电力三维数字化设计平台的应用

电力三维数字化设计平台的应用

发表时间：2018-09-12T09:29:53.043Z 来源：《电力设备》2018年第14期作者：朱浩祎1 张林1 李冬雪2 宋玉玲3 王宇1

[导读] 摘要：随着电力企业精细化管理水平不断提高和设计精度不断加深，三维输变电设计评审技术得到了广泛应用。电力设计部门都已经逐步开展输变电三维数字化设计工作。通过三维数字化设计，不仅能够进行前期三维系统规划，更进一步的将三维设计成果直观展示，并应用与规划设计评审工作及数字化移交，是企业提高自身设计水平和市场竞争力的重要技术手段。

（1.国网盘锦供电公司辽宁省盘锦市 124000；

2.国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院辽宁省沈阳市 110000；

3.盘锦市国土资源局辽宁省盘锦市 124000）

摘要：随着电力企业精细化管理水平不断提高和设计精度不断加深，三维输变电设计评审技术得到了广泛应用。电力设计部门都已经逐步开展输变电三维数字化设计工作。通过三维数字化设计，不仅能够进行前期三维系统规划，更进一步的将三维设计成果直观展示，并应用与规划设计评审工作及数字化移交，是企业提高自身设计水平和市场竞争力的重要技术手段。

1 技术方案

1.1 构建目标

电力三维数字化设计平台可以大大提高工程设计的精度和深度、通过加载丰富的地理信息数据，明显减少了勘测外业踏勘次数，降低工程设计成本；平台三维设计、三维排位、三维校验功能，成果出图功能大大提高了线路设计的深度和精度，明显提高了工程设计质量和提高企业核心竞争力，并且能够很好的服务于工程的设计评审、数字化移交工作。

1.2 总体架构

电力三维数字化设计平台建立在统一环境下，具备搭建一个三维场景下，管理勘测相关数据、同时提供路径选线、路径出图、杆塔排位、三维可视化等功能的协同设计平台，实现重点新技术成果的工程应用，显著提升设计质量与效率，有效提高设计精度，保障电网建设安全，为建设坚强智能电网提供技术保障。

1.2 主要研究内容

电力三维数字化设计平台主要研究以下几个内容：

1.2.1数据共享管理平台

通过搭建统一共享管理平台，有效整合各类数据资源，促进数据共享和资源整合，更好的促进各专业协同办公。

1.2.2三维可视化路径规划设计

通过在三维平台下叠加基础影像数据和DEM高程数据、避让区、交跨物等专题数据，从而真实再现线路走廊范围内的三维地形地貌。并在此基础上进行三维路径规划、路径设计，支持三维场景下进行线路走廊统计、支持路径方案对比、支持最优路径方案并输出线路路径图，以及输出线路平断面图等。

1.2.3多专业设计软件接口集成

研究电力三维设计平台与传统的、现有的各专业设计软件、计算软件进行功能交互和数据对接，提高电力三维设计软件的专业性和实用性。

1.2.4三维设计模式

基于电力三维设计软件丰富的数据资源和空间分析优势，结合设计人员工作习惯，设计并实现了“三维线路路径优选->优选方案排位->排位成果三维展示”这种新的工作模式，实现设计过程无缝衔接。

1.2.5数字化移交

电力三维数字化设计平台形成以数据库为核心的设计成品的数字化体系，贯穿输电线路设计的各个设计流程，通过构建统一设计平台，促进信息共享和各专业协同，通过三维全景设计，增强直观性、提升准确性，优化输电线路设计流程，很好的促进设计流程规范化、标准化。由于设计流程的规范化、标准化，保证了系统很好的支持和契合设计成果资料的数字化移交工作。

2 关键技术

2.1地理信息系统技术

电力三维数字化设计平台的基础框架核心为一个地理信息系统，框架的根本在于地图图层的空间展现、图属查询、空间分析、图层管理、图层渲染、专业制图等。三维数字化设计相关的工作流程也被抽象为地理信息系统内的一系列操作。

2.2基于细节层次模型的高效三维渲染技术

在三维虚拟仿真（VR）系统中采用细节层次模型技术技术，可以在现有网络环境和硬件条件下，在能够保障高精度三维模型的仿真程度和VR体验感受的基础上，大幅度的提高了三维场景及场景模型的绘制效率。从而实现了基于海量数据的大区域三维虚拟场景的构建以及大区域场景的高速浏览，为实现数字化仿真打下了基础。

2.3全过程信息化电网技术

智能电网下的全过程信息化电网技术是将多学科、多专业的技术集成，形成的服务于电网工程的规划、可研、设计、施工和生产维护等各阶段工作的综合性平台，实现了电网建设的全生命周期管理，使电网建设变得统一开放、结构合理、安全可靠。

3 数据库设计

电力三维数字化设计平台根据业务情况所涉及数据库内容主要包括：基础地理数据、电力专题数据、工程信息数据、设计成果资料、属性数据、三维模型数据等数据。

3.1工程信息数据

工程信息数据主要包括工程项目基本信息、工程概况、回路信息、气象条件、地形条件、地质条件、导地线型号等。

3.2 地理信息数据

地理信息数据主要包括基础影像数据、DEM数据、路网数据、电网专题数据、各种地形图、地质图数据等等，系统支持按照工程要求

格式导出相关数据格式，便于数字化移交工作。

3.3三维模型数据

系统支持以工程项目为单位进行三维设计模型成果导出，输电线路设计智能一体化系统所设计的三维模型主要包括：三维杆塔模型、绝缘子串模型、基础模型、以及其它电网模型等。

3.4 属性数据

系统支持工程项目的各种数据属性信息的管理和导出工作。

3.5 设计成果资料

系统支持工程项目设计过程中的各个设计阶段的设计成果资料的数字化移交工作，将各种设计成果资料按阶段、专业、卷册目录进行导出。

4 功能设计

电力三维数字化设计平台完整梳理了输电线路设计信息管理流程，完成了以下功能设计。

4.1 项目管理模块

本模块主要用来实现设计工程的新建、编辑和删除等操作。

4.2 绘制航空线

本功能主要是通过设置工程的起始变电站、终止变电站，来确定工程路径航空线，从而指导线路路径方案规划。

4.3选线方案管理

基于二、三维联动的自动选线，能够实现线路坐标的输出，CAD路径图的自动生成，与道亨排位软件的交互，及线路数据汇总、工程量计算、提资单输出等。

4.4 选线路径管理

以基础地理数据为依据，根据地理信息情况对线路路径进行选择，能够对路径进行编辑操作。

4.5 地物调绘

在丰富地理数据的基础上，提供线路路径范围内外业测量或勘测数据的调绘和导入工作，能够方便的将外业测量的测量控制点数据、路网数据、交叉跨越数据等直接导入到系统中，同时也提供基本的调绘功能。

4.6 杆塔规划管理

根据线路路径的气象条件、地形地貌情况进行气象条件设置，导地线选型规划、杆塔型号规划和绝缘子串选型规划等等，进行杆塔设计参数设置，服务于杆塔排位等三维设计模块。

4.7 二三维手动排位

提供二三维手动排位功能，支持二维和三维情况下实时互动排塔、修改杆塔功能，排位过程中支持实时三维校验，并且提供修改塔功能。

4.8三维自动排位

三维排位模块中能够提供根据累计和档距进行自动排位功能，排位过程中能够进行严密的三维电气校核，测量任意两个物体的空间距离以及导地线对地垂直距离。

4.9 线路断面图输出

系统能够导出道亨软件识别的平断面（.org）或用户自定义格式平断面，供设计人员进行优化排位设计。

4.10 与道亨交互排位

读取线路断面图，在道亨或二维平台中进行杆塔优化排位，实现塔型分析及规划，导出排位结果。

4.11 排位结果导入

在道亨软件或二维平台进行优化排位后，可将排位结果导入三维系统中，根据实际的排位结果，在三维地球上进行线路三维模拟。

4.12 排位校核功能

针对三维设计成果，系统能够提供直观可视化的三维校审校核功能。

4.13 路径方案对比算

支持对路径方案对比。

4.14成果资料移交出图

系统支持将设计成果资料移交出图，能够导出相关成果资料。

4.15 模型库管理

系统支持以工程项目为单位进行三维设计模型成果导出，输电线路设计智能一体化系统所设计的三维模型。

5 总结

可视化及三维技术的应用节省了大量人力物力，特别是对规划设计阶段人员现场实地考察及勘测能起到事半功倍的效果。通过可视化及三维技术的推广应用，完善了电网基础数据，实现基础数据各部门共享，将地理信息系统与规划设计紧密结合，增强了规划设计的方案可实施性同时也方便后期运维管理。

随着电网规划水平及管理水平的不断提高，用户及社会对电网规划及管理的需要不断提高，该平台必将得到更多的应用空间。