羅容波江聰世曾慶輝

（1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局試驗(yàn)研究所，廣州 528000；2.武漢大學(xué)國(guó)際軟件學(xué)院，武漢 430079）

一種面向可擴(kuò)展三維可視化的電力設(shè)備標(biāo)記語(yǔ)言研究

羅容波1江聰世2曾慶輝1

（1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局試驗(yàn)研究所，廣州 528000；2.武漢大學(xué)國(guó)際軟件學(xué)院，武漢 430079）

在進(jìn)行配網(wǎng)故障的識(shí)別中，常常需要用到配網(wǎng)的線路及其設(shè)備信息，為了更好地在輸電線路三維可視化環(huán)境中動(dòng)態(tài)組織和描述三維模型，設(shè)計(jì)提出了電力設(shè)備標(biāo)記語(yǔ)言 PEML，并進(jìn)一步結(jié)合COLLADA技術(shù)實(shí)現(xiàn)了絕緣子等設(shè)備的動(dòng)態(tài)建模和架空線路導(dǎo)線的動(dòng)態(tài)三維仿真，實(shí)現(xiàn)了地表、絕緣子、桿塔、線路等三維模型的動(dòng)態(tài)顯示與銜接，提供輸電線路的實(shí)時(shí)三維視圖及其運(yùn)行狀態(tài)，滿足了輸電線路頻繁變化對(duì)三維模型可擴(kuò)展要求。

電力設(shè)備標(biāo)記語(yǔ)言；三維可視化；可擴(kuò)展性；架空線路

配電系統(tǒng)的故障識(shí)別是電力部門對(duì)故障進(jìn)行處理的必要前提之一。在對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行故障識(shí)別的過(guò)程中，常常需要用到配網(wǎng)的故障及其設(shè)備信息。配電網(wǎng)的重要特性是其電力設(shè)備呈明顯的地理屬性，如饋線的走向，開關(guān)、配電變壓器、桿塔和負(fù)荷的位置等。這些地理實(shí)體在配網(wǎng)巾數(shù)量巨大，而且分布廣。

配網(wǎng)的輸電線路是配電網(wǎng)的主要組成部門之一。環(huán)境和設(shè)備自身因素是造成輸電線路發(fā)生故障的兩大原因，架空輸電線路長(zhǎng)期暴露在惡劣的自然環(huán)境中，周邊環(huán)境中雷擊、外力破壞、鳥害、污穢、大風(fēng)等情況發(fā)生時(shí)，易引起線路本體設(shè)備故障。為了掌握輸電線路走廊地形及環(huán)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(shù)來(lái)進(jìn)行描述和管理線路和環(huán)境數(shù)據(jù)。

輸電線路的維護(hù)管理需要經(jīng)常開展線路新增、解口改造、遷改、技術(shù)改造、缺陷處理、調(diào)爬等工作，造成桿塔、絕緣子、中間接頭、終端頭等輸電設(shè)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(dòng)態(tài)擴(kuò)展，為此本文提出了電力設(shè)備標(biāo)記語(yǔ)言（Power Equipment Markup Language，PEML），用于輸電線路以及設(shè)備聯(lián)結(jié)關(guān)系的動(dòng)態(tài)描述，以輸電線路三維模型的動(dòng)態(tài)構(gòu)建。

1 面向可擴(kuò)展三維可視化的PEML數(shù)據(jù)模型

線路的可視化內(nèi)容由線路設(shè)備本體信息（包括靜態(tài)信息和動(dòng)態(tài)狀態(tài)信息）和周邊環(huán)境信息兩大部分組成。因此PEML不僅用來(lái)顯示輸電線路相關(guān)的地理數(shù)據(jù)（包括點(diǎn)、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(shè)備及其子部件等的靜態(tài)信息以及他們之間的連接或組成關(guān)系信息等，以及通過(guò)觸發(fā)器動(dòng)態(tài)獲取的線路負(fù)荷、線路在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)或時(shí)序數(shù)據(jù)。

PEML的語(yǔ)法定義采用XML Schema的形式，繼承于標(biāo)準(zhǔn)XML，語(yǔ)法結(jié)構(gòu)和格式則參考了KML（Keyhole Markup Language，簡(jiǎn)稱KML），在此基礎(chǔ)上定義輸電專用的數(shù)據(jù)類型，其用于描述各種線路設(shè)備之間的關(guān)系，定義錄入桿塔明細(xì)參數(shù)，然后通過(guò)三維可視化平臺(tái)將其解析生成線路、桿塔以及設(shè)備的三維模型。

圖 1反映了 PEML中元素的繼承關(guān)系，其中Object是基類，元素實(shí)現(xiàn)對(duì)地理對(duì)象的層次化管理，元素實(shí)現(xiàn)各類Feature元素、Style元素、Schema元素的封裝與管理；抽象元素的各實(shí)元素實(shí)現(xiàn)地理信息的封裝與管理，可實(shí)現(xiàn)地理名稱標(biāo)注的封裝與可視化，在PEML中運(yùn)用、、等元素作為PEML文件的根標(biāo)簽進(jìn)行信息的組織；元素實(shí)現(xiàn)地面DOM、DEM等的帖圖功能，及其派生元素用于矢量數(shù)據(jù)的表示，元素實(shí)現(xiàn)本地的或網(wǎng)絡(luò)的 KML共享；地理對(duì)象屬性值擴(kuò)展則通過(guò)元素對(duì)元素的繼承實(shí)現(xiàn)。

圖2定義了架空輸電線路的主要部件及其相互連接關(guān)系。在PEML中，桿塔和導(dǎo)地線組成線路段，若干線路段動(dòng)態(tài)組成一條完整的線路。

圖1 PEML對(duì)象層次模型（部分）

圖2 輸電線路相關(guān)的對(duì)象模型

PEML專門針對(duì)輸電線路的三維可視化定義導(dǎo)線、絕緣子、桿塔等標(biāo)簽。

1）導(dǎo)線。導(dǎo)線的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在標(biāo)簽及其子標(biāo)簽中，定義導(dǎo)線型號(hào)，定義環(huán)境溫度，定義導(dǎo)線所處溫度下的一般常用應(yīng)力值，定義導(dǎo)線在該氣候條件下的比載；

2）絕緣子。絕緣子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在標(biāo)簽及其子標(biāo)簽中，定義絕緣子類型，定義絕緣子的串?dāng)?shù)。、、、