寧東—山東±660 kV直流輸電示范工程三維數字化移交

丁永福，劉皓，萬明忠，肖少輝

（1.國家電網公司建設部，北京市，100031；2.北京洛斯達數字遙感技術有限公司，北京市，100120）

0 引言

2008年年初的我國南方電網抗冰搶險之后，電網建設中傳統的資料移交方式逐漸暴露出一些弊端。首先是在應急搶修時，翻閱查詢圖紙的效率低；其次是各類資料之間是孤立的，不能在圖紙與現場環境間建立有效融合；最后是展示手段不夠直觀，無法快速簡潔地提煉出主要信息輔助管理者決策。

為全面實施“兩個轉變”發展戰略，加快建設堅強智能電網[1]，創新電網建設移交模式，支撐電網又好又快發展[2]，國家電網公司建設部結合跨區電網建設新特點提出了跨區電網工程“三維數字化移交”的工作思路，以數字化方式貫穿設計、施工和運行，以信息化手段輔助工程本體移交管理，以新技術的擴展利用為堅強智能電網打下堅實基礎。

“三維數字化移交”利用航測技術、三維可視化技術和信息集成技術，結合地理信息和工程信息，以三維數字化的形式，整合輸電線路走廊的地形地貌信息和建設過程數據[3]，實現對輸電線路工程的直觀展示和工程資料的綜合管理。在設計階段，收集整理設計院的設計成果，實現設計成果的三維可視化，并可結合三維地形數據，校驗設計、減少設計變更次數，有效控制工程造價[4]；在施工階段，利用三維數字化服務工程建設管理，提高管理效率，實現精細化管理[5]；在運行維護（簡稱運維）階段，運維單位接收數字化移交的各類成果，輔助應急搶修，體現基建為運行服務的思想。

1 研究目標

寧東—山東±660 kV直流輸電示范工程中開展三維數字化移交研究工作，主要工作內容包含：移交平臺開發、基礎數據生產、設計圖紙入庫、線路三維建模、移交標準化以及后續工程推廣應用研究等。結合工作內容而言，本次研究的主要目標有3個：

（1）研究在跨區電網工程建設完成后，以三維數字化線路[6]的形式，整合線路走廊內的地形地貌信息和相關設計成果，隨本體工程一起移交；

（2）形成三維數字化移交成果報告，詳細說明三維數字化移交工作的工作流程、參與單位、數據范圍、平臺功能等內容；

（3）開發三維數字化移交展現平臺，建立寧東—山東±660 kV直流輸電示范工程數字化移交數據庫，利用三維數字化移交展現平臺，形象、直觀、多方位展示輸電線路綜合信息。

2 工作范圍與職責分工

三維數字化移交從空間角度講，包括線路、接地極、中繼站部分的設計資料及沿線的地形地貌等；從時間維度講，貫穿線路工程的設計、施工、運維三個階段，三維數字化移交范圍與流程可用圖1簡單表示。

三維數字化移交工作牽涉到的設計、建設管理、施工、運行單位較多，必須建立1套嚴密的組織保障體系，同時明確各方職責和分工，才能保證移交工作的順利進行。本工程中各單位的職責劃分如圖2所示。

3 技術路線

三維數字化移交展現平臺涵蓋了數字化移交、三維可視化、遙感數據處理、地理信息系統、海量數據管理、框架支撐等技術，并將這些技術集成到1個平臺，實現在統一平臺下對線路工程相關信息的三維展示、查詢和數字化管理。

圖2 三維數字化移交職責分工Fig.2 Three-dimensional digitization transfer responsibilitydivision

三維數字化移交平臺以數字化移交技術為統籌，解決前期各階段的數據采集、生產、入庫和規范化；以遙感數據處理技術為支撐，實現數據匹配和規范化管理，奠定三維數字化移交工作基礎；以三維可視化技術和地理信息技術為展現手段，搭建三維線路走廊地形地貌；以框架支撐技術為軟件平臺的構建方式，集成相關功能插件和接口，提供1個穩定、可擴展、可兼容的軟件系統。

4 三維數字化移交成果

4.1 數據成果

在施工圖設計階段，實施單位對全線地理數據進行生產，收集設計院相關施工圖紙，建立工程的檔案、模型參數庫，進行相關數據的錄入，該階段的主要成果有：地理數據成果、三維模型數據成果、檔案數據成果、模型參數成果等。在竣工圖設計階段，收集整理設計院的竣工資料，進行全線數據核對更新。數據成果的移交形式為對應的數據光盤，并能結合三維數字化移交平臺應用。數據成果主要內容如圖3所示。

4.2 平臺成果

圖3 數據成果組成Fig.3 Data result composition

在三維數字化移交過程中，三維數字化移交平臺作為移交數據成果的載體，在工程竣工階段，隨線路實體工程一起移交業主，移交平臺的主界面如圖4所示。

移交平臺成果為跨區電網三維數字化移交平臺以及相應的軟件開發文檔等，移交的形式為平臺的安裝光盤。移交平臺主要功能包括三維基礎功能和電力專用功能兩部分。三維基礎功能部分基于航空影像和數字地面模型實現輸電線路走廊地形地貌的室內三維再現，是整個移交平臺的基礎。電力專用功能則是針對數字化移交個性化需求開發研制的，主要包括：電力模型展示功能，可結合地理數據構建一個數字化的虛擬工程；數字化檔案管理功能，可直觀檢索線路主要電力設備的設計資料；設計變更管理功能，可以對全線的主要變更進行統計與數字化管理。移交平臺主要功能如圖5所示。

4.3 標準化成果

寧東—山東±660 kV直流輸電工程為示范工程，三維數字化移交工作也屬首次開展，因此需要在工作過程中進行標準化總結。在移交過程中，相關標準化成果隨工程一起移交業主，達到“依托示范工程建立三維數字化移交標桿”的目的，并可指導后續工程三維數字化移交工作的快速有序開展，實現移交工作的標準化與流程化。本工程的標準化成果主要有：《輸電線路工程信息三維數字化移交規范》、《三維數字化移交工作流程規范》等。

5 三維數字化移交意義

（1）創新移交新模式，提升電網建設標準化和信息化水平。通過三維數字化移交技術的研究，實現了線路設計成果在室內的三維可視化展現，做到了設計、施工、運維的有效鏈接。設計成果的三維模型化通過對應的生產流程，實現二維設計圖紙向三維模型的轉化[3]，并建立直觀的數字化檢索，使得業主在竣工驗收階段，除接收1個完整的實體工程外，還可接收1個數字化的工程。三維數字化移交是“三集五大”戰略在基建工作中的具體應用，是移交手段的創新與突破。三維數字化移交在提升工程信息化水平同時，通過相應標準、規范的制定與執行，提高了電網建設信息化工作的標準化水平[7]。

（2）地理數據與設計成果相結合，輔助工程建設精益化管控。三維數字化移交將地理數據與設計資料相結合，建立了可在三維場景下快速檢索的設計資料成果庫，有利于數據共享及設計經驗重用，也可為通用設計提供指導。三維數字化移交平臺在真實模擬全線線路環境的基礎上提供了三維可視化、設計檔案管理、設計變更管理等功能，在宏觀上滿足對工程概貌的整體掌握，在細節上滿足對應到單基桿塔的精益化管控[8]。

（3）依托示范工程建立移交標準，樹立三維數字化移交標桿。依托寧東—山東±660 kV直流輸電示范工程的首次三維數字化移交，建立了三維數字化移交的標準化流程和規范，規范涵蓋了不同階段提交設計資料的內容和格式、三維建模的參數要求、移交平臺功能以及最終的成果形式，可指導后續跨區電網工程乃至整個國家電網公司基建工程的標準化移交。

（4）以移交平臺為載體，服務運維。數字化形式移交的地理信息模型成果，三維模型成果，設計資料檔案庫成果將以平臺為載體，可服務于巡檢、工程搶修等運維工作，平臺的開放性保證了它可以與運維階段相關信息系統實現良好的集成，共同服務于電網的運維階段。

（5）打造完備的數據庫，為智能電網提供數據支撐。三維數字化移交平臺后海量的基礎地理信息數據、原始的設計圖紙和詳盡的施工管理過程數據能夠為智能電網的建設提供強大的數據支撐。

6 三維數字化移交發展展望

依托寧東—山東±660 kV直流輸電示范工程研究的三維數字化移交是國家電網公司跨區電網建設探索工程移交新模式的創新舉措，屬首次應用。該項工作雖然取得初步成功，但并不完善。在以后的工程中，可在以下方面進行繼續研究：

（1）利用高分辨率衛星影像[9]、航空影像、全線三維模型和各級道路等基礎數據，研究結合電子化檔案指導物資材料的運輸以及施工方案制定。

（2）深入研究設計校驗模塊。電力模型結合高精度的地形和影像數據，應用在施工圖會審階段，可對設計成果進行校驗，盡早發現設計的差、錯、碰、漏問題，減少設計變更次數。

（3）數字化移交的檔案資料、設計參數、竣工照片等成果數據庫，通過三維數字化移交平臺實現共享，可以逐步在后續信息系統的開發中研究如何進行重復利用[10]，有效縮短開發周期、減少建設成本。

7 結語

采用三維數字化移交方式，在工程設計、施工、運維中發揮積極作用，是管理方式創新的體現，是基建標準化、“兩型三新”的集中體現，是智能電網統一規劃、統一標準、統一建設的具體應用，是保證信息化工作的全程化、平臺化，提高電網建設的精益化管理水平的集中體現[5]。

寧東—山東±660 kV直流輸電示范工程創新地通過三維數字化移交平臺移交給業主的數字化工程，必將和實體工程一樣起到積極的示范作用。

總之，三維數字化移交是線路工程上一種新的移交模式，具有極大的推廣價值。建議在以后的電網建設重要工程中能進一步推廣、總結及完善，更好地服務于以特高壓為骨干網架的堅強智能電網建設[2]。

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