探討數(shù)字化技術(shù)在電力工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

劉飛

（青島市光明電力服務(wù)有限責(zé)任公司膠州分公司，山東青島，266300）

0 引言

隨著國(guó)家與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，社會(huì)各個(gè)行業(yè)都在科技的推動(dòng)下，進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代。數(shù)字化技術(shù)帶給行業(yè)新的變革模式，促進(jìn)傳統(tǒng)能源跟隨社會(huì)發(fā)展腳步，與新時(shí)期社會(huì)環(huán)境發(fā)展相契合。充分利用新時(shí)代技術(shù)提升工程質(zhì)量，推動(dòng)電力工程發(fā)展，電能作為新時(shí)代的高級(jí)能源，加強(qiáng)數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用，解決以往的電力問(wèn)題，借助數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力工程創(chuàng)新發(fā)展。

1 電力工程特點(diǎn)以及數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

■1.1 電力工程特點(diǎn)

電力企業(yè)與數(shù)字化技術(shù)的融合，顯著提升運(yùn)營(yíng)效率，為社會(huì)大眾帶來(lái)更好的用戶體驗(yàn)效果。電力工程設(shè)計(jì)涵蓋電力生產(chǎn)、分配等多個(gè)環(huán)節(jié)，呈現(xiàn)出人力參與密集的特點(diǎn)，由于電力建設(shè)面臨外部復(fù)雜環(huán)境，受到外界環(huán)境因素影響較多，影響電力工程施工開(kāi)展；此外，電力系統(tǒng)存在于各地，有分布較廣的特點(diǎn)。電力工程建設(shè)開(kāi)展過(guò)程中，導(dǎo)致電力建設(shè)面臨較多風(fēng)險(xiǎn)源，野外作業(yè)威脅施工人員安全。電力系統(tǒng)布設(shè)多是高空作業(yè)，有較大的風(fēng)險(xiǎn)[2]。

■1.2 數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

由于電力工程的復(fù)雜性，電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性需要引起重視。不僅需要保證施工質(zhì)量，還需要具備豐富經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員，明確設(shè)計(jì)施工將會(huì)面臨的風(fēng)險(xiǎn)。借助數(shù)字化技術(shù)，降低設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的難度。對(duì)于電力工程設(shè)計(jì)人員而言，體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：數(shù)字化技術(shù)在電力工程中運(yùn)用，能夠減少傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，各個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)體之間的交流障礙。以往圖紙?jiān)O(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)重點(diǎn)，因?yàn)殡娏こ淘O(shè)計(jì)不僅涉及到電路，還涉及到土建。各方設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)期間，需要根據(jù)設(shè)計(jì)方案相互磨合，制定最終的設(shè)計(jì)方案。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)使用的圖紙影響交流，運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)，能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員提供電子化圖紙，便于相互溝通，有效解決設(shè)計(jì)時(shí)遇到的難題；數(shù)字化技術(shù)在電力工程設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用，能夠減少人工失誤的概率出現(xiàn)。并結(jié)合BIM軟件，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模型，建立模型避免人為失誤，保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度。應(yīng)用BIM技術(shù)能夠保證設(shè)計(jì)方案自動(dòng)修正，對(duì)不合理之處進(jìn)行加以提示，提高設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性的同時(shí)節(jié)約人工成本；數(shù)字化技術(shù)在電力工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，能夠集成設(shè)計(jì)者的指揮，從而提升各節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性，利用數(shù)字化技術(shù)保障設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)之間的追溯性，為設(shè)計(jì)提供便利。

2 數(shù)字化技術(shù)在電力工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用

電力工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)能夠保障設(shè)計(jì)質(zhì)量。數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于電路設(shè)計(jì)中，能夠具體結(jié)合工程施工區(qū)域內(nèi)的情況，對(duì)電線進(jìn)行合理布局。充分利用技術(shù)整合數(shù)據(jù)，為后續(xù)設(shè)計(jì)施工創(chuàng)造條件。數(shù)字化應(yīng)用應(yīng)建立在科學(xué)長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度，以低能耗的方式設(shè)計(jì)，保障電力系統(tǒng)布局合理的同時(shí)，為行業(yè)發(fā)展掃清障礙。現(xiàn)階段數(shù)字化技術(shù)作為電力工程的支撐，能夠創(chuàng)造設(shè)計(jì)出更多產(chǎn)品，提高電力領(lǐng)域的更新速度，結(jié)合行業(yè)需求實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展。促進(jìn)電力行業(yè)發(fā)展的同時(shí)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源，構(gòu)建完整的數(shù)字化系統(tǒng)，滿足電力工程、施工等多方面的需求，為電力工程開(kāi)展提供可靠的保障[1]電力工程涉及較多內(nèi)容，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，在不同階段有不同的應(yīng)用方法，具體表現(xiàn)在工程整體設(shè)計(jì)與安全設(shè)計(jì)方面。

■2.1 電力工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

電力工程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可應(yīng)用的數(shù)字化技術(shù)較多，其中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可用于獲取電力設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)新，則能夠幫助擴(kuò)大存儲(chǔ)量，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度。具體而言，數(shù)字化技術(shù)在電力工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用如下：

2.1.1 應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獲取電力設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展背景下，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力行業(yè)發(fā)展中占據(jù)重要地位。為了保障電力工程設(shè)計(jì)更符合社會(huì)發(fā)展背景，需要設(shè)計(jì)人員充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺(tái)，落實(shí)好數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作?；谛畔⒒瘯r(shí)代背景時(shí)代下，電力工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)創(chuàng)新理念，根據(jù)時(shí)代需求優(yōu)化理念，完善數(shù)字化技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，為現(xiàn)代化電力發(fā)展清除障礙。明確設(shè)計(jì)目標(biāo)后，重視可持續(xù)原則，基于長(zhǎng)效發(fā)展為目標(biāo)。在收取相關(guān)數(shù)據(jù)期間，重視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的價(jià)值。電力工程開(kāi)展期間，需要獲得數(shù)據(jù)包含了電力設(shè)備與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，確保電力設(shè)施滿足不同領(lǐng)域的需求?；谛枨笫占瘮?shù)據(jù)，保障數(shù)據(jù)真實(shí)性的同時(shí)，為電力工程設(shè)計(jì)提供保障。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠在海量數(shù)據(jù)中獲取重要信息，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺(tái)，提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。保證有效采集數(shù)據(jù)的同時(shí)，能夠保障數(shù)據(jù)完整，充分關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)挖掘功能。嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保障電力工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)完整[3]。

2.1.2 創(chuàng)新電力數(shù)據(jù)庫(kù)、防止出現(xiàn)誤差

電力工程在開(kāi)展設(shè)計(jì)過(guò)程中，一旦設(shè)計(jì)參數(shù)出現(xiàn)誤差，將會(huì)對(duì)后續(xù)一系列設(shè)計(jì)工作造成影響，導(dǎo)致設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率下降。為了解決存在的問(wèn)題，需要結(jié)合好網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，做好數(shù)據(jù)篩選和分析工作。電力企業(yè)能夠保障社會(huì)大眾生活需求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到大眾對(duì)電力的需求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分考慮對(duì)電力工程有利的環(huán)境，減少對(duì)周邊環(huán)境的破壞。同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，融合智能化理念，提升電力工程設(shè)計(jì)質(zhì)量。電力工程建設(shè)對(duì)于電力行業(yè)發(fā)展有重要意義，設(shè)計(jì)階段確保理念與社會(huì)發(fā)展響應(yīng)，以長(zhǎng)遠(yuǎn)的目光看待電力工程發(fā)展，為工程設(shè)計(jì)未來(lái)發(fā)展轉(zhuǎn)型贏取更多的空間。首先，應(yīng)構(gòu)建完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，為電力工程設(shè)計(jì)提供有效數(shù)據(jù)，保證篩選質(zhì)量。技術(shù)人員在此期間，應(yīng)具備創(chuàng)新意識(shí)，能夠根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)源對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性；其次，是做好對(duì)數(shù)據(jù)的分析工作，保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)的合理性。能夠減少數(shù)據(jù)誤差的同時(shí)，保障數(shù)據(jù)質(zhì)量；還應(yīng)針對(duì)運(yùn)行期間的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，科學(xué)選擇保證數(shù)據(jù)安排合理。對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)而言，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程，根據(jù)需求選出合理數(shù)據(jù)，對(duì)于減少人為誤差有重要意義。

2.1.3 做好軟硬碰撞檢測(cè)工作

電力工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，涉及到變電站、直流換電站等多方面設(shè)計(jì)，只有保證設(shè)計(jì)方案切實(shí)可行，才能推動(dòng)后期建設(shè)工作開(kāi)展。對(duì)施工項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)劃后，需要進(jìn)行軟碰撞和硬碰撞，關(guān)乎到電力工程能否順利開(kāi)展，對(duì)工程整體設(shè)計(jì)質(zhì)量有直接影響。其中，硬碰撞檢測(cè)，指的是實(shí)體模型之間的檢測(cè)，涉及到的專業(yè)要素較多。尤其在變電站等專業(yè)區(qū)域的應(yīng)用，能夠獲得更理想的效果；軟檢測(cè)碰撞是指不同工作間存在的差異，指的是軟碰撞檢測(cè)模型實(shí)體設(shè)計(jì)時(shí)，不同模型需要保持距離。隨著電力工程不斷發(fā)展，電氣檢測(cè)、變電站防雷檢測(cè)校對(duì)等工作都成為軟碰撞檢測(cè)碰撞。結(jié)合當(dāng)前電力應(yīng)用的實(shí)際情況，能夠知曉軟碰撞應(yīng)用與換流站設(shè)計(jì)期間，有著良好的應(yīng)用效果。此外，由于電力設(shè)計(jì)還涉及更多空間，需要保障工程有效開(kāi)展的同時(shí)，能夠使用軟碰撞的方式優(yōu)化，確保電力線路合理設(shè)計(jì)，完成交叉跨越檢測(cè)工作。例如，在某配電工程中，利用數(shù)字化技術(shù)Bentley能夠根據(jù)工程中包含的建筑，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)以及整個(gè)區(qū)域內(nèi)的路線進(jìn)行合理規(guī)劃?；诠こ套詣?dòng)連線，科學(xué)繪制路線，并生成線路路徑圖，如圖1所示。根據(jù)途中圓點(diǎn)位置，能夠基本卻分桿塔設(shè)立位置以及分布的距離。精準(zhǔn)呈現(xiàn)線路設(shè)計(jì)成果，方支持?jǐn)?shù)據(jù)查詢與瀏覽，提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。結(jié)合道亨三維線路設(shè)計(jì)平臺(tái)，能夠根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)信息，自動(dòng)對(duì)環(huán)境進(jìn)行計(jì)算，并給予直觀展示，使工程成果精度提升。

圖1 某工程配網(wǎng)路線設(shè)計(jì)圖

2.1.4 精細(xì)化智能設(shè)計(jì)

輸變電站設(shè)計(jì)過(guò)程中，安全距離是設(shè)計(jì)人員著重把控的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要人工計(jì)算安全距離。盡管能夠保證距離參數(shù)，但是為了保障距離安全性，會(huì)犧牲部分建筑成本為代價(jià)。利用數(shù)字化技術(shù)，能夠建立模型，安全控制距離范圍，提高設(shè)計(jì)效益。此外，電力工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要優(yōu)先考慮防雷設(shè)施，保障電力系統(tǒng)安全。設(shè)計(jì)人員利用相關(guān)參數(shù)，明確防雷具體范圍。確保相關(guān)人員能夠結(jié)合規(guī)定與位置，對(duì)范圍參數(shù)進(jìn)行復(fù)檢，保障設(shè)計(jì)的質(zhì)量。數(shù)字化技術(shù)對(duì)于電力工程設(shè)計(jì)的最大優(yōu)勢(shì)，在于保障設(shè)計(jì)過(guò)程精細(xì)化。相較于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙，能夠在保證設(shè)計(jì)完備的基礎(chǔ)上，利用三維技術(shù)優(yōu)化圖紙細(xì)節(jié)，便于設(shè)計(jì)人員查閱。利用三維技術(shù)設(shè)計(jì)的同時(shí)，還能夠根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙生成安全圖，便于需要時(shí)查閱，節(jié)省人力物力[4]。如圖2所示，利用三維數(shù)字技術(shù)能夠還原電力線路全貌，精準(zhǔn)的展示絕緣子、導(dǎo)線、桿塔等具體位置和設(shè)計(jì)成果?；趯?shí)際勘察信息進(jìn)行設(shè)計(jì)，在選擇區(qū)域內(nèi)進(jìn)行路徑優(yōu)化工作，通過(guò)數(shù)字技術(shù)能夠?qū)D(zhuǎn)角分布等參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，將電力工程跨領(lǐng)域規(guī)劃以及各項(xiàng)區(qū)域的設(shè)計(jì)全景圖呈現(xiàn)出來(lái)。利用三維數(shù)字技術(shù)，還能夠?qū)﹄娏こ踢M(jìn)出線方案進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)三維平臺(tái)，進(jìn)行方案對(duì)比和優(yōu)化，避免在河道等危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)立塔位，保障設(shè)計(jì)的合理性。還能夠根據(jù)公路凈空距離進(jìn)行校驗(yàn)，在點(diǎn)計(jì)算機(jī)上生成實(shí)際參數(shù)距離，獎(jiǎng)勵(lì)工程造價(jià)成本，保證設(shè)計(jì)符合需求。利用三維設(shè)計(jì)對(duì)路線進(jìn)行調(diào)整，提高設(shè)計(jì)精度。

圖2 電力設(shè)計(jì)中數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用

2.1.5 優(yōu)化實(shí)體模型統(tǒng)計(jì)

對(duì)于電力工程設(shè)計(jì)而言，實(shí)際構(gòu)建軟件平臺(tái)時(shí)，依靠數(shù)字化技術(shù)能夠保障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。充分利用技術(shù)為核心，挖掘和勘測(cè)信息，發(fā)揮技術(shù)的輔助性作用。同時(shí)實(shí)現(xiàn)軟件與信息接口的整合，將各項(xiàng)軟件整合在一起，提升設(shè)計(jì)效率。除了保障數(shù)據(jù)挖掘外，還需要工程綜合運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)，確保對(duì)工程各個(gè)線路分析的同時(shí)，提升信息綜合統(tǒng)計(jì)效率，精細(xì)化與電力工程相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作，有助于設(shè)計(jì)時(shí)構(gòu)建立體化的場(chǎng)景?？梢哉f(shuō)數(shù)字化技術(shù)對(duì)于電力工程的意義在于，能夠利用先進(jìn)技術(shù)保障電力系統(tǒng)布局合理，減少各項(xiàng)影響因素對(duì)電力工程發(fā)展的束縛，依據(jù)三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，對(duì)電力工程進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)，采用傾斜攝影測(cè)繪的方式，構(gòu)建更精準(zhǔn)的工程設(shè)計(jì)方案。通過(guò)精細(xì)化操作，提高外業(yè)勘測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，避免了以往三維場(chǎng)景與真實(shí)場(chǎng)景存在的差異。有效實(shí)現(xiàn)外業(yè)勘測(cè)與實(shí)際地理信息數(shù)據(jù)融合，建立線路與建筑之間的三維關(guān)系，構(gòu)建合理的三維場(chǎng)景，保證電力工程設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。

圖3 三維場(chǎng)景中線路與建筑之間的三維關(guān)系

■2.2 電力工程安全設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

電力工程施工并投入使用后，其安全問(wèn)題需要得到重視。因此，需要在初期設(shè)計(jì)時(shí)，就做好關(guān)于安全的相關(guān)工作。設(shè)計(jì)期間涉及到人員、機(jī)械、環(huán)境等多環(huán)節(jié)的交流互動(dòng)。在保證利益最大化的前提下，對(duì)電力工程進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

電力工程安全設(shè)計(jì)時(shí)，需要進(jìn)行全面管理，做好安全管理策劃。保障安全的同時(shí)，根據(jù)崗位職責(zé)建立預(yù)警機(jī)制。能夠根據(jù)策劃風(fēng)險(xiǎn)，建立詳細(xì)的流程化。重視安全層面建設(shè)，根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)人員完善管理。將事故損失控制在最小范圍內(nèi)，做好人員安全培訓(xùn)，控制好事故損失影響范圍；電力工程設(shè)計(jì)與使用期間，由于人為作業(yè)影響較大，會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)時(shí)，出現(xiàn)不可避免的事故。為了規(guī)避人為失誤現(xiàn)象發(fā)生，需要針對(duì)設(shè)計(jì)人員和作業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)。

2.2.2 設(shè)計(jì)應(yīng)用

電力工程設(shè)計(jì)之初，需要明確工程安全相關(guān)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。利用數(shù)字化技術(shù)對(duì)電力工程進(jìn)行優(yōu)化，建立三維模型進(jìn)行觀察。確保負(fù)責(zé)人觀察清楚具體情況后，能夠依據(jù)安全管理指出設(shè)計(jì)中的不足之處，保證工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，校正安全合理。人員通過(guò)觀察三維模型，能夠發(fā)現(xiàn)局部設(shè)計(jì)缺陷，通知設(shè)計(jì)人員，在設(shè)計(jì)的具體位置根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)設(shè)置提醒標(biāo)志。此外，依據(jù)安全設(shè)計(jì)中的事故反饋，借助數(shù)字化技術(shù)也能夠在工程設(shè)計(jì)初期，制定出詳細(xì)的規(guī)劃。傳統(tǒng)反饋流程，會(huì)根據(jù)發(fā)生的事故災(zāi)害，要求現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)事故進(jìn)行反饋處理。從而降低現(xiàn)場(chǎng)損失，一定程度挽救現(xiàn)場(chǎng)。若是現(xiàn)場(chǎng)人員難以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)造成無(wú)法挽回的后果。通過(guò)數(shù)字化設(shè)計(jì)，利用軟件清楚的分析出存在的隱患節(jié)點(diǎn)。并建立完整的數(shù)字化安全反饋機(jī)制，不影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，構(gòu)建整套系統(tǒng)，降低事故發(fā)生后的損失。

3 結(jié)論

綜上所述，數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)為電力工程提供新契機(jī)，有助于電力行業(yè)新時(shí)期更進(jìn)一步發(fā)展。借助先進(jìn)技術(shù)優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，推動(dòng)電力工程智能化發(fā)展，造福社會(huì)和人們。充分發(fā)揮設(shè)計(jì)理念與技術(shù)應(yīng)用，深化電力工程各項(xiàng)環(huán)節(jié)，促進(jìn)電力企業(yè)發(fā)展。借助數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展，提升設(shè)計(jì)效益，創(chuàng)造更理想的電力環(huán)境，為電力工程設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐，為電力行業(yè)作出貢獻(xiàn)。