數字化技術在電力工程設計中的應用研究

摘要：將數字技術合理應用于電力工程設計中，可促進電力工程完成智能化轉型，維持日常輸送電秩序，維護電力公司聲譽，確保經營效益。本文以電力工程設計為研究對象，梳理電力工程設計要求，闡明應用數字化技術的必要性，總結數字化技術的應用優勢，從構建數據庫、創新軟硬碰撞檢測、建立平剖圖、工程精細設計、軟件平臺整合等方面探究數字化技術的應用途徑，提出日后數字化技術的應用建議，旨在推動電力領域的可持續發展，以供參考。

關鍵詞：數字化技術；電力工程；設計與應用

DOI：10.12433/zgkjtz.20232506

新時代，不論是大眾生活、學習，還是生產勞動、技術研發，均需穩定的電力供應，電力資源的重要性日漸突出。同時，我國工業信息化總體進程不斷加快，推動各類數字技術愈加完善，成為各領域長遠發展的可靠助手。對此，電力公司設計人員應與時俱進，突破以往行業運作機制的制約，主動改變自身電力工程設計新理念。將新一代數字化技術科學引入電力工程設計中，在強化工程整體設計效率的前提下，全面優化工程設計的重點細節，助力電力領域發展。

一、電力工程的設計要求

新時期下，電力工程運轉效果得到了各領域的廣泛關注。為契合科學發展觀、維護電力公司經營效益、滿足大眾用電需求，設計人員應明確電力工程設計總要求，保障電力系統穩定、強調日常供電可靠。電力系統作為維持城市運轉的基礎支撐，是大眾用電的先決條件，更是助推城市蓬勃發展的核心力量。因此，電力工程的設計方案應以電力系統有效運作、電力資源平穩供給為主?；诖?，在設計電力工程時，應以大眾用電需要為導向，并以調查城市電網總體布局為首要任務，考慮當地電力設施的分布情況，例如，地下電力光纜等，防止設計方案與現有輸電線路出現交叉重疊等現象，降低施工作業難度，規避新、舊電路二者發生輸電擁堵以及頻繁短路、停電等問題。

二、數字化技術在電力工程設計中的應用必要性

隨著信息技術的飛速發展，我國進入數字化時代。計算機、移動通訊等先進技術被廣泛應用于大眾日常生活中，不僅改變了學習、社交、支付方式，也重塑了意識。在此背景下，電力工程設計人員需摒棄傳統作業思想，迎合新時代發展趨勢，轉變設計理念，創新構建工作新思維，將數字技術結合工程設計，解決設計問題，加強設計質量，以此為電力公司注入發展新活力，推動我國電力領域發展至新臺階。

三、數字化技術在電力工程設計中的應用優勢

電力工程的穩定運行可以確保大眾日常用電，維持社會的有序運轉。常規情況下，電力工程設計需謹慎考量電力生產、電力供給等要素，以團隊的形式完成設計任務。此外，在覆蓋市區的基礎上，向偏遠地區延伸，而部分外界自然環境復雜等特殊區域僅依靠人力難以完成實地考察。

電力工程是我國重要的民生保障工程之一，具有較高的技術標準。因此，在工程設計階段，設計人員應著重展現職業專業性，將數字化技術有效應用于設計工作中，突出技術優勢。

第一，提高設計團隊溝通效率。對于傳統的工程設計而言，設計人員通常圍繞紙質設計圖推進日常工作。但因工程設計廣泛，包括土建、線路等諸多領域，所以設計人員需出具大量設計圖，開展多方參與的設計交流會，進行長時間的方案磨合、磋商，確定最終設計計劃。歸根結底，傳統紙質設計圖不利于設計交流，也不易更改。新時代，可應用數字化技術完成電子版的設計圖繪制，也可以運用即時通訊軟件，實時共享結果，及時化解矛盾，強化溝通有效性，加快工程步伐。

第二，加強電力工程設計精確性。傳統紙質設計圖的制作需人工測量、繪制，難免出現部分誤差，埋下了施工隱患，危害較大。對此，設計人員可利用數字化技術，如BIM軟件，搭建工程設計模型，提示設計缺陷，自動修正誤差。同時，搭載無人機技術，遠程調研施工區域情況，在減少人工作業量、規避人為誤差的同時，提升項目評估等級，確保設計精度達標。

第三，完整、長期地保存電力工程設計數據。在以往工程設計結束后，設計人員要自行整理設計工作開展以來的所有數據資源，避免出現遺漏，導致后期施工建設或問責追責缺少原始依據。同時，還可操作計算機，搭配數字技術，打造工程設計專屬數據庫，將關鍵信息簡單錄入數據系統內，實現數據資源的實時查詢、長久留存。

四、數字化技術在電力工程設計中的應用途徑

在電力工程設計中運用數字化技術，設計人員要站在現實角度，深入研究當地電力工程運行實況，全面考慮工程運行帶來的社會效益及經濟利益，著重利用數字手段，促進電力工程智能化升級轉型。

（一）構建電力工程設計數據庫

目前，我國數字技術的健康發展帶動網絡技術日趨成熟。對此，設計人員可借助計算機網絡技術平臺，實現電力工程設計數據資源的有效整合，將數據資源的搜集、整理、分類和儲存等統計工作高質落地，并健全搭建運行穩定、儲存容量大、使用便捷的工程設計數據庫，便于查找目標信息，提高工程設計效率。

首先，探明工程設計對數據儲存的具體要求，打造一套類目完整、操作方便的大型數據管理系統，助力快速完成設計前期必需的數據資源篩查工作。在此期間，強調自身創新性、靈活性。依照設計現況，隨時改進數據系統，例如，調整數據的標準、規格、格式等，注重數據庫的實用性。

其次，在全面采集工程設計所需數據資源后，運用該系統，進行數據初篩，篩選異常數據、清除不真實數據等，確保現有數據資源的精準性、真實性，避免人為誤差對工程設計造成不良影響。

再次，展開深層次的數據資源分析工作，確保數據庫內的全部信息數據滿足應用需求，同時，壓縮數據誤差，保障工程設計質量。

最后，根據數據庫運行實況，定期維護，檢查漏洞，制作補丁，防止攻擊數據庫，篡改、刪除工程設計核心數據，阻礙工程設計任務順利推進，以此全方位保護數據資源安全，維持數據庫平穩運行。

（二）創新電力工程的軟硬碰撞檢測

由于直流換電站、電塔、變電站等設施是電力工程的重要組成部分，在電力工程設計中，應重點強調關鍵節點設計的正當性，需要設計人員開展軟、硬碰撞檢測工作，即“空間檢測”，確保工程設計方案現實可操作，為后期工程施工建設創造便利條件。“硬碰撞”是檢驗電力工程各個實體模型運行情況，例如，變電站等電力設施；而“軟碰撞”是指檢測不同模型在作業期間存在的差異，確保距離設計合理。因軟、硬碰撞檢測方法存在一定專業性，所以檢測結果較可靠，成為工程設計的參考對象。對此，設計人員可針對該檢測方法，選擇Bentley技術，推進“交叉跨越”這項復雜性較高的檢測工作，提高檢測結果的精準程度。

以配電工程設計為例，設計人員可使用Bentley數字化軟件完成檢測任務。操作要點有：第一，根據工程區域內的建筑及電力設施分布情況，自動串聯所覆蓋的電力線路，并逐一標注設施、線路的銜接點，生成唯一的代碼編號。第二，根據電力設施及線路的類型差異，將導線引入不同的設計圖層，便于動態編輯。第三，完成符號放置工作后，及時關聯編號與其對應代碼。為降低人為誤差，確保線路規劃精準性，應迅速編輯電路圖，隨即生成數字化電力工程線路原理圖。第四，關聯全部設計圖表，強調交叉引用流暢性，隨時觀察糾錯，編制統計列表。在設計人員修改工程設計方案后，得到與之相對的自動關聯顯示，無需人力手動更改，提高設計效率。第五，關注線路鋪設、防爆等項目設計，確保默認級別符合國家統一標準。

（三）建立電力工程設計二維平剖圖

為提高電力工程設計人員的作業便利性，可打造工程平剖圖，輔助設計人員清晰了解設計實況，進行精度調整。操作流程為：設計人員運用Auto Plant Equipment數字技術工具，注釋現有的設計數據，如工程覆蓋區域等關鍵參數；利用該技術內置的公文包模式，對工程項目模型加以模塊化分割，促使設計人員獨立完成不同區域的模型設計，強化工程設計靈活性；依托AutoCAD軟件，實現Bentley Auto Plant Equipment的流暢運行；修改工程模型菜單，增強設計便捷性；維護數據庫內現有數據資源，編輯模塊維度，調整位置參數，自動創建工程平剖圖。

（四）精細化完成電力工程智能設計

安全距離是區域電力設施聯通運轉的關鍵要素，需設計人員精準把控。在傳統工程設計中，設計人員往往采取人工測量，不僅無法確保安全距離測量精度，還會影響測量效率，直接制約了工程設計進程。而現階段，設計人員可操作數字技術，確定電力桿塔等設施的設計位置及分布間隔距離，將安全距離控制在標準范圍內，實現電力設施、電力線路的科學設計規劃，細化工程設計圖紙。

設計人員可通過三維技術的規范操作，真實呈現電力系統運作情況，檢驗各電力設施目前設計的安全距離是否合理，查看電力線路串聯的通暢性，及時發現設計漏洞，隨之變更設計方案。同時，利用三維成像具有如下作用：第一，直觀比較真實施工場景與工程設計方案的契合性，更改不恰當的電力設施類型；第二，開展安全距離校驗工作，將設計距離錄入計算機三維成像系統中，測驗設計值。當設計值不符合安全距離標準后，進行智能誤差調整，滿足設計需求。

（五）實現工程設計軟件平臺的整合

設計人員在開展日常電力工程設計工作中，需使用測繪軟件平臺，測繪內容包括建筑物、構筑物、土方等，模塊較為分散。為降低軟件平臺操作難度，提高設計人員作業便捷性，可利用三維技術平臺，全面整合現有測繪軟件，融合各項信息數據，例如，電流量計算、導體選擇、設備使用、工程力學等，避免發生數據資源丟失等現象，發揮軟件實際效用。

（六）科學完成工程的選線選址工作

數字化技術種類多樣，設計人員在推進電力工程設計中，需按照設計要求，選用適宜的數字化技術，確保設計方案動工建設。選線選址作為工程設計重點，是確保工程順利竣工、有序運作的基礎，設計人員需要引起高度重視。對此，可將激光點云技術、海拉瓦技術運用于工程選址工作，實現電力工程所在區域的三維場景圖繪制，即操作技術，統計設計方案中電力線路信息，并依據數據資源，查看電力線路沿途中的建筑、自然保護區、居民區、工業區等敏感區域。排除毀壞歷史遺跡、破壞自然保護區的設計方案后，深入研究樹木砍伐、易地搬遷等設計方案的可行性，強調電力工程的選線合理、選址恰當，為后期工程修建提供有利條件。

五、數字化技術在電力工程設計中的應用建議

（一）加大三維技術使用占比

我國不同地區的技術發展能力存在客觀差異，導致部分地區的電力工程設計仍以二維技術為主，三維模型技術尚未得到廣泛推廣。由于城鎮一體化的推進，電力工程設計的復雜程度日益加深，造成工程設計所需的計算總量居高不下。如果設計人員單純依靠二維技術，難以確保電力工程設計的準確性。因此，在日后電力工程設計中，設計人員要優先使用先進技術，在電力領域逐步普及三維技術，加強工程設計質量。同時，突出三維模型建立的標準，實現設計數據資源的統一管理，充分發揮數字技術的作用。

除此之外，設計人員通常依托各類軟件平臺操作數字化技術，而這些軟件平臺的使用功能較多元化，涉及的專業技術較廣泛，導致缺乏統一標準。對此，設計人員應緊跟數字化技術發展趨勢，預測技術優化方向，完整、系統地搭建起三維技術體系，探尋各數字化技術融合方法，實現工程設計數據資源的實時互通、共享。

（二）強調編碼移交標準

只有設計人員嚴格遵循設計規范，科學操作數字技術，才可展示技術應用效果，將電力工程設計任務落到實處。對此，設計人員在日常工作中，應重視編碼系統的數字化搭建，全面管控現有數據資源。在此前提下，將三維技術引入編碼系統中，及時彌補系統缺陷，提高該系統運行穩定性，保障各項數據資源使用效率。

六、結語

綜上所述，為滿足大眾對電力資源日益增長的現實需求，電力公司工程設計人員應積極革新整體設計思想，順應我國工業信息化發展浪潮，探究數字技術特有的優勢效應，有機整合現代化數字技術與電力工程設計，多角度創新電力工程頂層設計，降低電力公司經營成本，確保設計方案切實可行，增強電力系統運轉的有序性和穩定性，以此為各領域輸送電力資源，為我國長足進步創造理想的電力供應環境。

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