三維數(shù)字化移交在青藏直流工程中的應(yīng)用研究

劉 皓1 ，肖少輝2 ，李 鵬1 ，周 敏2 ，尹華政2

(1. 國家電網(wǎng)公司直流建設(shè)部，北京 100031；2. 北京洛斯達(dá)科技發(fā)展有限公司，北京 100120)

三維數(shù)字化移交在青藏直流工程中的應(yīng)用研究

劉 皓1 ，肖少輝2 ，李 鵬1 ，周 敏2 ，尹華政2

(1. 國家電網(wǎng)公司直流建設(shè)部，北京 100031；2. 北京洛斯達(dá)科技發(fā)展有限公司，北京 100120)

青藏直流工程所經(jīng)區(qū)域平均海拔4500m，最高海拔達(dá)5300m，還要穿越長約500km多年凍土區(qū)，是世界上在這種海拔高度上運(yùn)行線路最長、施工難度最大的輸電線路工程。作為國家重點(diǎn)工程，國家電網(wǎng)公司以打造精品工程為目標(biāo)，積極推動三維數(shù)字化移交應(yīng)用。通過該項(xiàng)應(yīng)用研究，提供了一個統(tǒng)一規(guī)范的三維數(shù)字化平臺，節(jié)省了軟件開發(fā)及海量數(shù)據(jù)建設(shè)費(fèi)用。該項(xiàng)應(yīng)用研究是基建標(biāo)準(zhǔn)化的集中體現(xiàn)，是智能電網(wǎng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建設(shè)的具體應(yīng)用，是提高跨區(qū)電網(wǎng)建設(shè)精益化管理水平的集中體現(xiàn)。

三維數(shù)字化移交； 青藏直流；統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；智能電網(wǎng)。

1 研究背景

青海格爾木至西藏拉薩±400kV直流聯(lián)網(wǎng)工程(以下簡稱青藏直流工程)所經(jīng)區(qū)域平均海拔4500m，最高海拔達(dá)5300m，還要穿越長約500km多年凍土區(qū)，是世界上在這種海拔高度上運(yùn)行線路最長、施工難度最大的輸電線路工程。作為國家重點(diǎn)工程，國家電網(wǎng)公司以打造精品工程為目標(biāo)，積極推動三維數(shù)字化移交應(yīng)用。

通過三維數(shù)字化移交在青藏直流工程中的應(yīng)用，以信息化手段輔助工程本體移交管理，可實(shí)現(xiàn)管理方式的創(chuàng)新，工程建設(shè)的信息化和標(biāo)準(zhǔn)化，為提高工程精益化管理水平及加快統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的信息化支撐。

2 研究內(nèi)涵

青藏直流工程包括變電站和線路工程兩部分，此次“三維數(shù)字化移交”應(yīng)用研究的范圍為青藏直流工程的線路工程部分。從空間角度講，包括線路部分、接地極部分、中繼站部分及沿線的地形地貌等；從時(shí)間維度講，貫穿線路工程的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行三個階段。

三維數(shù)字化移交應(yīng)用通過三維模擬場景的方式，以1:1比例展示真實(shí)線路的信息，可直觀觀察現(xiàn)場三維場景中的設(shè)備、設(shè)施以及地形地貌等，并可將三維設(shè)備設(shè)施模型與設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)參數(shù)、施工信息、竣工圖紙等資料通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)約與展現(xiàn)平臺，隨實(shí)體工程一起進(jìn)行移交。

圖1 三維數(shù)字化移交應(yīng)用流程

三維數(shù)字化移交在青藏直流工程中的應(yīng)用目標(biāo)如下：

(1)采用三維可視化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)線路建設(shè)成果的三維可視化，真實(shí)再現(xiàn)工程現(xiàn)場環(huán)境。

(2)通過“三維數(shù)字化移交”的應(yīng)用，建立統(tǒng)一的展現(xiàn)平臺，對青藏直流工程建設(shè)各階段信息成果進(jìn)行統(tǒng)一、科學(xué)的管理。

(3)通過“三維數(shù)字化移交”的應(yīng)用，為青藏直流工程的運(yùn)行提供科學(xué)、全面的數(shù)據(jù)積累和信息化服務(wù)。

(4)為實(shí)現(xiàn)青藏直流工程“打造精品工程”的目標(biāo)及更好的服務(wù)于堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)提供強(qiáng)有力的信息化支撐。

3 應(yīng)用流程

為保證移交的深度與全面性，三維數(shù)字化移交工作需在國家電網(wǎng)公司及青藏交直流聯(lián)網(wǎng)工程建設(shè)總指揮部的領(lǐng)導(dǎo)，按以下固定流程開展：

4 研究內(nèi)容

在青藏直流工程中，三維數(shù)字化移交的主要內(nèi)容包括：基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)移交、三維建模移交、設(shè)計(jì)資料移交、施工過程數(shù)據(jù)移交及展現(xiàn)平臺移交。

4.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)移交

在項(xiàng)目實(shí)施過程中，收集基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行再處理；在工程移交階段，項(xiàng)目實(shí)施單位將處理結(jié)果作為三維數(shù)字化移交成果之一移交給業(yè)主單位，其移交內(nèi)容主要包括：衛(wèi)星影像和航片，數(shù)字高程模型(DEM)及其他基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)(如行政區(qū)劃信息)。

4.2 三維建模移交

三維模型包含以下內(nèi)容：

桿塔及絕緣子模型(包括接地極線路)依據(jù)設(shè)計(jì)院提供的桿塔結(jié)構(gòu)圖、基礎(chǔ)圖紙，按照1:1的比例繪制三維桿塔模型。

線路走廊交叉跨越及注記模型依據(jù)設(shè)計(jì)院提供的線路走廊平斷面圖，應(yīng)包含沿線重要電力線、主要的道路、鐵路、河流等信息，注記交叉跨越物名稱。

接地極極址模型依據(jù)設(shè)計(jì)院提交的施工圖紙，按照1:1的比例對接地極極址地上電氣部分以及外圍圍墻、附屬建設(shè)物等建立模型。

中繼站模型依據(jù)設(shè)計(jì)院提交的施工圖紙，按1:1的比例建立中繼站機(jī)柜外觀模型。

4.3 設(shè)計(jì)資料移交

在應(yīng)用過程中，三維數(shù)字化移交應(yīng)提供線路工程相關(guān)的各種設(shè)計(jì)資料，涵蓋初步設(shè)計(jì)階段、施工圖設(shè)計(jì)階段及竣工圖階段。

初步設(shè)計(jì)階段，提交的資料主要包括設(shè)計(jì)總說明書、專題報(bào)告、水文氣象報(bào)告書、設(shè)備材料清冊、各專業(yè)圖紙及概算書等。

施工圖設(shè)計(jì)階段主要提供線路部分、接地極極址部分、中繼站部分的各種設(shè)計(jì)資料。

竣工圖階段主要提供線路部分、接地極極址部分、中繼站部分的各種竣工資料及設(shè)計(jì)變更資料。

4.4 展現(xiàn)平臺移交

三維數(shù)字化移交展現(xiàn)平臺采用先進(jìn)的NSCGlobe技術(shù)開發(fā)。以“數(shù)字地球”為載體，將數(shù)字化移交的各種成果在該平臺下進(jìn)行統(tǒng)一地展現(xiàn)與管理，為線路的運(yùn)行管理提供了一個科學(xué)、直觀的信息平臺。

平臺包含三維可視化、設(shè)計(jì)檔案管理、模型參數(shù)管理、飛行漫游、設(shè)計(jì)變更管理、設(shè)計(jì)校驗(yàn)、工程概況播放、查找定位以及其他相關(guān)功能模塊。

圖1 設(shè)計(jì)參數(shù)管理

圖2 工程概況播放

5 效益與創(chuàng)新

(1)通過“三維數(shù)字化移交”在青藏直流工程中的應(yīng)用，可產(chǎn)生一系列經(jīng)濟(jì)及社會效益：

①重復(fù)利用前期各階段積累的各種資料和信息，通過統(tǒng)一規(guī)范規(guī)約，建立三維數(shù)字化移交平臺和數(shù)據(jù)庫，直接提交運(yùn)行管理單位，為線路運(yùn)行維護(hù)服務(wù)，防止重復(fù)建設(shè)，節(jié)省海量數(shù)據(jù)建設(shè)投資；

②提供擴(kuò)展功能接口，各類運(yùn)行維護(hù)管理系統(tǒng)均可在三維數(shù)字化移交平臺基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，可節(jié)省大量軟件工程建設(shè)投資；

③三維數(shù)字化移交按照統(tǒng)一要求，統(tǒng)一規(guī)約進(jìn)行，將對在整個國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)信息化建設(shè)所需要的協(xié)調(diào)性、一致性和完整性起到示范作用，在信息化工作統(tǒng)一管理上產(chǎn)生示范管理效益；

④數(shù)字化移交工作過程中，進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)規(guī)約、技術(shù)平臺規(guī)范和接口規(guī)范等，加強(qiáng)數(shù)據(jù)、信息管理的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，加強(qiáng)數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程的標(biāo)準(zhǔn)化；

⑤實(shí)現(xiàn)施工管理向上承接前期設(shè)計(jì)階段，向下承接運(yùn)行維護(hù)階段，為全過程精益化管理提供回溯機(jī)制；

⑥青藏直流工程屬于國內(nèi)外高度關(guān)注的重點(diǎn)工程，通過數(shù)字化移交的開展，將國家電網(wǎng)公司“三節(jié)約”、“兩型三新”等精神擴(kuò)展到整個工程建設(shè)中，具有積極的社會示范效益。

(2)相對在寧東至山東±660kV直流輸電示范工程中的應(yīng)用特點(diǎn)，“三維數(shù)字化移交”在青藏直流工程中的應(yīng)用中精益求精，具有其獨(dú)特的創(chuàng)新點(diǎn)：

①相對寧東至山東±660kV直流輸電示范工程，移交資料包含了初步設(shè)計(jì)階段的資料，將移交范圍前移到設(shè)計(jì)階段。

②在三維數(shù)字化移交中完善了“設(shè)計(jì)校驗(yàn)”的功能要求，電力模型結(jié)合高精度的地形和影像數(shù)據(jù)，可對高程敏感的設(shè)計(jì)成果進(jìn)行校驗(yàn)，減少設(shè)計(jì)變更次數(shù)，豐富了三維數(shù)字化移交的應(yīng)用內(nèi)涵。

③在部署方式上，實(shí)現(xiàn)單機(jī)版向服務(wù)器版本的升級，將海量數(shù)據(jù)部署在服務(wù)端，簡化了用戶部署的難度，節(jié)約了用戶的磁盤空間，提升了系統(tǒng)性能。

④“三維數(shù)字化移交”在技術(shù)上可整合換流站成果，實(shí)現(xiàn)了移交成果視覺展示上的統(tǒng)一。

6 總結(jié)

“三維數(shù)字化移交”在青藏直流工程中的應(yīng)用是在寧東至山東±660kV直流輸電示范工程中初次應(yīng)用后，對該項(xiàng)技術(shù)的檢驗(yàn)和擴(kuò)展。通過該項(xiàng)應(yīng)用研究，提供了一個統(tǒng)一規(guī)范的三維數(shù)字化平臺，節(jié)省了軟件開發(fā)及海量數(shù)據(jù)建設(shè)費(fèi)用。該項(xiàng)應(yīng)用研究是基建標(biāo)準(zhǔn)化的集中體現(xiàn)，是智能電網(wǎng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建設(shè)的具體應(yīng)用，是提高跨區(qū)電網(wǎng)建設(shè)精益化管理水平的集中體現(xiàn)。

[1]國家電網(wǎng)公司建設(shè)部，輸電線路工程信息三維數(shù)字化移交規(guī)范(報(bào)審稿)[S]．

[2]國家電網(wǎng)公司，輸變電工程應(yīng)用海拉瓦技術(shù)內(nèi)容深度規(guī)定[S]．

[3]范光甫，朱中耀，蔣榮安．三維數(shù)字化電網(wǎng)解決方案[J]. 電力勘測設(shè)計(jì)，2005，(1)．

[4]高毅，袁敬中，馬志偉， 萬明忠．基于海拉瓦技術(shù)的輸電下線路施工管理數(shù)字沙盤系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2007，(21)．

[5]石華軍，萬明忠．三維地理信息系統(tǒng)與電網(wǎng)數(shù)字化管理[J]．電力勘測設(shè)計(jì)，2004，(3)．

Application of 3D Digital Handover to DC Project in Qinghai-tibet

LIU Hao1, XIAO Shao-hui2, LI Peng1, ZHOU Min2, YIN Hua-zheng2
(1. State Grid Corporation of China , Ltd., Bejing 100031, China;
2. Beijing North-star Technology Development Co., Ltd., Beijing 100120, China)

The average altitude of the Area passed by Qinghai-Tibet DC Project is 4500 m,and the maximum altitude is about 5300 m,the project also pass through permafrost regions of about 500 km,it is the world’s longest, the most difficulty construction transmission line project running in such high altitude.As a national key project,State Grid Corporation actively promoted the Application of 3D digital handover to create fine works.Through the Applied Research,it provides a accordant standardized 3D digital platform,saving huge amounts investment in software development and data construction.The Applied Research is the concentrated expression of infrastructure standardization,it is the specific application of the Smart Grid unified standards and unified construction,it is the concentrated expression of raising lean management level of large interconnected power construction.

3D digital handover; Qinghai-Tibet DC Project; accordant standard; Smart Grid.

TM75

B

1671-9913(2012)02-0062-04

2012-04-12

劉皓(1973- )，男，碩士，高級工程師，主要從事直流工程建設(shè)管理工作。