何志紅 徐德會 孫會

摘要：本文探討了分塊建模方法，研究了分塊建模方法的應(yīng)用要點(diǎn)，以期提高虛擬變電站模型的合規(guī)性，為實(shí)際施工提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：分塊建模方法;三維變電站模型;模型紋理數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）09-0084-03

0 引言

現(xiàn)階段，社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)離不開電能的持續(xù)供應(yīng)，發(fā)電站工作狀態(tài)的可靠程度，也將直接影響到區(qū)域供電質(zhì)量。在科學(xué)技術(shù)體系不斷完善的背景下，在變電站施工前建立虛擬變電站模型，已經(jīng)成為主流趨勢之一，這也是在前期規(guī)避掉問題的有效途徑之一。通過將分塊建模方法應(yīng)用到虛擬變電站模型的建立過程中，不僅可以加快模型的構(gòu)建速度，而且對于提高模型構(gòu)建效果也有著積極的作用。

1 分塊建模方法概述

所謂分塊建模方法是指將待建模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致分類，按照模塊分開建立的方式來完成建模工作。在實(shí)際應(yīng)用中，該建模方法具備以下應(yīng)用優(yōu)勢[1]：

（1）細(xì)致化程度高，相較于傳統(tǒng)建模方法，分塊建模方法在應(yīng)用階段，可以在完成模塊分類后，對于某一模塊內(nèi)容進(jìn)行細(xì)致化梳理，最后通過模塊之間的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)在一起，提高了分模塊的服務(wù)性能。（2）便捷度高，分塊建模方法的應(yīng)用，能夠簡化變電站建模步驟，使整個建模過程的便捷性得到提升，從而加快了建模效率。

2 分塊建模方法的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 選定建模模型

變電站電氣設(shè)備種類多，模型的精準(zhǔn)度的高低直接影響著系統(tǒng)的沉浸度和質(zhì)量?？紤]到現(xiàn)實(shí)中人們對安全性要求更高、電力系統(tǒng)自身發(fā)展速度快，結(jié)合當(dāng)前變電站實(shí)際狀況，以及設(shè)備更新速度，進(jìn)行變電站模型地選擇。確定好變電站原型后，為對變電站有整體全面深入的理解，以及對變電站建模及功能開發(fā)有全面認(rèn)識，模型搭建及功能開發(fā)期間多次對變電站進(jìn)行實(shí)地勘測，搜集變電站各電氣設(shè)備信息，采集設(shè)備型號、圖形、尺寸，搜集變電站常見故障，故障類型、影響范圍和故障狀況，取得變電站總設(shè)計圖的使用權(quán)限及各電氣設(shè)備的CAD圖紙資料等。通過對階段性成果分析匯總，明確了開發(fā)過程中的注意事項(xiàng)、軟件選取、方法研究和設(shè)備更新等問題，確定了依據(jù)各電氣設(shè)備工作機(jī)理，將各種設(shè)備分為靜態(tài)、動態(tài)兩類模型，靜態(tài)、動態(tài)分不同層建模，靜態(tài)模型主要包括控制樓地面、無功補(bǔ)償和絕緣支柱等;動態(tài)模型包括隔離開關(guān)、接地刀閘等，便于后期處理及動畫制作[2]。

2.2 三維變電站模型

完成建模模型的選擇工作后，進(jìn)入到了三維變電站模型的構(gòu)建環(huán)節(jié)，借助分塊建模方法進(jìn)行處理時，需要做好幾點(diǎn)內(nèi)容[3]：（1）做好建模分塊工作，在該環(huán)節(jié)中，可以將模型分為三個大類，分別是110kV供電系統(tǒng)、35kV供電系統(tǒng)和主變壓器與總坪系統(tǒng)，不同大類還可以進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)分，如110kV供電系統(tǒng)又可以分為斷路器模塊、避雷針模塊、設(shè)備布線模塊、出線和桿塔模塊等。（2）做好建模軟件的選擇工作，結(jié)合目前的應(yīng)用情況，使用較多的建模工具為3DS MAX軟件，將各類別電氣設(shè)備圖紙導(dǎo)入到3DS MAX軟件當(dāng)中，對于數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行存儲，這也是建模的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。（3）在三維模型建立的過程中，借助分塊建模方法，對于每一個分支模塊進(jìn)行建模，隨后歸類到對應(yīng)的大類別模塊中，最后再匯總得到整體的建模方案，做好模塊連接時的節(jié)點(diǎn)處理工作，從而提高三維變電站模型內(nèi)容的可靠性。

2.3 電氣設(shè)備模型

在具體建模過程中，需要明確幾點(diǎn)應(yīng)用內(nèi)容[4]：（1）明確建?？蚣埽瑢ζ溥M(jìn)行處理時嗎，會使用到CAD圖紙，將各類別電氣設(shè)備圖紙導(dǎo)入到3DS MAX軟件當(dāng)中，對于數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行存儲，這也是建模的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，隨后根據(jù)空間結(jié)構(gòu)分布情況，對其進(jìn)行建模，確定各模塊內(nèi)容后，最后進(jìn)行拼接，得到完整的電氣設(shè)備模型。（2）搭配恰當(dāng)?shù)慕７椒ǎ朔謮K建模方法外，在實(shí)際應(yīng)用中，也需要借助其他建模方法來輔助建模工作的推進(jìn)，如長方體建模法、管道建模法等。（3）做好“組”功能的應(yīng)用，所謂“組”功能是指將模型拆分為若干個“小組”，結(jié)合實(shí)際情況，小組可以進(jìn)行拼接和拆分，以便于后續(xù)修改時所需。在此過程中，還需要搭配實(shí)例建模法進(jìn)行使用，從而提高模型內(nèi)容的可靠性。需要注意的是，電氣設(shè)備中存在許多的小部件，如小螺絲、連接節(jié)點(diǎn)等，對于這些構(gòu)建可以選擇不建模，在確定整個結(jié)構(gòu)模型可行性之后，對其進(jìn)行貼圖處理即可，從而起到節(jié)約建模時間的作用。

2.4 模型紋理數(shù)據(jù)庫

分塊建模法在模型紋理數(shù)據(jù)庫處理過程中，需要注意幾點(diǎn)：（1）做好模型紋理的分類工作，在之前的章節(jié)中已經(jīng)提到，變電站中存在著許多的電氣設(shè)備，不同類型的電氣設(shè)備，其使用的材料、結(jié)構(gòu)外形、結(jié)構(gòu)尺寸、運(yùn)行功率也存在著較大差異。對此在對材料方面進(jìn)行數(shù)據(jù)庫建立時，可以將顏色作為分類依據(jù)，例如，變電站使用到的支柱結(jié)構(gòu)，主要是以銀色為主，絕緣套管主要以古銅色為主等，這便是用于分類的依據(jù)之一。（2）根據(jù)分類結(jié)果進(jìn)行紋理的制作，該過程需要對多種類型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以借助大數(shù)據(jù)技術(shù)來輔助工作的進(jìn)行。對于整理的圖片，利用PS、3DS MAX軟件、Unity3D進(jìn)行處理后，可以將其導(dǎo)出進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的處理。

2.5 模型組裝過程

分塊建模法可以將結(jié)構(gòu)劃分為若干個“組”，對各小組內(nèi)容進(jìn)行分開建模，完成各“組”內(nèi)容的建立后，進(jìn)入到模塊組裝環(huán)節(jié)。在組裝過程中，需要參照變電站總規(guī)劃圖紙上標(biāo)記的內(nèi)容進(jìn)行，這樣可以對模型結(jié)構(gòu)的相對位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位，同時對于不合規(guī)尺寸進(jìn)行處理，使其可以滿足相應(yīng)的應(yīng)用需求。完成模型結(jié)構(gòu)的組裝工作后，進(jìn)入到了布線工作，虛擬變電站中擁有著許多的電氣設(shè)備，對此其分布線路的復(fù)雜程度也較高，如何確保布線合規(guī)性也是模型組裝階段的重要環(huán)節(jié)。對此在實(shí)際處理中，會利用分層編號法對其進(jìn)行處理，將線路完成統(tǒng)一編號后，再進(jìn)行布線，根據(jù)編號對接關(guān)系完成布線，從而提高模型組裝結(jié)果的可靠性。

2.6 動畫開發(fā)過程

在虛擬變電站模擬運(yùn)行過程中，需要借助動畫開發(fā)來實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)階段常用的建模方法主要有簡單程序控制開發(fā)、動畫制作與程序混合開發(fā)兩種方式。對于一些比較容易制作的內(nèi)容，如物體的簡單移動、單獨(dú)物體的旋轉(zhuǎn)等，此類內(nèi)容只需要借助引擎結(jié)構(gòu)就可以完成動畫的開發(fā)制作。對于一些動作比較復(fù)雜的動畫內(nèi)容，如多個物體進(jìn)行不同操作，那么在對此類動畫內(nèi)容進(jìn)行制作時，需要借助3DS MAX軟件和Unity3D軟件來完成動畫制作，同時還需要搭配著相關(guān)的應(yīng)用程序，以此來實(shí)現(xiàn)動畫開發(fā)功能。

2.7 模型的導(dǎo)出

完成上述額工作內(nèi)容后，進(jìn)入到了最關(guān)鍵的一步，那便是進(jìn)行模型的導(dǎo)出，但是在該步驟執(zhí)行之前，還需要對模型進(jìn)行處理，具體的處理內(nèi)容如：（1）重置變換，虛擬變電站模型在建立的過程中，會涉及到物體旋轉(zhuǎn)、移動等內(nèi)容，完成操作的物體其坐標(biāo)也會發(fā)生一定偏移，并且會和世界坐標(biāo)形成夾角，而重置變換工作便是將這些夾角進(jìn)行消除，使其恢復(fù)到世界坐標(biāo)狀態(tài)。（2）調(diào)整中心軸，完成重置變換工作，使坐標(biāo)恢復(fù)到世界坐標(biāo)后，需要對模型中心軸進(jìn)行調(diào)整，使其可以恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)線狀態(tài)，法線的調(diào)整與之保持一致。（3）對于一些特殊問題進(jìn)行處理，如模型不對稱、模型背面消隱等問題，此時也需要按照要求對其進(jìn)行處理，修正錯誤參數(shù)，并對缺失參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)齊，以此來提高導(dǎo)出模型的完整性和科學(xué)性。

3 結(jié)語

綜上所述，在虛擬變電站建模過程中，會使用到許多的建模方法，分塊建模法的提出，能夠簡化建模過程的應(yīng)用流程，加快模型的構(gòu)建速度。同時還可以細(xì)化每個模塊的建模內(nèi)容，提高模塊內(nèi)容的合理性，這提升了導(dǎo)出模型的可靠性，為后續(xù)施工計劃擬定提供數(shù)據(jù)參考。

參考文獻(xiàn)

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