三維設計在輸變電工程中的應用

鄭海

隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，數(shù)字化三維設計技術已成為新一代智能設計平臺的基礎。自90年代以來，它已被廣泛運用于工業(yè)設計、建筑設計與裝備制造等眾多方面。中國輸變電工程設計技術先后歷經(jīng)圖版制圖、計算機制圖以及計算機輔助制圖等主要階段，如今憑借高質(zhì)量、高效率以及高可視化等優(yōu)勢逐漸取代傳統(tǒng)設計技術，不斷應用于輸變電工程。基于此，本文對三維設計在輸變電工程中的應用進行研究，以供參考。

輸變電工程;三維設計;信息化技術

自改革開放深入實施后，我國逐漸進入互聯(lián)網(wǎng)+時代。在此新的發(fā)展形勢下，我國各行業(yè)均通過創(chuàng)新實現(xiàn)全面性發(fā)展。就現(xiàn)階段輸變電工程的發(fā)展現(xiàn)狀而言，為了能夠提升輸變電的應用水平，逐漸將三維數(shù)字化設計技術應用到輸變電工程中。三維數(shù)字化設計技術的應用，在一定程度上提高了輸變電的智能化和集成性，使輸變電信息的快速傳輸更為便捷。

三維數(shù)字化設計技術是基于科學技術高速發(fā)展產(chǎn)生的一種新興高科技技術。所謂三維數(shù)字化設計，是指憑借整合不同時間勘測到的信息數(shù)據(jù)，在挖掘有關數(shù)據(jù)后，最終完成對綜合性數(shù)據(jù)的解析。在此基礎上，對輸變電工程三維設計的內(nèi)涵進行闡述：在搜集到工程信息、地理信息數(shù)據(jù)的基礎上，通過綜合應用三維建模技術和數(shù)字化協(xié)同設計技術，最終在輸變電工程中不僅實現(xiàn)全過程三維可視化設計，還完成信息一體化。文獻由此對三維設計的特征進行進一步概括：（1）具有設計標準規(guī)則。一般來說，三維設計標準分為企業(yè)級標準和項目級標準。2017年底，國家電網(wǎng)公司已制定印發(fā)了八項就輸變電工程三維設計展開的標準。（2）具有設計的模型。作為三維設計技術實施的具體對象，模型標準是約束各方工作、實現(xiàn)數(shù)據(jù)有效傳遞的根本，應遵循“標準統(tǒng)一、兼容交互、模型通用”三項原則。（3）具有大數(shù)據(jù)的支撐。作為三維設計成果的根基，數(shù)據(jù)經(jīng)由建立數(shù)據(jù)中心達成全業(yè)務的統(tǒng)一意義重大。現(xiàn)今的數(shù)據(jù)中心一般是指數(shù)據(jù)處理域、數(shù)據(jù)分析域以及數(shù)據(jù)管理域三個方面。（4）具有不同階段的協(xié)同。三維設計的多專業(yè)協(xié)同要求滿足“一對多”數(shù)據(jù)權限訪問模式。協(xié)同的實現(xiàn)主要依靠應用人員的三維設計技術水平。

國家電網(wǎng)有限公司2018年初工作會議報告提出《以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導為建設世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)不懈奮斗》。確立這一戰(zhàn)略目標，是貫徹黨的十九大精神和習近平總書記能源戰(zhàn)略思想的必然要求，是積極適應蓬勃推進的能源生產(chǎn)和消費革命新形勢的必然要求，是把握能源革命和數(shù)字革命深度融合趨勢，爭取戰(zhàn)略主動的必然要求。未來的電網(wǎng)，從技術特征上看，將向新一代電力系統(tǒng)演進;從功能形態(tài)上看，將向能源互聯(lián)網(wǎng)演進。建設以堅強智能電網(wǎng)為核心的新一代電力系統(tǒng)，進而構建融合多能轉(zhuǎn)換技術、智能控制技術和現(xiàn)代信息技術、廣域泛在、開放共享的能源互聯(lián)網(wǎng)，是電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。開展三維設計及建設工程數(shù)據(jù)中心是建設“數(shù)字國網(wǎng)”的重要手段，是構建國家電網(wǎng)有限公司全業(yè)務數(shù)據(jù)鏈的重要環(huán)節(jié)，是提升輸變電工程設計質(zhì)量的重要舉措，是強化“數(shù)字國網(wǎng)"頂層設計。

近年來，在科學技術日益更新的基礎上，三維數(shù)字化設計技術逐漸被應用到各領域中。目前，在機械、電子、航空、核電等諸多領域中，均可以通過三維數(shù)字化設計技術，實現(xiàn)對相關領域中設計碰撞問題的解決。以輸變電工程為例，將三維數(shù)字化設計技術應用于輸變電工程中，可以在計算機軟件的支持下，實現(xiàn)對工程的深度化解析。現(xiàn)階段，為了滿足出城市交通的需要，變電站地下構建的精細設計要求日益提高。于傳統(tǒng)設計相比，采用三維數(shù)字化設計技術，能夠通過多樣化專業(yè)的聯(lián)合性應用，提高密切協(xié)同水平，實現(xiàn)對設計方案的進一步優(yōu)化，從不同方面實現(xiàn)對輸變電工程的精準解析，并通過對數(shù)據(jù)庫中相關信息的勘測，提升輸變電信息傳輸?shù)耐〞承浴?/p>

4.1數(shù)字化選線

在三維場景中，依托電網(wǎng)各種數(shù)據(jù)及相關交叉跨越信息，借助數(shù)字高程模型和文檔對象模型數(shù)據(jù)來模擬真實的地形地貌情況，通過測量完成三維數(shù)據(jù)建模后，在數(shù)字三維影像地形圖中進行路徑選線作業(yè)。這樣做，相比傳統(tǒng)方式選線有較大優(yōu)勢，沿線地形地貌、地表附著物等信息一目了然，尤其是現(xiàn)場的重要交叉跨越位置，如高速鐵路、高速公路、重要輸電通道等，為設計人員提供了必要的數(shù)據(jù)支撐，進而得到最優(yōu)的選線路徑。

4.2三維軟件平臺在輸變電工程中的應用

在輸變電工程發(fā)展中，三維軟件平臺在工程中的應用，也是尤為必要的。對于工程設計而言，優(yōu)質(zhì)的軟件是提升工程質(zhì)量的重要基礎。在輸變電工程實施中，三維軟件平臺的應用主要體現(xiàn)為以下方面。第一，三維渲染繪圖設計。在輸變電工程中，更多傾向于三維設計的圖紙展示方面。從工程設計主流的角度，將輸變電制作效果圖、漫游圖等進行展示，實際工程設計相對較少。因此注重三維渲染繪圖設計在輸變電工程中的應用。第二，三維建模功能。目前，在三維軟件平臺中，Au-tocad三維建模的應用比較廣泛，通常是在軟件基礎平臺上，加強對此三維建模的探索。此種三維建模功能已經(jīng)日臻成熟，應加快對其的創(chuàng)新。第三，大型集成化系統(tǒng)。在輸變電工程發(fā)展中，應通過大型繼承化系統(tǒng)的了解，將其與三維軟件相結合，從而提升其在輸變電工程中的應用水平。

4.3 引入其他三維設計軟件

能源安全關乎國家命脈。在能源行業(yè)應用區(qū)塊鏈技術，必定會對傳統(tǒng)業(yè)務模式造成沖擊，故國內(nèi)外對區(qū)塊鏈在能源行業(yè)的應用十分謹慎。要將相關項目落到實處，必須有相關政策和法律的支持。目前，這項新技術在法律使用方面具有不確定性。隨著區(qū)塊鏈技術的不斷發(fā)展，它極可能與法律規(guī)則存在一定程度的不兼容，會限制區(qū)塊鏈的應用。此外，區(qū)塊鏈技術的信任機制全然不同于傳統(tǒng)交易，與之對應的法律尚未制定，一旦產(chǎn)生糾紛，立法、執(zhí)法機構與企業(yè)管理者要如何利用法律手段加以處理有待商榷。因此，引入其他的專業(yè)三維設計軟件如Solid?Works，并開發(fā)出一套針對輸變電工程設計的三維設計系統(tǒng)成為必然的發(fā)展趨勢。早在2012年，國內(nèi)就已經(jīng)存在利用Solid?Works進行變電站三維設計的實例。該軟件操作簡單方便，上手迅速。為了使AutoCAD用戶可以完成二維設計到三維設計的過渡，Solid?Works還提供AutoCAD模擬器。

電力的技術發(fā)展離不開電力市場的推動力，電能成為人們?nèi)粘Ｉ钆c工作當中不可缺少的一部分。隨著我國電力行業(yè)的不斷發(fā)展，電力設計當中一些問題也逐漸的顯現(xiàn)出來。結合本文所闡述的內(nèi)容，變電站設計的穩(wěn)定性、安全性、合理性、經(jīng)濟性及實用性是事關變電站建設質(zhì)量的重要因素。

[1]戢建仁.三維設計在高壓變電站工程設計中的應用與分析[D].南昌大學，2019.

[2]方乙君，王雄文，柳松，石改萍.變電工程三維軟件平臺現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].電氣時代，2019（03）：57-59.

[3]謝丹，陳慶偉，朱元吉，秦舒宇.試論三維設計技術在變電站設計中的運用[J].山東工業(yè)技術，2019（05）：176.

[4]王軼，馬瀟，金歡，王憲，滿金巍.輸電線路三維基礎設計場景構建[A].中國電力科學研究院有限公司、國網(wǎng)電投（北京）科技中心、《電信科學》雜志社.第三屆智能電網(wǎng)會議論文集[C].中國電力科學研究院有限公司、國網(wǎng)電投（北京）科技中心、《電信科學》雜志社：國網(wǎng)電投（北京）科技中心，2018：4.

[5]葛斌，邵松濤，石敏.三維設計在變電站工程中的應用[J].應用能源技術，2018（11）：50-54.