城网三维可视化管理系统的研究与应用

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1、.城网三维可视化管理系统的研究与应用2013-04-3011:01:14<陈辉,王传宝,罗建平，徐秋凤（１.北京奥德安图电力科技有限公司；2.北京奥德威特电力科技股份有限公司）摘要：城市配电网络结构复杂、变化频繁，并且有越来越多的设施转入地下，因而利用三维可视化技术进行管理具有独特的优势，实现了在仿真地理场景上对架空线路、地下电缆（光缆）、各类室内外电力设施进行直观、精细的三维展示，并通过互操作接口融合SCADA、电缆分布式测温等系统的实时运行数据与历史数据，实现可视化监测和可视化操作，进一步支持配网的资产管理、配电管理、营销管理、规划管

2、理等，形成高效、综合的运营平台，提升运行管理和服务水平。本文对四川省电力公司资阳公司简阳供电局在开发和应用城网三维可视化管理系统的实践情况进行了简要介绍，为今后智能配网可视化管理系统的推广应用提供有益的尝试。关键词：智能电网；城市配电网络；三维可视化；信息系统；SCADA；接口；互操作1.引言国家电网公司已正式发布了“坚强智能电网”的发展战略。智能电网的本质是能源替代和兼容利用，它需要在创建开发系统和建立共享的信息模式的基础上，整合系统中的数据，优化电网的运行和管理。智能配电网作为智能电网的重要组成部分，在有着良好发展前景的同时，也肩负着

3、重要的责任。我国电力企业信息化进程起步较早且发展速度较快，电网运行管理领域已建立了电网能量管理系统SCADA/EMS（SupervisorControlAndAataAcquisition/EnergyManagementSystem)、配电管理系统DMS（DistributionManagementSystem)、电网地理信息系统GIS（GeographicInformationSystem）及管理信息系统MIS（ManagementInformation...System）等高层次应用系统，但在可视化方面较为普遍采用的是单线图和二维地

4、图相结合的模式。在高压、超高压电网的规划、运行、调度方面已开始应用三维可视化的技术手段，城市配网的三维可视化应用则处于起步阶段。简阳供电局为改善城区配网线路的运行条件、规范电缆走廊的建设和管理，更好地实现对管线资源的管理，提高电网线路运行安全稳定性，缓解电缆走廊不足给电网运行带来的压力，结合三维可视化技术的最新发展，选择部分试点线路和区域开发了城网三维可视化管理系统。本文对系统开发和应用过程中的一些关键问题进行了探讨，如城市配电网络三维场景的快速构建方案、模型系统的动态维护方案、SCADA等多个系统间的接口和信息融合方案、城网信息的三维可

5、视化方案等。2.总体设计1.1系统结构设计系统总体结构如图1所示。其中，数据层部署在服务器端，可视化展示平台则以C/S桌面应用、组件、RIAB/S客户端三种方式分别提供应用，并集成或融入各类配网管理应用系统。C/S桌面应用主要用于三维场景和数据配置、维护，B/S应用提供配网管理系统的主体功能，组件方式则支持将三维可视化模块嵌入到原有或新建的各类应用中，最大限度地适应实际情况、发挥可视化管理系统的价值。1.2数据的组织方式1.2.1三维地景的金字塔层级结构采用金字塔层级结构对影像和DEM进行分级分块。金字塔是一种多分辨率层次模型，从金字塔的

6、底层到顶层，其分辨率越来越低，对应的层级数据量也越来越小。在地形场景的绘制时在保证显示精度的前提下为提高渲染速度，不同的场景区域需要不同分辨率的DEM数据和影像数据。金字塔层级结构的建立为减少数据访问量、提高系统的效率及性能提供了技术上的保障。整个三维地景建立在数字地球基础上，因此，在构建地形金字塔的层级结构时，首先把整个地球表面作为金字塔的顶级，即第0级，对应最低分辨率的影像和DEM数据，并对其按照空间四叉树的模式分块，每块根据是否存在更高分辨率的影像和DEM数据而决定是否继续细分。依次按照此种方法构建整个金字塔。1.2.2...城市建

7、筑及其它部件的三维模型在配网可视化管理系统中，城市建筑及其它部件的三维模型一般不需要太精细，可以适当采用简模甚至不用贴图。但即便如此，其数量仍然是巨大的，必须建立空间索引，例如四叉树结构，以便支持在三维显示时的快速检索和动态显隐。四叉树是一种每个非叶子节点最多只有四个分枝的层次数据结构，特点是能够实现空间递归分解。由于四叉树结构的生成和维护相对比较简单，且当空间数据对象分布比较均匀时，基于四叉树的空间索引可以获得比较高的空间数据插入和查询效率，因此其成为空间数据库中常用的索引之一。1.2.3二维矢量数据大量矢量数据如道路、水系等继续按GI

8、S空间数据库或数据文件的方式组织，系统可以通过WebService或直接访问数据库，将它们叠加到三维地景上。1.2.4配网设施三维模型的PagedLOD结构采用视点相关的LOD(Levelof