輸電線路設計中三維技術的應用分析

摘要：三維技術是一種先進的數碼合成技術，它注重空間性和可視性，是如今一些行業領域生產工作中必不可少的數碼應用技術。將三維技術利用于電力行業中輸電線路的設計，可以簡化設計中的繪制環節，使設計效果更為直觀和清晰明了，同時也能夠大大的提高設計效率。本文將簡要分析三維技術對于輸電線路設計的應用與優化。

關鍵詞：三維技術；輸電線路設計；二維CAD技術；三維GIS系統；優勢

三維技術可以實現全方位的空間感和立體化互動式觀察，也可以模擬和解析某項事物的整個過程，是一種能夠提供多樣性高級輔助分析功能的數碼合成技術。目前一些科研工作與教育教學中都會利用到三維技術。三維技術所創造的虛擬立體空間避免了人們為了調研與實驗而臨時搭建實物建模的時間與成本，而三維技術虛擬空間的可隨意修改屬性也有利于人們的思路拓展和設計創新，它是高科技智能化的完美體現。

一、三維技術

三維是由一個二維和一個一維疊合在一起形成的，它不同于二維只存在兩個方向的交錯，三維存在多方向的交錯。近些年來我國電力行業能夠發展如此迅速，應該歸功于智能化與數字化的應用。三維技術就是數字智能化中的一部分。它可以為我們設計虛擬的配電線路方案，幫助設計人員快速的實現設計構思和理念。目前，許多地區的電力公司都開始逐漸采用這種叫做“智能集成化輸電線路的三維協同設計技術”。也就是本文主題希望闡述的輸電線路設計中應用到的三維技術。

（一）三維技術在輸電線路設計中的優勢和特點

在三維技術出現之前，傳統的輸電線路設計大部分采用的是二維CAD技術。由于所設計的影像不存在三維立體效果，技術人員一般會用多個相互關聯的二維素材來投射影像制圖，最終通過圖像表達輸電線路的設計構思與具體要求。由于制圖相對復雜，所以如果出現新型的輸電線路設計理念和線路配置技術時，為了節省時間和成本往往會在原來的設計圖上進行一些人工修改從而形成新的設計圖。這樣做的弊端就是由于修改涂抹而造成的設計效果不直觀，并且這種設計表達思維抽象，難于理解，在全手工修改制作的同時，也容易出現錯誤，影響輸電線路工程的效率。

為了避免和減少設計上的瑕疵與成本的消耗，優化輸電線路的設計，利用三維技術設計輸電線路成為了一個不錯的選擇。在我國，三維技術已經發展了30余年，在機械、工業、電子、建筑和農業等各個領域都有所應用，并且三維技術產品的設計與生產也達到了一定的水平。所以，以解決傳統設計中普遍存在的“錯、漏、碰、缺”等問題，三維技術開始正式應用于我國輸電線路的設計中。

相比于傳統的二維CAD技術，三維技術對于輸電線路的設計具有絕對優勢。它滿足了設計者一直以來的愿望——對施工現場的模擬。這讓設計者不用到達實際現場就能夠解決許多現實的設計問題。設計者利用虛擬道具在三維技術所創造的虛擬施工場景中進行隨意的設置。例如對裝置的拆卸、對線路的布設、對施工工藝的選擇以及對施工團隊人員的宏觀配置。目前利用三維設計軟件能夠實現零件的設計、工程設計圖的設計、線路布置和元件裝配的設計以及工藝演示的設計等各個設計階段。最重要的是設計者利用三維技術所模擬出來的設計模型和設計場景最終也能自動生成二維的工程圖躍然紙上，可以按照設計者的現實需求實現三維和二維之間的隨意轉換。另外，三維技術具有很強的后期處理功能，它能夠對設計工程圖進行質量屬性的分析、空間運動的模擬、裝配干涉的檢查、應力應變的解讀和造型外觀的渲染。總結來說，三維技術在輸電線路設計中具有成像效果直觀、簡化實驗過程、便于設計成果交流、提高設計數據分析和總體設計效率高的特點。相比其他應用來說，更注重輸電線路設計思路和實際效果的優化，而且在很大程度上節省了人力、物力和時間成本。

（二）三維技術在輸電線路設計中的應用

設計者在對輸電線路的施工現場進行三維建模后，三維軟件系統就可以生成出最直觀的三維工程圖。同時三維技術軟件可以提供對一些細節的自動處理，比如零部件序號的標注和材料清單的統計，這可以大幅減少設計者的工作量，為工程提前實施節省時間。

三維技術具有很強的調整修正功能，它可以對設計者提前預設的建模進行數據參數的分析和編輯。也可以將提前設計好的零部件建模按照設計者的想法進行任意的自動改變。由于是虛擬過程，所以一些零部件的變動和增減不存在任何實際的物理損耗，設計者可以隨意刪除和增加零部件的數量及種類，對于三維設計視圖中的錯誤和疏漏也能進行靈活的修改，操作非常簡單。總體來說，在輸電線路工程前期環節，三維技術為其提供了最大程度的優化，使設計者在設計過程中更加自如和靈活，無論是在思維方面還是操作方面，不但減少了傳統中大部分實地操作的工作量，也避免了許多設計差錯的發生。

設計者在三維模擬施工現場中可以任意進行距離的測量。距離測量的主要目的是保證輸電線路中電氣與線路裝置之間的安全距離和各種零部件之間的裝配關系。例如，輸電線路裝置的跌落裝置與電氣之間的空間距離如果設置為300mm。當輸電線路從10kv升壓至20kv運行時，跌落裝置與電氣的距離會發生改變，具體應該滿足小于340mm的要求。所以為了保證其與電氣具備足夠的安全距離，就可以采用三維技術對跌落裝置的各種參數進行改造。比如加長跌落樣板、改變跌落橫擔的放置或者為跌落下樁頭加裝絕緣罩等。通過觀察改造的虛擬模型，三維軟件可以發現跌落裝置與電氣安裝距離在實際環境中存在的缺陷，就可以在施工前對設計進行及時修改，從而提高輸電線路供電的安全性和可靠性。

二、輸電線路設計中常用的三維技術

（一）可視性GIS地理信息技術

GIS地理信息技術在電力行業中的應用并不為人陌生，它是目前一些地區較為常見的先進地理信息技術。它的一大工作就是為輸電線路的設計服務。三維可視化輔助設計系統就是這樣一款能夠幫助輸電線路設計開發的應用軟件。輸電線路三維可視化輔助設計系統采用了4個層次的軟件體系結構，它們分別是負責輸電線路三維可視化設計的專業應用層，負責對地形、地質環境、電力器件進行模擬的模擬對象層，負責處理數據關系、空間和屬性的數據層以及負責數據交換、傳輸、共享和前后方通信的的轉換通信層。

三維可視化輔助設計系統結構復雜且開發使用費用高昂，但是它具有很高的穩定性、適應性和可擴展性。相對于一般的三維技術軟件，可視化輔助設計系統更加開放且運行高效。它能夠通過GIS進行地理信息的搜集、監測、分析、傳輸和記錄。它利用高清晰的影像遙感和航空影像技術，取材實地信息資料并回收，輔助設計者進行三維工程設計圖的設計與分析。能夠提供大量的影響數據也是可視化輔助設計系統最為強大的地方，它代替了人進行野外數據的采集、地圖的數字化、攝影測量和地形、氣象等自然因素的實地考察工作。是目前輸電線路設計中最為智能化的一種三維技術應用。

總結：

三維技術的應用不但提高了輸電線路設計的設計效率，也優化了設計的思路，是人類現代科技智慧的體現。在目前越來越講究效率和現實利益的社會，電力行業設計開發者應該集思廣益，設計出更多有助于提高生產效益的輔助應用，來滿足輸電線路裝置的不斷進化。三維技術的應用為輸電線路的設計提供了更多的可能性，讓設計者能夠實現更多設計理念的創新。

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