险点预控三维仿真辅助管理系统进行仿真培训。

步骤1)中提到的根据变电站的相关设备所建立的模型的具体建模流程为：如 图3所示，

在步骤①中，利用3DS Max建立设备的基础模型。

在步骤②中，在设备的基础模型中，将设备的危险点通过脚本语言与设备建立 映射关系，设置设备的危险点激活事件。

在步骤③中，在设备基础模型中，通过脚本编辑设备的电气、动作模型特性形 成设备的模型功能对象库。

在步骤④中，组合设备三维模型和功能模型形成设备三维仿真对象。

在步骤⑤中，把设备三维仿真对象在三维仿真平台中进行组合和渲染，组成危 险点预控三维仿真辅助管理系统基础数据。

如图4所示，为三维仿真平台模型库结构图，该模型库包括三维仿真平台模型 库6、三维模型1、功能元素类模型2、模型动作库3、电气特性库4、数据接口库 5。

如图5所示，本发明的硬件包括web服务器51、仿真应用服务器52、数据库 服务器53、第一用户终端54、第二用户终端55、第三用户终端56。

如图6所示，为本发明的系统结构示意图，该系统包括三个层：存储层、逻辑 层、应用层。存储层的数据通过基础数据管理与三维仿真平台模型库进入逻辑层， 逻辑层的数据与通过危险点预控管理系统进入应用层。外部系统的数据通过数据接 口输入存储层的系统基础数据库。系统基础数据库包括危险点数据、电试作业过程 数据、基础数据。三维场景数据集包括模型数据、模型特性数据、其他数据。逻辑 层包括三维场景管理、危险点预控与场景事件驱动、危险点预控与三维场景映射、 场景危险点。应用层包括变电站漫游、电试作业模拟、危险点预控三维仿真模拟、 其他扩展应用。