甘ｍ 珊：九＿＿ｌ－ 三维全景智能电网技术 在电网规划中的应用 杨 晶 ，范雪峰 ，杨德州 ，魏周东２ ７周 敏 ｆ１．国网甘肃省电力公司经济技术研究院，甘肃兰州 ７３００５０； ２．国网甘肃省电力公司发展策划部，甘肃兰州７３００５０；３．北京洛斯达科技发展有限公司，北京１００１２０） 摘要：随着甘肃电网建设规模的持续快速增长及河西走廊输电通道资源日趋紧张，甘肃电网的规划、建设及 运营压力日益增大。而电网天然具有地理空间分布特性，电网业务工作中对于三维可视化展现形式、度 时空信息管理及立体分析的需求也日益增多。通过三维全景智能电网技术在电网规划与建设中的研究与应 用，对电网的规划与建设全过程进行可视化、一体化管理，将对甘肃电网“大规划”和“大建设”具有重要 支撑作用，同时对转变国网甘肃省电力公司电网发展方式及转变公司发展方式具有重要意义。 关键词：三维；全景；智能电网；空间数据。 中图分类号：ＴＭ７１５文献标志码：Ｂ 文章编号：１６７１—９９１３（２０１５）０１－００５９—０４ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ Ｐａｎｏｒａｍｉｃ Ｓｍａｒｔ Ｇｒｉｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ＹＡＮＧ Ｊｉｎｇ ，ＦＡＮ Ｘｕｅ．ｆｅｎｇ ，ＹＡＮＧ Ｄｅ．ｚｈｏｕ２，ＷＥＩ Ｚｈｏｕ—ｄｏｎｇ ，ＺＨＯＵ Ｍｉｎ ｆ１．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＧａｎＳｕＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏｍｐａｎｙＥｃｏｎｏｍｉｃａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｌｔｄ，ＬａｎＺｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ ＧａｎＳｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｌｔｄ，ＬａｎＺｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｎｏｒｔｈ—Ｓｔａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１２０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｇａｎｓｕ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｔｅｎｓｅ ｏｆ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ Ｈｅｘｉ Ｃｏｒｒｉｄｏ，Ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｆ ｐｌａｎｎｉｎｇ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇａｎｓｕ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｔｈｅ ｇｒｉｄ ｈａｓ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ ｇｅｏｓｐａｔｉａｌ，Ｔｈｅ ｎｅｅｄ ｏｆ ３Ｄ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｍｕｌｔｉ－ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ｇｒｉｄ ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｗｏｒｋ ｉｓ ａｌｓｏ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｂｙ ｈｔｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ ｐａｎｏｒａｍｉｃ ｓｍａｒｔ ｇｒｉｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｉｔ ｃｏｕｌｄ ｍａｎａｇｅ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｇｒｉｄ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｖｉｓｕａｌｌｙ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｌｌｙ，ａｎｄ ｈａｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｒｏｌｅ ｆｏｒ ｌａｒｇｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ’ ａｎｄ“ｌｒａｇｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ”ｏｆ ＧａｎＳｕ ｐｏｗｅｒ ｇｄｄ．ｉｔ ｃｏｕｌｄ ａｌｓｏ ｈａｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇ ｔｈｅ ｇｒｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｍｏｄｅ ａｎｄ ｃｏｍｐａｎｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｍｏｄｅ ｏｆ Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ ＧａｎＳｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：３Ｄ；ｐａｎｏｒａｍｉｃ；ｓｍａｒｔ ｇｒｉｄ；ｓｐａｔｉａｌ ｄａｔａ． 甘肃电网是西北电网的中心，随着甘肃电 布特性，电网业务中对于三维可视化展现形式、 网建设规模的持续快速增长及河西走廊输电通 度时空信息管理及立体分析的需求也日益 道资源日趋紧张，甘肃电网的规划、建设及运 增多。 营压力日益增大。而电网天然具有地理空间分 在上述背景之下，通过三维全景智能电网 收稿日期：２０１４．０６－１２ 作者简介：杨￣ｎ（１９７６一），女，甘肃渭源人，高级工程师，从事电力信息化软件与数据中心开发集成工作。 ２ｏ１５年０２月第１期 ．５９ 技术在电网规划与建设中的研究与应用，对电 网的规划与建设全过程进行可视化、一体化管 理，将对甘肃电网“大规划”和“大建设”具 有重要支撑作用，同时对转变国网甘肃省电力 公司电网发展方式及转变公司发展方式具有重 要意义。 １三维全景智能电网技术 １．１海量空间数据组织与管理 海量空间数据主要是指全省的高分辨率 影像及数字高程模型（ｄｉｇｉｔａｌ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ， ＤＥＭ）。在三维地形场景绘制时，为了在保证显 示精度的前提下提高渲染速度，采用金字塔层 级结构对影像和ＤＥＭ进行分层分快。 金字塔是一种多分辨率层次模型，在构建 金字塔层级结构时，首先把原始的影像或ＤＥＭ 作为金字塔的底层，即第０层，并对其进行分块， 形成第０层的层级块矩阵。在第０层的基础上 将每２ Ｘ ２个像素重采样为１个像素，生成第ｌ 层，并对其进行分块，形成第一层，依此方法 构成整个层级的金字塔，见图１。这样，从金字 塔的底层到项层，数据的分辨率越来越低，相 应层级的数据量也越来越小。当场景范围相对 较大时，加载分辨率相对较低的影像，当场景 范围相对较小时，加载分辨率相对较高的影像， 以提高三维场景的绘制效率。 第２层 第１层 第Ｏ层 图１金字塔层级结构 采用线性四叉树的方式对影像或ＤＥＭ金 字塔层级块建立索引。四叉树索引的基本思想 是将地理空间递归划分为不同层次的树结构， 它将己知范围的空间等分成四个相等的子空间， 如此递归，最终分解成与金字塔层级匹配的四 叉树，见图２。。由于影像或ＤＥＭ在空间上均 匀分布，因此四又树索引具有较高的空间查询 效率。 ６０．２０１５￣ｇ０２ｇ］第１期 第２层 第１层 第０层 图２金字塔层级模型的四叉树结构 影像和ＤＥＭ的金字塔切片数据通过文件 形式存储在服务端，客户端通过ｈｔｔｐ访问服务 端的数据并下载到本地缓存。 采用视点相关的ＬＯＤ（Ｌｅｖｅｌ ｏｆ Ｄｅｔａｉｌ）技术 对目标层级进行快速搜索。采用ＬＯＤ技术时要 求不同区域对应不同分辨率的地形数据，因此 在层级块的搜索过程中需要进行分辨率的测试。 图３为地形层级块分辨率需求示意图，图中Ｅ 为视点，白色矩形区域表示与视景体相交且需 要参与地形绘制的层级块数，矩形越小表示分 辨率越高。搜索采用由粗到细、层层推进的策略。 这样既能满足从远至近从模糊到清晰的视觉效 果，又能极大地提高系统的效率。 图３地形层级块分辨率需求示意图 １．２电网设备高精建模与渲染 为了更精确的对电网设备进行三维可视化 表达，根据杆塔和变电站设备的竣工图纸进行 １：１高精建模。杆塔建模主要需要杆塔明细表、 杆塔结构图、基础配置表等资料，绝缘子建模 主要需要绝缘子设备图，变电站建模主要需要 总平面布置图、电气主接线图、各电压等级配 电装置间隔断面图、一次电气设备厂家资料及 建筑图纸。 设备三维建模的格式是当前主流的ｄｗｇ及 ３ｄｓ格式，通过格式转换成为三维全景智能电网 技术所能支持的格式后在系统中进行兰维渲染， 达到逼真的展示效果。 图９在建工程进度直观管理 ３结论与展望 ３．１结论 通过三维全景智能电网技术在甘肃电 息化中的研究与应用，可产生以下应用效益： （１）整合全网资源，实时信息共享，循环增 值 通过在统一平台下对全息资源进行整 合，大大提高了数据在全网的共享性，同时可 形成无形的经验数据和资源积累，为后续工作 提供借鉴，支持再创新。 （２）融入公司业务流程，服从统一权限管理 平台与省公司门户网站集成，实现与省公 司门户集成，按照省公司统一的角色权限配置 机制分配权限，纳入省公司一体化管理流程。 （３）实现数据管理模式变革性创新 通过电网业务数据的一体化整合，将重点 关心数据在统一平台下进行集约化、规范化管 理，由审批式管理过渡至权限式管理，由节点 式管理过渡至扁平化的网状管理。 （４）全新管理模式，树立省公司发展新形象 通过三维可视化与各类业务数据的高度融 合，服务于甘肃电网主营业务的全过程，面对 甘肃电网快速发展及日益增长的电息，提 供一种全新的管理手段及信息支撑，也成为树 立省公司发展新形象的窗口。 ３．２展望 为进一步纵深推进甘肃电网业务应用与管 理提升，从以下几方面对三维全景智能电网技 术的研究与应用进行展望。 ６２．２０１５年０２月第１期 （１）提升基础数据精度，构建完备电网架构 甘肃省作为疆电外送、酒泉风电基地能源 外送的核心走廊，对电网精细化管理要求更高， 同时，陇南和天水为灾害多发区，在规划及应 急等方面需要更高精度的基础地理数据作为支 撑。因此可以在现有２．５ ｍ分辨率卫星影像基 础上，进一步充实全省更高精度（优于０．５ ｍ分 辨率）的航飞影像数据。 同时，可以将３５ ｋＶ及以上网架坐标也纳 入到平台，用典型模型进行展示，建成完备的 甘肃全境网络架构，进一步加强对全省电力设 施的全面展现和统筹管理能力。 （２１提升业务应用的深度，拓展业务辐射范 围 一方面，可以以规划为试点，逐步提升业 务应用深度，更好发挥三维智能电网技术在应 用中的实用性；另一方面，在现有“电网业务 数据一体化整合”的基础上，进一步拓展业务 数据整合的范围，提供更全面的业务管理手段 及决策支撑。 （３）紧跟技术发展趋势，构建二三维一体化 应用 二维ＧＩＳ更综合抽象，具备成熟的平面 拓扑分析能力；三维ＧＩＳ更直观真实，优势在 于空间分析，二三维高度融合、优势互补 的电网ＧＩＳ系统是未来的发展趋势。因此构建 二三维一体化应用是三维全景智能电网技术研 究与应用的重要方向。 参考文献： ［１］高毅，等．三维数字沙盘技术综合平台辅助电网 工程建设的应用研究［Ｊ］．华北电力技术，２００９， （３）：２２—２６． ［２］范光甫，朱中耀，蒋荣安．三维数字化电网解决方 案［Ｊ］．电力勘测设计，２００５，（１）：３０．３４． ［３】任培祥，等．三维全景智能电网支撑平台的关键技术 研究与应用【ｊ］．电力勘测设计，２００９，（４）：５１．５６． ［４］李鑫，等．三维全景智能电网支撑平台在电息化 过程中的应用【Ｊ］．电力技术，２０１０，１９（４）：５４．５７． ［５］阎平，等．电网全息数字地图在工程初步设计评审 的应用［Ｊ．中国电力，２０１２，４５（１１）：５６—Ｊ］５９．
