架空輸電線路三維數字化設計關鍵技術分析

紀江

摘 要：文章主要是是分析了三維設計與二維設計差異，在此基礎上講解了三維設計關鍵技術，最后探討了設計成果的實際應用，望可以為有關人員提供到一定的參考和幫助。

關鍵詞：輸電線路;三維設計;關鍵技術

1、前言

當前我國經濟水平和人們生活質量的提升，對電力的需求也在隨之而上升。數字化設計作為一個多專業、多參與方的過程，其與以往傳統設計相比存在的差異是其主要是以數據為主要基礎，有效融合和統一了工程模型和信息模型，實現了信息資源的共享。

2、三維設計與二維設計差異分析

2.1、設計對象差異

與傳統的二維設計相比，三維設計在設計理念上發生了根本性的變化，傳統的二維設計對象主要是二維圖紙、材料清單和描述，而三維設計的主要目的是模型和數據，主要工作內容是建立工程邏輯模型和布局模型，設計結果包括結構化數據和非結構化數據，利用工程模型數據完成必要的二維繪圖和材料統計，二維和三維設計以數據建模為核心，以圖紙設計替換模式為核心，從二維圖形設計向三維設計轉化。

2.2、設計流程差異

完成二維設計后，初步線路調查在地形圖上進行，電氣，結構，測量，地質，水文和其他人員轉到現場的特殊位置進行現場建設和補充，收集障礙和協議信息;在現場會議完成后，需要修改路徑方案;在確定路線方案之后，進行氣象條件，導體選擇，隔熱，塔規劃，塔和基礎初步設計;電氣專業提出三維設計范圍后，調查大部分電氣專業初步路線選擇的地理信息數據，電氣、結構、測量、地質、水文等人員到現場進行專項局部勘察，補充和收集相關的障礙和協議數據，電氣專業確定線路規劃、導線模型設計、絕緣配合和桿塔規劃，按照荷載和三維間隙球進行塔基礎設計，基于塔架和基礎模型，電氣專業學生進行三維預排，生成三維結果，與傳統的二維設計相比，該設計專門設計了一些工作時間的場景。首先按照調查提供的分割圖進行二維設計。必要時，地質和水文人員在塔上開展了某些探索工作，完成了現場付款，正式提出訂單，在此階段還完成了桌子，塔，基礎建設繪圖，機械和電氣施工繪圖等。路徑通過三維設計確定，通過測量專業進行最終調查，三維地形地質擬合和表面特征映射。電氣專業和結構特色并行。在整改塔和基礎模型由結構專業產生之后，電學專業按照三維場景數據和塔，基礎和導體絕緣子串模型優化塔位置，并通過傳統的二維設計進行三維驗證。并行工作模式縮短了整個工程設計周期并提高了設計效率。

3、三維設計關鍵技術分析

3.1、工程地理信息數據

有不同形式的地理信息收集方法，如手動調查，傾斜攝影，激光雷達等，本文從工作模式，應用范圍，經濟特征等方面進行了完整的比較找到一種相對合適的采集方法來服務于傳輸線的三維數字設計，空中攝影測量（UAV系統約60萬元），空中攝影測量（UAV系統約60萬元），傾斜攝影（約300000元為傾斜相機UAV系統60萬元），LIDAR（一套雷達設備150-800萬元），等等，您需要在您工作時申請空域。實施過程很麻煩，空域應用成本為30000-50000元，數據處理時間很長。傳統的手動測量方法（兩套GPS設備約500000元）無法獲得特殊的地形信息，因此可以通過手動測量裙數據進行。該模型的外部數據收集受到自然環境和氣象條件的大大影響。外國行業的規模很大，工作時間很短。通過全面的經濟和技術比較，建議采用普通地形線和Skand數據的手動測量方法;山地或丘陵地形線，一種空中調查方法，為渠道清潔量的特殊位置，走廊緊張，更多的建筑物（城市），使用斜攝影。鑒于相對密集的植被，重要的交叉口和其他特殊部件，使用LIDAR模式空氣攝影儀（與單鏡頭相機的無人機）可用于較少的植被。在河北省云通電力廠國家網格三維試點項目，三維試點項目尹瓜屯（市東部）220kV輸電線路項目，中國電力建設集團河北電力調查，設計學院有限公司（以下簡稱河北院）作為地區測量的例子。總電臺是便攜式的，攜帶易于攜帶，測量速度快，測量精度可以滿足施工圖紙的深度要求。它是目前測量線高度的主要方法。但是三維重建的效果很差。當交叉點發生變化時，需要再次測量。地面激光掃描儀具有高測量精度。超高速掃描可以減少現場工作時間并恢復現實場景。當交叉路口發生變化時，不需要重新測量，節省時間和人力。此外，當它用于山塔基礎地形調查時，它可以大大提高工作效率。然而，由于地面激光掃描儀沒有完全小型化和輕質，而且設備成本昂貴，因此在實用工程中受到極大限制。

3.2、批量智能化建模技術

頂部輸電線路的材料和設備型號主要包括桿塔、絕緣子串和地線，這些設備型號種類繁多，在整個工程中使用量很大，由于地形面積等因素，同一設備在不同位置的外觀和姿態，當前國家電網公司2018年8月發布的三維設計通用模型庫（220-750kV線路部件）的改進，國家電網有限公司在初始設計階段的一些建模工作有所減少。在施工圖階段和高壓等級的三維設計中，必然會出現大量的模型施工，這大大增加了設計人員的勞動強度和作業時間。架空輸電線路的設施建模主要包括線路、鐵路、坡度、房屋、森林、河流、架空管道（含天然氣和石油）、地下電纜、地下通信線路等地下管線、電纜隧道、綜合走廊、架空線路和當前地理信息收集方式是指走廊內無法實現的主要設施模型。三維設計師需要添加手動建模，這增加了設計人員的工作內容并降低了工程設計的效率。

3.3、功能完善的三維設計軟件支撐

數字設計平臺可以集成不同的專業設計軟件和應用系統，實現通過集成的信息共享，通過集成實現計算和繪圖的集成，實現了通過集成所獲得的內容，并確保設計質量。在商業平臺的基礎上，通過其自身的二次開發，軟件功能應不斷改進，全面解決操作和軟件故障差的問題，以滿足未來工程數字設計和生命周期管理的需求，以及管理機制應不斷改進。

4、設計成果分析

在提高設計效率和質量的前提下，三維數字設計產生的數字結果也是重要的資產。按照三維設計結果，通過工廠精細的寬松和視覺組裝，鐵塔供應商驗證配件串和鐵塔之間的碰撞，地線、鐵塔和桿材料，才可以有效的便降到了低產品錯誤率，提高供應質量并縮短施工期。通過三維數字設計產品，建筑單元可以推斷施工方案，并使用三維技術來幫助模擬整個過程。同時，三維設計結果有效地與現場建設結合，實時互動模擬可以指導建筑方從宏觀角度控制施工機械和資源分配，完善運輸方案，站點布局和過程模擬從微觀的角度來看，全面，有效地促進機械化建設的整個過程。

5、結束語

由上可知，三維數字化設計能夠有效提高到工程的整體質量、節約成本以及縮短施工時間，已被廣泛應用。當前數字化技術的不斷發展，已被廣泛應用，將其應用在地區數據中心平臺中能夠有效提升到工程的設計質量，為我國的智能電網的建設提供到一定的保障。

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