[發明專利]一種變電站電氣一次設備三維建模方法和系統

在審

• 申請號: 202010522564.7
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111724479A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 官瀾;王偉;胡君慧;李晉;李鏨;景天;胡勁松;文衛兵
• 申請（專利權）人: 國家電網有限公司;國網經濟技術研究院有限公司;湖北省電力勘測設計院有限公司;國網北京市電力公司
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06F30/20;G06F17/16
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 冀志華

本發明涉及一種變電站電氣一次設備三維建模方法和系統，其特征在于包括以下步驟：1)建立用于搭建變電站電氣一次設備三維模型的基本圖元模型集合，所述基本圖元模型集合包括多種基本圖元模型，各基本圖元模型由其幾何信息和空間變換矩陣唯一確定；2)獲取待搭建變電站電氣一次設備的設備結構和具體參數，并根據獲取的設備結構和具體參數從步驟1)中的基本圖元模型集合中選取基本圖元模型并進行參數調整，得到待搭建變電站電氣一次設備的三維模型。本發明保證了三維模型幾何外形的完備性、關聯性、一致性、唯一性、擴展性，滿足可視化、可分析、可編輯、可出圖等工程全壽命周期應用需求，可以廣泛應用于變電站設備建模領域。

技術領域

本發明涉及變電站、電氣設備、三維設計、建模及電氣一次設備領域，特別是關于一種基于體素構造表示法的變電站電氣一次設備三維建模方法和系統。

背景技術

在搭建電網三維設計模型的過程中，設計人員需要借助設計三維設計平臺并根據工程實際情況，建立各種設備模型，并利用這些設備模型來完成工程三維設計工作。工程三維設計成果需要滿足全生命周期中設計各階段、建設各階段跨平臺的共享和利用。

目前，實體模型存在多種表示方法，基本上分為三類：分解表示、邊界表示和構造表示，其中，邊界表示和構造表示占據了主導地位，下面對各種表示方法進行簡單介紹。

1、分解表示法

分解表示是將實體按照某種規則分解為更小的、更易于描述的子實體，這種劃分規則迭代用分解后得到的子實體，直到最終分解的子實體能夠直接描述為止，然后按照劃分過程，將各個子實體組裝，得到最終實體的表示。一般應用八叉樹表示法，由于算法本身的特點而易于進行并行計算，然而八叉樹表示也存在著占用內存較大，而且僅是一種近似表示，沒有顯示形體表面信息的缺點，目前應用較少。

2、邊界表示法

邊界表示(B-rep,Boundary Representation)是采用實體的邊界來描述實體的方法。該方法將模型看作是一個具有有限多個邊界面(平面或曲面)組成的面集，用這個面集來表示實體，而每一個邊界面又可以看成是一組有限個有序的邊界線段所圍成的閉合區域，每一個邊界線段又是由兩個端點構成，每一個點在三維坐標系內用三維坐標值表示。

如圖1所示，以一個立方體為例說明B-rep表示法的數據存儲結構，B-rep表示法中,包含的關鍵信息分為兩類。一類是幾何信息，它主要反映模型的大小及位置，主要記錄的是點的坐標值，面表達式中的系數等數據。第二類是拓撲信息，它主要反映的是圖形內部點、線、面、體之間的相對位置和連接關系，這類信息不根據模型整體位置和大小變化而變化。

B-rep表示法的優點：

(1)B-rep直接存儲構成模型的點、線、面等基本信息,便于模型的顯示和繪制；

(2)可以提供較多的關于點、邊、面的幾何及拓撲信息,有利于計算其幾何特性。

B-rep表示法的局限性：

(1)需要存儲的數據量大，數據間拓撲關系復雜；

(2)描述的形體不能保證其有效性和唯一性；

(3)無法描述構造的模型的幾何特征，不能對實體某部分元素拆分處理。

3、構造表示法

構造表示法是從各個基體、體素或體元出發，通過一定的空間運算生成實體的方法。又稱為構造實體幾何(CSG,Constructive Solid Geometry)，。該方法是利用預先定義好的簡單的基本體元模型，通過幾何變換、布爾運算構成復雜模型的三維模型表示方法。一般而言，這些基本體元主要包括：球體、圓柱體、圓錐、正方體等。利用CSG方法表示三維模型的過程被稱為CSG樹。