一种面向可扩展三维可视化的电力设备标记语言研究

罗容波江聪世曾庆辉

（1.广东电网有限责任公司佛山供电局试验研究所，广州 528000；2.武汉大学国际软件学院，武汉 430079）

一种面向可扩展三维可视化的电力设备标记语言研究

罗容波1江聪世2曾庆辉1

（1.广东电网有限责任公司佛山供电局试验研究所，广州 528000；2.武汉大学国际软件学院，武汉 430079）

在进行配网故障的识别中，常常需要用到配网的线路及其设备信息，为了更好地在输电线路三维可视化环境中动态组织和描述三维模型，设计提出了电力设备标记语言 PEML，并进一步结合COLLADA技术实现了绝缘子等设备的动态建模和架空线路导线的动态三维仿真，实现了地表、绝缘子、杆塔、线路等三维模型的动态显示与衔接，提供输电线路的实时三维视图及其运行状态，满足了输电线路频繁变化对三维模型可扩展要求。

电力设备标记语言；三维可视化；可扩展性；架空线路

配电系统的故障识别是电力部门对故障进行处理的必要前提之一。在对配电系统进行故障识别的过程中，常常需要用到配网的故障及其设备信息。配电网的重要特性是其电力设备呈明显的地理属性，如馈线的走向，开关、配电变压器、杆塔和负荷的位置等。这些地理实体在配网巾数量巨大，而且分布广。

配网的输电线路是配电网的主要组成部门之一。环境和设备自身因素是造成输电线路发生故障的两大原因，架空输电线路长期暴露在恶劣的自然环境中，周边环境中雷击、外力破坏、鸟害、污秽、大风等情况发生时，易引起线路本体设备故障。为了掌握输电线路走廊地形及环境情况，提高输电线路的可靠性，人们普遍采用三维输电GIS技术来进行描述和管理线路和环境数据。

输电线路的维护管理需要经常开展线路新增、解口改造、迁改、技术改造、缺陷处理、调爬等工作，造成杆塔、绝缘子、中间接头、终端头等输电设备及其连接情况的变化，乃至线路本身的变更，这就要求输电线路三维可视化模型必须能动态扩展，为此本文提出了电力设备标记语言（Power Equipment Markup Language，PEML），用于输电线路以及设备联结关系的动态描述，以输电线路三维模型的动态构建。

1 面向可扩展三维可视化的PEML数据模型

线路的可视化内容由线路设备本体信息（包括静态信息和动态状态信息）和周边环境信息两大部分组成。因此PEML不仅用来显示输电线路相关的地理数据（包括点、线、面、多边形，多面体以及模型等），也还要用于保存和显示输电线路、设备及其子部件等的静态信息以及他们之间的连接或组成关系信息等，以及通过触发器动态获取的线路负荷、线路在线监测数据等动态数据或时序数据。

PEML的语法定义采用XML Schema的形式，继承于标准XML，语法结构和格式则参考了KML（Keyhole Markup Language，简称KML），在此基础上定义输电专用的数据类型，其用于描述各种线路设备之间的关系，定义录入杆塔明细参数，然后通过三维可视化平台将其解析生成线路、杆塔以及设备的三维模型。

图 1反映了 PEML中元素的继承关系，其中Object是基类，元素实现对地理对象的层次化管理，元素实现各类Feature元素、Style元素、Schema元素的封装与管理；抽象元素的各实元素实现地理信息的封装与管理，可实现地理名称标注的封装与可视化，在PEML中运用、、等元素作为PEML文件的根标签进行信息的组织；元素实现地面DOM、DEM等的帖图功能，及其派生元素用于矢量数据的表示，元素实现本地的或网络的 KML共享；地理对象属性值扩展则通过元素对元素的继承实现。

图2定义了架空输电线路的主要部件及其相互连接关系。在PEML中，杆塔和导地线组成线路段，若干线路段动态组成一条完整的线路。

图1 PEML对象层次模型（部分）

图2 输电线路相关的对象模型

PEML专门针对输电线路的三维可视化定义导线、绝缘子、杆塔等标签。

1）导线。导线的数据存储在标签及其子标签中，定义导线型号，定义环境温度，定义导线所处温度下的一般常用应力值，定义导线在该气候条件下的比载；

2）绝缘子。绝缘子数据存储在标签及其子标签中，定义绝缘子类型，定义绝缘子的串数。、、、