架空輸電線路工程三維數字化設計研究

陶漢訓 費晨川 張卓群

摘? 要：本文基于三維數字化設計軟件，從工程設計的角度出發，重點研究了基于GIM技術的三維數字化設計規程標準、設計流程方法、設計協同理念和應用功能不足等方面內容。研究表明：三維數字化設計可實現場景展示的可視化、模型分析的精細化，專業協同的一致化和移交成果的標準化，未來具有非常良好的發展前景。

關鍵詞：電網信息模型;架空輸電線路;三維設計;協同設計

1.引言

隨著國家電網公司實施的“三型兩網、世界一流”戰略目標，以及加快建設堅強智能電網，實現“電力流、信息流、業務流”的高度一體化融合等措施，輸電線路三維數字化設計時代已經成為大勢所趨。與變電工程三維數字化設計相比，輸電線路三維數字化設計起步較晚，究其原因在于線路專業三維數字化設計的對象是整個路徑通道，且路徑區域范圍內相關的控制因素都要考慮^[1]。目前，我國部分輸變電工程已開始探索基于BIM技術的三維數字化設計與管理，并取得了一定的成績，包括：500kV靜安（世博）地下變電站和1000kV滬西變電站工程和±1100kV吉泉線（寧夏段）提前架線段施工管理等^[2-5]。如何能夠真正發揮三維數字化正向設計的優勢，已經成為現階段電力行業研究的熱點與難點。

2.GIM技術簡介

電網信息模型^[6]（Grid Information Model，GIM）是依托地理信息系統（Geographic Information System，GIS），將電網的組成元素數字化，以信息模型為載體，集成每個元素全壽命周期內的信息，實現信息的高效、準確、全面的應用，配套技術包括：CAD 技術、參數化建模技術、數據庫技術、GIS 技術等。GIM 技術以數據庫為基礎，研究通用的模型接口技術和統一的編碼系統，建立貫穿輸變電工程全過程的信息模型，并具備虛擬性、仿真性、全壽命周期性和安全性等特點。設計單位是建立模型的關鍵環節，其工程設計信息覆蓋工程建設的全過程，包括：可行性研究階段、初步設計階段、施工圖階段、竣工圖階段。特別是，近些年來三維數字化技術在輸電線路工程中的不斷應用和軟件的不斷發展，都為GIM推廣與應用提供了良好的數據基礎。目前，國家電網公司已發布5項輸電線路標準和3項評審規定，相關規范和文件的發布，基本構建出了基于GIM技術的輸電線路三維數字設計的規范與體系，并在不斷完善與更新。

3.工程設計應用

本文以某一實際的輸電線路工程為例，基于數字地球為載體，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，融入三維選線、二三維同步排位以及實時設計校核于一體，提供在三維可視化場景中的協同設計。輸電線路三維數字化設計主要包括以下幾個步驟：1.路徑優化：線路路徑建模是通過導入衛片、高程信息和路徑信息，以及搭建地物的基礎上，導出三維場景和二維斷面后開展路徑優化排位，并建立工程數據庫。2.金具組裝：基于相應的部件組裝，完成金具GIM模型入庫。3.桿塔建模：基于鐵塔計算、掛點設置和鐵塔放樣完成鐵塔GIM模型入庫。4.基礎建模：基于基礎計算、長短腿配置和基礎建模，完成基礎GIM模型入庫。5.立塔校驗：基于工程所需導線、地線，和已建金具、桿塔和基礎模型，以及地理信息數據、電網專題數據，根據優化路徑、桿塔使用條件和二三維聯動完成線路立塔和校驗。6.成果移交：在初步設計、施工圖設計階段和竣工圖編制階段由線路不同專業聯合完成GIM成果移交，主要包括：工程地理信息數據、三維設計模型、文檔資料、裝配模型等。

4.研究結論

本工程初步完成了輸電線路工程三維數字化設計工作，并充分體現了數字化設計豐富的數據資源和三維設計空間分析優勢。本系統不僅可以實現場景展示的可視化、模型分析的精細化，而且初步實現了專業協同的一致化和移交成果的標準化。考慮到三維數字化設計仍處于螺旋上升的初級發展階段，未來該系統將在設計效率與質量，數字成品的附加值，施工模擬與仿真，以及全壽命周期管理等方面取得更大的成績和更好的前景，為企業贏得更大的經濟利益與市場競爭力。

參考文獻

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