架空輸電線路電氣三維設(shè)計(jì)應(yīng)用研究

章璟

摘 要：從架空輸電線路工程三維數(shù)字化設(shè)計(jì)角度出發(fā)，對(duì)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)現(xiàn)狀，三維數(shù)字化設(shè)計(jì)協(xié)同管理等方面進(jìn)行分析，并針對(duì)本工程提出了三維數(shù)字化設(shè)計(jì)工作計(jì)劃、各階段內(nèi)容深度及預(yù)期成果。

關(guān)鍵詞：三維；輸電線路；設(shè)計(jì)

1 引言

目前架空輸電線路工程數(shù)字化設(shè)計(jì)應(yīng)用程度相對(duì)較為深入。近年來(lái)，國(guó)家電網(wǎng)公司已試點(diǎn)進(jìn)行了線路工程的初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。三維數(shù)字化設(shè)計(jì)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了架空輸電線路工程設(shè)計(jì)過(guò)程中各專業(yè)的協(xié)同作業(yè)，既保障了設(shè)計(jì)質(zhì)量，又縮短了設(shè)計(jì)工時(shí)的投入通過(guò)分析可知，在架空輸電線路工程中應(yīng)用三維數(shù)字化設(shè)計(jì)方法，既能夠提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、效率，也將促進(jìn)數(shù)字化移交工作的開(kāi)展，有利于實(shí)現(xiàn)工程的全壽命周期管理。

2 三維數(shù)字化設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及前景分析

目前輸電線路的設(shè)計(jì)方式是以出二維圖紙為目的來(lái)進(jìn)行專業(yè)配合作業(yè)的。二維圖紙的數(shù)據(jù)是非結(jié)構(gòu)化的，圖紙里所涵蓋的信息不能被計(jì)算機(jī)所直接識(shí)別，不利于信息的傳遞和復(fù)用。而輸電線路設(shè)計(jì)軟件也是從滿足設(shè)計(jì)人員出圖紙的要求來(lái)設(shè)計(jì)，單項(xiàng)技術(shù)發(fā)展較好，對(duì)專業(yè)配合和信息復(fù)用沒(méi)有做過(guò)多的考慮。

2.1. 設(shè)計(jì)過(guò)程現(xiàn)狀

勘測(cè)專業(yè)、電氣和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)的配合，還是主要依靠專業(yè)之間的提資來(lái)解決，缺少相應(yīng)的設(shè)計(jì)平臺(tái)或結(jié)構(gòu)化信息的傳遞手段。各專業(yè)間的數(shù)據(jù)信息相互孤立，形成信息孤島，無(wú)法實(shí)現(xiàn)各專業(yè)間數(shù)據(jù)信息的互通，不能使信息方便快捷的傳遞。

2.2 設(shè)計(jì)成果管理現(xiàn)狀

在利用已有設(shè)計(jì)成果時(shí)，相關(guān)成果信息為非結(jié)構(gòu)化、非參數(shù)化的圖紙，僅能通過(guò)人工翻閱資料圖紙和查閱電子版圖紙的方式，手工提取相關(guān)成果信息，再在后續(xù)設(shè)計(jì)中使用。

2.3 提供給業(yè)主工程信息的現(xiàn)狀

電網(wǎng)建設(shè)管理單位針對(duì)這些非結(jié)構(gòu)化、非參數(shù)化的資料圖紙，需要人工的方式進(jìn)行信息采集，效率極低。

2.4 外部環(huán)境需求現(xiàn)狀

由于外部環(huán)境的變化，社會(huì)各行業(yè)對(duì)信息的需要也在逐步改變。規(guī)劃、國(guó)土、環(huán)評(píng)、水保等部門對(duì)工程數(shù)據(jù)信息不再停留在圖紙階段，要求提供用數(shù)字化信息描述的路徑方案，對(duì)設(shè)計(jì)單位提出里更高的要求，迫使目前的設(shè)計(jì)模式和手段加快更新。

3 三維設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)的功能

3.1 三維場(chǎng)景展示

（1）真實(shí)展現(xiàn)架空送電線路三維場(chǎng)景，支持各種地物顯示。立塔排位、導(dǎo)線分裂、導(dǎo)線覆冰、絕緣子串、間隔棒、鐵塔基礎(chǔ)、接地裝置以及地形、地物等一目了然。特別適合用于教學(xué)、演示和匯報(bào)。提供順線路方向、側(cè)視線路方向、俯視線路方向等不同角度的自動(dòng)漫游功能。網(wǎng)頁(yè)式查看方式可通過(guò)鏈接迅速切換到指定位置，并顯示鐵塔、絕緣子串、導(dǎo)地線、基礎(chǔ)等的詳細(xì)信息，實(shí)現(xiàn)信息與線路實(shí)體雙向定位?？芍付硻n或某塔，實(shí)現(xiàn)快速定位。

（2）多種編輯功能方便用戶修改設(shè)計(jì)方案，支持換相、進(jìn)出線檔等特殊掛線方式。

（3）電氣三維距離校核。

（4）切換工況會(huì)自動(dòng)計(jì)算導(dǎo)地線弧垂，方便校核導(dǎo)地線空間距離。

3.2 三維場(chǎng)景圖層組管理

在三維場(chǎng)景操作過(guò)程中，對(duì)矢量圖層組和三維模型圖層組中的每一個(gè)圖層進(jìn)行可見(jiàn)性的控制。

3.3 專題地圖制圖

根據(jù)需要分層輸出各種專題地圖，如電網(wǎng)規(guī)劃圖、線路路徑圖、行政區(qū)劃圖、土地利用圖、道路交通圖、等高線圖。

污區(qū)、地質(zhì)、礦產(chǎn)礦區(qū)、水文氣象、測(cè)量控制點(diǎn)、冰區(qū)、雷區(qū)、采空區(qū)、土地利用規(guī)劃、林區(qū)、風(fēng)景區(qū)、開(kāi)發(fā)區(qū)、地下管線、土地性質(zhì)、保護(hù)區(qū)、特別管制區(qū)、鳥(niǎo)害區(qū)、風(fēng)區(qū)、舞動(dòng)區(qū)。

根據(jù)需要，顯示或隱藏某些圖層后，輸出各類需要的專題地圖，也可以疊加衛(wèi)星影像地圖，進(jìn)行矢量和柵格數(shù)據(jù)同時(shí)顯示，實(shí)現(xiàn)專題地圖表達(dá)效果。

3.4 三維電氣設(shè)計(jì)

分為三維絕緣子串建模、聯(lián)動(dòng)排塔定位、桿塔明細(xì)表、材料表生成、提交設(shè)計(jì)成果若干過(guò)程。

4 總結(jié)

電氣專業(yè)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在高分辨率影像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上通過(guò)集成和管理基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、電網(wǎng)專題數(shù)據(jù)，融三維選線、二三維同步排位以及實(shí)時(shí)校核功能于一體，提供在三維可視化場(chǎng)景中的協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)輸電線路設(shè)計(jì)的數(shù)字化、三維可視化以及設(shè)計(jì)成品的數(shù)字化管理，同時(shí)支持與各專業(yè)軟件間的無(wú)縫銜接。通過(guò)變革設(shè)計(jì)手段，規(guī)范設(shè)計(jì)流程，有效實(shí)現(xiàn)輸電線路工程勘測(cè)、設(shè)計(jì)成果的數(shù)字化、可視化，以及成果的數(shù)字化移交，從而使設(shè)計(jì)過(guò)程更加規(guī)范化，設(shè)計(jì)質(zhì)量更加精細(xì)化，采用三維數(shù)字化設(shè)計(jì)，具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）通過(guò)本工程建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為后續(xù)工程創(chuàng)建了模板，補(bǔ)充并完善了通用設(shè)計(jì)。

（2）基于三維平臺(tái)豐富的數(shù)據(jù)資源和空間分析優(yōu)勢(shì)，結(jié)合設(shè)計(jì)工作需求與習(xí)慣，通過(guò)“三維平臺(tái)線路路徑方案優(yōu)選->優(yōu)選方案經(jīng)專業(yè)軟件排位->排位成果三維直觀展示”的工作模式，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)全過(guò)程無(wú)縫銜接，提高了設(shè)計(jì)效率及設(shè)計(jì)內(nèi)容的準(zhǔn)確度。

（3）充分參考并利用國(guó)網(wǎng)公司通用設(shè)計(jì)的桿塔和絕緣子金具串成果，通過(guò)提供完整的桿塔和絕緣子串的典設(shè)模型庫(kù)，提高了初步設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)的效率。

（4）通過(guò)輸入表述桿塔形狀的關(guān)鍵參數(shù)自動(dòng)生成三維桿塔模型，另外通過(guò)讀取表述基礎(chǔ)形狀的關(guān)鍵參數(shù)自動(dòng)生成三維基礎(chǔ)模型，提高了設(shè)計(jì)效率，降低了設(shè)計(jì)差錯(cuò)率。

（5）三維數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)通過(guò)與各專業(yè)相關(guān)的設(shè)計(jì)軟件、專業(yè)計(jì)算軟件、數(shù)據(jù)軟件等進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)多專業(yè)設(shè)計(jì)軟件接口集成，且實(shí)現(xiàn)成果集成，優(yōu)化了設(shè)計(jì)流程，提高了設(shè)計(jì)效率。

參考文獻(xiàn)：

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