架空輸電線路電氣三維設計應用研究

章璟

摘 要：從架空輸電線路工程三維數字化設計角度出發，對三維數字化設計現狀，設計軟件平臺現狀，三維數字化設計協同管理等方面進行分析，并針對本工程提出了三維數字化設計工作計劃、各階段內容深度及預期成果。

關鍵詞：三維；輸電線路；設計

1 引言

目前架空輸電線路工程數字化設計應用程度相對較為深入。近年來，國家電網公司已試點進行了線路工程的初步設計和施工圖設計。三維數字化設計的應用實現了架空輸電線路工程設計過程中各專業的協同作業，既保障了設計質量，又縮短了設計工時的投入通過分析可知，在架空輸電線路工程中應用三維數字化設計方法，既能夠提高設計質量、效率，也將促進數字化移交工作的開展，有利于實現工程的全壽命周期管理。

2 三維數字化設計的現狀及前景分析

目前輸電線路的設計方式是以出二維圖紙為目的來進行專業配合作業的。二維圖紙的數據是非結構化的，圖紙里所涵蓋的信息不能被計算機所直接識別，不利于信息的傳遞和復用。而輸電線路設計軟件也是從滿足設計人員出圖紙的要求來設計，單項技術發展較好，對專業配合和信息復用沒有做過多的考慮。

2.1. 設計過程現狀

勘測專業、電氣和結構設計專業的配合，還是主要依靠專業之間的提資來解決，缺少相應的設計平臺或結構化信息的傳遞手段。各專業間的數據信息相互孤立，形成信息孤島，無法實現各專業間數據信息的互通，不能使信息方便快捷的傳遞。

2.2 設計成果管理現狀

在利用已有設計成果時，相關成果信息為非結構化、非參數化的圖紙，僅能通過人工翻閱資料圖紙和查閱電子版圖紙的方式，手工提取相關成果信息，再在后續設計中使用。

2.3 提供給業主工程信息的現狀

電網建設管理單位針對這些非結構化、非參數化的資料圖紙，需要人工的方式進行信息采集，效率極低。

2.4 外部環境需求現狀

由于外部環境的變化，社會各行業對信息的需要也在逐步改變。規劃、國土、環評、水保等部門對工程數據信息不再停留在圖紙階段，要求提供用數字化信息描述的路徑方案，對設計單位提出里更高的要求，迫使目前的設計模式和手段加快更新。

3 三維設計可實現的功能

3.1 三維場景展示

（1）真實展現架空送電線路三維場景，支持各種地物顯示。立塔排位、導線分裂、導線覆冰、絕緣子串、間隔棒、鐵塔基礎、接地裝置以及地形、地物等一目了然。特別適合用于教學、演示和匯報。提供順線路方向、側視線路方向、俯視線路方向等不同角度的自動漫游功能。網頁式查看方式可通過鏈接迅速切換到指定位置，并顯示鐵塔、絕緣子串、導地線、基礎等的詳細信息，實現信息與線路實體雙向定位。可指定某檔或某塔，實現快速定位。

（2）多種編輯功能方便用戶修改設計方案，支持換相、進出線檔等特殊掛線方式。

（3）電氣三維距離校核。

（4）切換工況會自動計算導地線弧垂，方便校核導地線空間距離。

3.2 三維場景圖層組管理

在三維場景操作過程中，對矢量圖層組和三維模型圖層組中的每一個圖層進行可見性的控制。

3.3 專題地圖制圖

根據需要分層輸出各種專題地圖，如電網規劃圖、線路路徑圖、行政區劃圖、土地利用圖、道路交通圖、等高線圖。

污區、地質、礦產礦區、水文氣象、測量控制點、冰區、雷區、采空區、土地利用規劃、林區、風景區、開發區、地下管線、土地性質、保護區、特別管制區、鳥害區、風區、舞動區。

根據需要，顯示或隱藏某些圖層后，輸出各類需要的專題地圖，也可以疊加衛星影像地圖，進行矢量和柵格數據同時顯示，實現專題地圖表達效果。

3.4 三維電氣設計

分為三維絕緣子串建模、聯動排塔定位、桿塔明細表、材料表生成、提交設計成果若干過程。

4 總結

電氣專業三維數字化設計技術在高分辨率影像數據的基礎上通過集成和管理基礎地理數據、電網專題數據，融三維選線、二三維同步排位以及實時校核功能于一體，提供在三維可視化場景中的協同設計，實現輸電線路設計的數字化、三維可視化以及設計成品的數字化管理，同時支持與各專業軟件間的無縫銜接。通過變革設計手段，規范設計流程，有效實現輸電線路工程勘測、設計成果的數字化、可視化，以及成果的數字化移交，從而使設計過程更加規范化，設計質量更加精細化，采用三維數字化設計，具有以下優勢：

（1）通過本工程建立相應的數據庫資源，實現數據共享，為后續工程創建了模板，補充并完善了通用設計。

（2）基于三維平臺豐富的數據資源和空間分析優勢，結合設計工作需求與習慣，通過“三維平臺線路路徑方案優選->優選方案經專業軟件排位->排位成果三維直觀展示”的工作模式，實現設計全過程無縫銜接，提高了設計效率及設計內容的準確度。

（3）充分參考并利用國網公司通用設計的桿塔和絕緣子金具串成果，通過提供完整的桿塔和絕緣子串的典設模型庫，提高了初步設計及施工圖設計的效率。

（4）通過輸入表述桿塔形狀的關鍵參數自動生成三維桿塔模型，另外通過讀取表述基礎形狀的關鍵參數自動生成三維基礎模型，提高了設計效率，降低了設計差錯率。

（5）三維數字化設計平臺通過與各專業相關的設計軟件、專業計算軟件、數據軟件等進行交互，實現多專業設計軟件接口集成，且實現成果集成，優化了設計流程，提高了設計效率。

參考文獻：

[1] 劉檢華，孫連勝， 張旭，劉少麗.三維數字化設計制造技術內涵及關鍵問題[J] .計算機集成制造系統，2014（3）.

[2] 舒磊， 談宏力.三維數字化設計助力新能源工程[J] .工程建設與設計，2017（13）.