基于三维GIS技术的输电线路地理信息系统的设计与实现

针对当前计算机图形及GIS技术的发展和电力系统输电线路管理需求的特点，本文以输电线路地理信息系统平台为例，研究了如何利用现有的数字高层模型(DEM)及相应算法实现海量三维地表模型的构建和如何运用设计模式的构造方法实现输电设备的关联组合等问题，并通过建立方位数据中间层的方法将地表数字高层模型、输电设备三维模型及各类属性信息有机的结合在一起，从而满足了输电线路GIS系统的各类维护及查询要求，并为该平台日后成为线路设计、培训模拟等高层应用的平台构建了良好的开放性框架。     

电力三维电子沙盘的研究与应用

电力三维电子沙盘是依托于数字高程模型DEM（Digital Elevation Matrix）、数字正射影像DOM（Digital Orthophoto Map）、电子地图数据DLG（Digital Line Graphic）组成三维基础地理影像平台,采用GPS卫星定位技术,将电网设施精细建模后精确分布于三维地理影像平台,并集成相关电网信息,形成模拟现实和高信息化的数字电网。     

基于航拍数据的三维输电设备状态监测平台

为满足电力系统对输电线路精细化管理的需求,研究了基于Skyline三维GIS平台和高清航拍影像数据来构建三维输电设备状态监测平台的方法。通过应用Skyline数据合成技术,将高清航拍影像和数字高程模型合成为Skyline场景底图。通过激光点云数据和3DMax结合的方式,完成三维杆塔的矢量建模。在Skyline场景底图、杆塔矢量模型的基础上,构建三维输电线路走廊。在三维输电线路走廊的基础上,结合监测设备采集到的数据,就可以构建三维输电设备状态监测平台,实现三维模拟巡检、输电设备状态监测数据综合分析和突发故障可视化预警等功能。     

基于可扩展对象库的变电站三维仿真平台

变电站三维仿真目前仍然存在建模周期长、模型难以复用等困难。文中介绍一种基于可扩展对象库建立三维仿真平台的方法。该对象库由三维模型类、动作特性类、电气特性类和数据接口类等不同类型的元素构成,变电站的各种仿真对象都能通过复用对象库中的元素完成建模。以Access数据库为桥梁,实现了三维仿真平台与培训系统的二维仿真平台交互。基于该变电站三维仿真平台,可以在对象层级通过灵活地增减设备或修改设备功能,仅做较小改动就能满足新的需求,从而大大缩短了三维建模周期。     

倾斜摄影技术在500kV输电线路设计中的应用

该文以大连登台500 kV线路工程为实践背景,对倾斜摄影三维模型技术在高压输电线路工程设计上进行试点应用。对与倾斜摄影三维建模设计相关的硬件设备、软件平台、航带设计和三维建模这四个方面进行应用选择说明及论述,对13.4 km典型线路区段选择小型固定翼无人机进行倾斜摄影工作。利用ContextCapture软件进行空间三维建模,再将三维数据加载到三维数字化设计平台,同时建立高压线路杆塔、导地线、绝缘子金具串等设计模型,形成完整的输电线路三维实体模型。通过三维实体建模,着重从高压输电线路设计的树木砍伐、房屋拆迁、交叉跨越以及山地路径优化等方面论述倾斜摄影技术在工程应用中的优势,同时也提出了倾斜摄影技术关于密集林区树木高度以及线缆建模存在的问题及解决方案的发展方向。     

光伏电池建模分析及关键因素研究

在传统光伏电池数学模型的基础上,通过合理简化模型,建立了一个结构简单、准确度高的光伏电池模型。借助MATLAB/SIMULINK仿真平台进行建模仿真,模拟不同状态下光伏电池输出特性,通过仿真结果对比分析,验证了模型的工程实用性。对影响光伏电池模型特性的串并联电阻及二极管理想因子等关键因素进行详细对比分析,对光伏电池工程建模仿真有一定的指导意义。     

大功率光伏并网发电系统RTDS的建模与仿真

首先,通过实时数字仿真器(RTDS)的小步长模型和大步长模型构建了100 kW光伏并网发电系统仿真测试平台,包括光伏逆变器、控制器及外接电力系统等.然后,着重介绍了电流控制器的工作原理和RTDS建模方法.最后,基于该平台设计并完成了验证电流控制器控制性能的稳态、暂态仿真实验;同时,对一台实际大功率光伏并网逆变器进行了相同的现场检测试验.通过两种实验结果的对比分析,证明了基于RTDS的大功率光伏并网发电系统测试平台的有效性,说明了其具备在模拟实际工况下对控制器进行研究、分析的能力且可行性较强,具有一定借鉴意义.     

一种多模型融合的风电系统永磁同步发电机数字孪生建模方法

针对当前风电系统永磁同步发电机(PMSG)建模技术存在设备内部参数理想化和系统耦合单一化的不足，无法满足数字孪生技术对设备虚拟模型要求的问题，提出一种面向数字孪生的风电系统永磁同步发电机建模方法。首先，依据实体样机参数，构建2 MW PMSG本体及电磁模型。之后为实现系统对PMSG的控制，基于联合仿真技术利用数字孪生建模平台搭建风电系统PMSG控制电路，实现多系统耦合仿真建模；在此基础上，充分考虑电机传热散热特性等影响，对PMSG热模型进行了构建与计算，并针对温度场计算流程复杂，不具备实时性等问题，引入一种改进的粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)代理模型方法对热模型进行降阶处理并集成；最终完成了基于多模型融合的PMSG数字孪生虚拟模型建模，并采用实体风机运行数据进行验证与测试，结果表明该模型可以有效地反映PMSG真实运行特性。     

基于精确河道地形的溢流坝泄流三维数值模拟

论文提出了包括实际工程精确河道地形的溢流坝泄流计算流体力学(CFD)三维数值模拟的方法。利用CATIA模型设计平台建立了湖北省喻家河水库工程三维模型,成功实现了实际工程精确河道地形与水工建筑物实体的融合,模型真实反映了实际工程的空间布置情况。采用紊流二方程中的RNG k-e模型进行数值模拟计算,用VOF方法进行自由表面的追踪,在1669 m~3/s、1199 m~3/s、728 m~3/s流量下,对溢流坝泄流时的水流流速、流态、时均压力进行了数值模拟。经过与物理模型试验对比分析,证明数值模拟结果与试验值吻合较好,从而验证了数值模型的可靠性。该研究成果为解决复杂水利工程的三维建模及相关数值模拟提供了新的方法,具有一定的参考价值和良好的应用前景。     

架空输电线路三维数字化设计关键技术分析

通过介绍输电线路三维数字化设计背景及现状,结合国家电网有限公司三维试点工程的应用,从工程地理信息数据的获取、三维模型的建模、三维设计平台的完善、三维设计成果的后期应用等方面对三维数字化设计关键技术进行了分析,并对线路三维数字化设计发展趋势做出预测,为电网企业推广三维数字化设计提供借鉴。     

模块化多电平柔性直流输电数字-模拟混合实时仿真技术

针对基于模块化多电平换流器的柔性直流输电(MMC-HVDC),提出了基于数字-模拟混合建模的实时仿真平台,介绍了其系统构成、等效原理、模拟比计算原则及其在我国首套工程开发中的应用。该平台包括相应的数字化系统模型、49电平MMC物理模拟装置、数字和模拟仿真平台接口,能够完成对实际工程中的换流阀阀基电子控制器(VBC)和换流站极控制保护(PCP)系统进行实时的全功能仿真验证。通过对上海南汇柔性直流输电示范工程进行故障态仿真,得出了相应的试验结果,并与电磁暂态仿真软件PSCAD的仿真结果进行了对比,证明了该系统为MMC-HVDC的动态特性和控制保护平台提供实时在线验证的有效性。     

虚拟现实技术在水情水调自动化系统中的应用

通过对水情水调自动化系统中工况监视模块的任务分析,提出在该部分采用虚拟现实技术,构建相应的三维仿真系统。根据数字高程模型(DEM)、计算机辅助设计(CAD)图、实景照片等数据建立三维模型,基于开源项目开发场景编辑软件和实时运行系统,实时运行系统使用OPensceneGraph来管理场景和实时渲染,重点解决大地形建模和水流流态的模拟技术,达到了较好的应用效果。     

间接空冷塔热力特性三维仿真平台的二次开发

湿冷塔、空冷塔、空冷岛等大型电站空冷设备,进行三维建模仿真时对设计人员的要求较高,存在建模时间长、经验参数多、对网格质量依赖程度高等缺点.本文基于此,通过二次开发研制间接空冷仿真平台,采用Qt图形库进行仿真平台图形界面开发以满足Linux和Windows系统环境下跨平台运行的要求,实现数值模拟中间冷塔建模、设置、计算和后处理分析标准化和参数化,为今后间接空冷的设计和优化提供参考依据,具有重要的科研和工程应用价值.通过某1000 MW自然通风间接空冷塔的仿真计算,验证了所开发平台的简便性、适用性和准确性.     

基于CIM模型的变电站三维可视化交互技术应用

研究三维可视化交互技术在智能变电站的应用,解决变电站传统信息平台通过文字、图表等二维形式展示设备信息不直观及交互困难等问题。利用基于CIM模型的信息交互技术,通过改进特征的实时细节层次模型生成算法与碰撞检测加速算法,实现实景三维建模和虚拟场景控制及变电站内设备台帐的展示。设备试验、缺陷、实时工况、在线监测等综合信息的三维仿真及数据交互,可及时为异常设备发出定位及告警信息,为监盘、巡检等提供可视化模拟环境,提高运行人员查找、分析设备故障的效率。500 k V玉林变电站三维仿真应用实例表明,基于CIM的变电站三维可视化信息交互技术具有很好的应用效果。     

基于VPB和osgGIS的流域三维虚拟环境建模方法

三维虚拟环境建模是实现流域虚拟仿真模拟的基础工作,快速智能地生成三维地形地物则是流域建模的关键技术。结合松花江流域地形建模和哈尔滨市建筑物建模,基于VirtualPlanetBuilder（VPB）和osgGIS进行了地形地物建模方法研究。阐述了基于地形DEM和遥感影像的流域多层次地形建模技术,探讨了多源数据的组织与利用方法。分别研究了线状地物和面状地物的参数设置方法,包括线状地物随地形起伏的设置、建筑物高度及顶面与侧面纹理的设置等。基于VPB和osgGIS的建模方法可以支持不同格式、不同精度和坐标系的原始数据,建模自动化程度高,生成的模型支持多层细节和基于外存的调度模式,可以为海量模型的实时调度渲染提供模型支持,是流域仿真模拟中三维地形地物的快速生成方案。     

甘肃电网数字化信息平台的设计与实现

甘肃电网数字化信息平台是甘肃省电力公司生产和运营的重要支撑系统。它以三维GIS和海量数据存储处理等技术为基础。以高清影像、数字高程模型、基础地理信息等数据为核心,综合运用卫星遥感、虚拟仿真、信息系统集成等技术,整合甘肃电网相对分散的信息资源,为电网规划、安全生产、调度运行、基建管理等业务提供技术支撑。文章从甘肃电网数字化信息平台功能设计入手,详细介绍了平台建设的软硬件架构及数据集成设计等内容,并对以高精度的三维地理信息为基础,建立覆盖电力系统生产运营各个环节的信息平台建设的技术方向进行了展望。     

电站三维数字化模型技术的研究与应用

智能电厂建设需要以电站三维模型作为数字载体,结合虚拟现实和互联网+等技术实现人员定位、智能巡检、三维仿真、生产监控、安全管理等智能电厂功能。本文结合电厂运行与检修业务,在开发电厂三维仿真培训功能的基础上,分析电站三维模型开发关键技术,利用高精度三维模型快速生成电站三维运维模型平台,在该平台开发智能电厂部分业务功能,实现电站三维数字化模型展示。该软件系统包含人员安全管理、设备检修培训、电气三维仿真3大功能模块,该系统已实际应用,并取得良好应用效果。     

基于GDS的数字集成电路电磁场模型提取方法

提出了一种建模方法,可以根据电路设计文档为集成电路复杂的互连结构建立三维电磁场模型。针对数字或混合工艺的1Px M集成电路,以电路的GDS版图为原始材料,利用制程工艺文件中的几何和物理信息,还原出芯片的完整三维结构,在ANSYS Q3D中建立芯片的电磁场模型。使用此建模方法,可以使对芯片进行精确的高频电磁分析变得方便,并使集成电路设计平台与ANSYS分析平台得以更好的结合,为集成电路电磁兼容仿真开辟了另一种可行的途径。     

数字电力系统基础架构平台的设计与实现

针对电力信息化系统中普遍存在的信息孤岛和信息化建设风险问题，基于数字电力系统理论，构建了一种新型的数字电力系统基础架构平台，采用公共对象请求代理体系结构（CORBA）中间件技术，通过各类异构系统的有机整合，实现电力企业各专业系统间的业务互通和数据共享。介绍了数字电力系统基础架构平台体系构成及其实现的相关技术，包括数字电力系统总线、基于公用信息模型（CIM）/组件接口规范（CIS）的数据整合、数字电力系统业务建模和开发管理工具等。     

电站三维数字化模型技术的研究与应用

智能电厂建设需要以电站三维模型作为数字载体,结合虚拟现实和互联网+等技术实现人员定位、智能巡检、三维仿真、生产监控、安全管理等智能电厂功能。本文结合电厂运行与检修业务,在开发电厂三维仿真培训功能的基础上,分析电站三维模型开发关键技术,利用高精度三维模型快速生成电站三维运维模型平台,在该平台开发智能电厂部分业务功能,实现电站三维数字化模型展示。该软件系统包含人员安全管理、设备检修培训、电气三维仿真3大功能模块,该系统已实际应用,并取得良好应用效果。