基于三維設計的輸變電工程數字化交底應用研究

潘勝軍，邱 凌，徐慶鋒，陳佳慧

（杭州市電力設計院有限公司，浙江 杭州 310014）

引言

隨著科學技術的不斷發展，三維數字化技術廣泛應用于各個領域，同時也在產業發展中發揮著自身的優勢與作用。我國在國家電網的輸變電工程設計中也開始積極應用三維數字化技術，并取得了良好的效果。

1 三維數字化設計技術應用范圍與特點

三維數字化設計，可以在一定程度上對有用的測量數據以及相關信息進行重組，在很大程度上提升了數據和信息傳遞的速度，最終使輸變電信息的傳輸更加順暢，傳輸信息的及時性、實時性顯著提升[1]。在輸變電工程中應用三維數字設計技術，可以使模型構建的準確性和精準性更高，使輸變電原始調查數據信息的準確性更高。由此不難看出，三維數字化設計技術的研發從多個相關專業出發，注重工程空間的分配，并且以三維技術為基礎，數字化技術為紐帶，將各專業的設計信息融為一體，有效地提升了輸變電工程設計的質量和效率，如圖1所示。三維數字化設計將集成化、智能化、可視化、網絡化及并行化有機結合，這也是三維設計發展的目標方向。

圖1 全站主設備模型

從目前各行業領域的發展來看，大部分都開始應用三維數字化設計技術。三維數字化設計技術的科技感更強，應用高科技技術，在其發展過程中主要將數據庫作為應用的基礎平臺，將三維設計環境作為最初的工作環境，這樣才能用三維理念對勘測的數據進行整體、全方位的處理。從目前的應用情況來說，三維數字化設計技術應用主要涉及的領域還是與輸變電工程相關的行業，如電氣工作、水暖工作和土建工作等，并且被廣泛推廣和應用。在對建筑物進行建模的過程中，通常是在構架或者設備支架等工作環境下應用三維設計技術。在對變電站進行建模的過程中，一般是在高壓開關柜、金具材料等環節應用三維設計技術。在進行輔助性設施建模的過程中，通常是在圍墻、道路以及地下管道等方面應用三維設計技術。在計過程中，要根據不同的行業、領域，對不同的項目進行分層次劃分，并且根據實際勘測數據，考慮是否應用三維數字化設計技術[2]。

2 基于三維設計的輸變電工程數字化的必要性

隨著我國經濟社會的不斷發展，城市化已經成為社會發展的必然趨勢，土地資源日漸緊缺，地下或半地下的變電站數量逐漸增加，線路管道也更加復雜、緊張，對于線路路徑的設計也提出了更高的要求，而且隨著電力工程的逐漸進步，特高壓交直流輸電技術被廣泛推廣、應用，工程設計面臨更高的挑戰，因此，設計技術需要進行全新的改革。

三維設計技術在機械、電子、航空航天、核電以及建筑等領域被廣泛應用，而且三維設計技術的應用可以有效解決同一區域內多專業同時設計，發生碰撞的問題，因此，三維設計技術也成為了工程設計發展的必然趨勢。各專業應用的軟件之間也存在一定的差異性，因此，對于數據沒有統一、規范的標準，通常會出現設計信息重復輸入、信息利用率較低的情況。輸變電工程設計周期比較短，對精細化程度的要求比較高，需要對設計所涉及到的數據進行信息數字化重組，促進信息傳遞，而三維設計的應用可以從根本上實現這一目標，同時也提升了設計質量和效率以及數字化程度。

3 基于三維設計的輸變電工程數字化應用策略

3.1 輸變電工程中應用三維數字化設計的過程

在輸變電工程進行施工的過程中，從輸變電工程信息錄入的角度出發，輸變電工程的施工現場會受到多種因素的影響，如水文、環境和地質等，都會對工程信息錄入造成一定的困難和問題。從實際的輸變電工程施工的情況來看，相關工作人員對施工現場的各項信息進行全面挖掘，使輸變電工程地質的數據信息更加多元化，同時也實現了對信息的數字化處理。為選擇輸變電線路奠定了堅實的基礎，使選擇更加科學、合理，同時還解決了拆遷賠償的費用問題。

輸變電工程施工流程與普通的線路工程相比，輸變電工程具有多專業交叉使用的特點，特別是在線路布局以及建筑物布局方面，這一特點尤為明顯。在單向空間內，各專業項目之間交叉的情況較為突出。從輸變電工程信息傳遞方面來講，三維數字化設計的工作重點為圖形信息以及數據信息，三維數字化設計在應用的過程中與數字設計密不可分、緊密聯系，而且數字設計也為三維數字化設計奠定了堅實的基礎，并提供了科學依據。因此，在三維設計背景下，在輸變電工程數字化交底中應用該項技術，要明確應用時的注意事項和問題[3]。

3.2 三維軟件平臺在輸變電工程中的應用

從目前三維軟件平臺的發展情況來看，當前出現了多種多樣的軟件平臺，并且快速更新，新型技術不斷涌現。因此，在輸變電工程中的應用中，只有選擇最科學、最合適的三維軟件平臺，才能提升工程的質量和效率。在輸變電工程數字化施工的過程中，三維軟件平臺的應用主要體現在以下幾個方面。

1）三維渲染繪圖設計。在輸變電工程設計過程中，三維設計技術的應用主要體現在圖紙展示方面。從輸變電工程設計的主流角度出發，一般會展示輸變電制作效果圖以及漫游圖等，而在實際工程設計中相對較少。因此，相關工作人員一定要認識到三維渲染繪圖設計應用的重要性。如某輸電工程企業在進行三維渲染繪圖設計的過程中，應用3DMAX展示輸變電的實效，而且設計人員設計的圖形也更加清晰明了，決策人員對整體工程情況可以一目了然。

2）三維建模功能。在目前眾多的三維軟件平臺之中，在三維建模方面應用最為廣泛的為AutoCAD三維建模。隨著科技水平的不斷進步，AutoCAD三維建模平臺的應用也更加成熟，但是，為了滿足輸變電工程的要求，需要以軟件平臺為基礎，進一步對三維建模進行分析與研究，不斷進行完善、創新。

3）大型集成化系統。在輸變電工程運行發展的過程中，需要加深對大型集成化系統的了解，并在此基礎上融合應用三維設計技術，提升輸變電工程的水平，同時實現數字化穩定發展。應用大型集成化系統，可以使三維設計更加精準，也完善和優化了設計方案和設計圖紙。

3.3 三維數字化設計各種技術在輸變電工程中的應用

在輸變電工程的發展中，應用三維數字化設計技術，推動了輸變電工程的整體發展。一般來說，在地下變電所工程中，紅色、軟、硬碰撞檢測對三維數字化設計質量的提高有著重要的影響，需要加強輸變電工程中三維數字化設計技術的檢測功能。如某輸變電工程在施工過程中，針對多個專業相遇的復雜空間，工作人員利用三維數字化設計技術手段進行碰撞檢測，可以檢測出實體空間發生碰撞的可能情況。該工程所涉及的室內、室外變電所，都可以對區域的專業設計進行檢測。而且三維數字化設計的應用可以讓施工人員針對地下變電站進行更深入的監測，監測結果匯集了該工程區域內的電纜溝道、風管以及線纜橋架，使設計人員、施工人員以及決策人員全面了解此次輸變電工程的情況，并根據設計制定更有效的方案，解決了該區域內出現的問題，保證了施工質量。