输电线路数字化设计现状分析及改进方向探讨

输电线路数字化设计现状分析及改进方向探讨

刘蛟

中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司 乌鲁木齐  830002

摘要：随着我国科技的发展，信息技术已经成为各行各业必不可少的工具。就输电线路设计行业而言，信息化水平的应用已经逐步成为衡量工程设计水平的标志之一。随着首届中国电力工程数字化设计大赛落下帷幕，国内部分设计单位已在输电线路的设计领域开始尝试使用三维数字化技术，但大部分数字化功能仅体现在三维设计成果的管理及展示方面，真正意义上的数字化技术在工程设计中的全过程应用尚未成熟。

关键词：输电线路；数字化设计；改进方向

引言

随着计算机技术和勘测技术的发展，数字化技术广泛地融入电网设计行业，交互协同设计、三维设计推动电网勘测设计信息化技术不断发展。三维数字化技术应用于输电线路设计，使设计人员能够在三维视场环境中进行相关设计数据的多维度分析、多视角空间校验，提高工作效率和设计质量。然而，总体来看，经过前些年的摸索酝酿和近几年的高速发展，国内输电线路的三维数字化设计依然停留在将传统设计做完以后再进行三维转化及展示的初阶，真正意义上的正向全过程设计应用尚未有较大突破。目前大部分输电线路数字化设计平台，在数据管理、业务协同、模型建立和应用领域等各方面都还有改进提升的空间。

1输电线路数字化设计概述

输电线路数字化设计系统是一个集成设计和管理系统，实现协同工作和资源共享的设计平台。该平台可满足线路工程设计的规划选线、可行性研究、招投标、初步设计、施工图设计、竣工图设计等全生命设计周期要求，完成线路走廊地理信息资料数字化、线路路径选择优化、线路工程本体设计、经济指标估算、数字化移交等功能，提高了工程咨询设计服务水平。输电线路数字化设计集成系统由地理信息系统(geographicinformationsystem，GIS)、三维设计系统、数据库系统、文件管理系统并集成专业设计软件所组成。以大型数据库为核心，以高精度航摄影像、数字高程模型(digitalelevationmodel，DEM)、基础地理等数据为基础，以三维模型为依托，利用航测遥感技术、三维可视化技术、虚拟现实技术和信息集成技术，结合地理信息和工程信息，通过数据驱动模型，以三维数字化的形式，整合输电线路走廊的地形地貌信息和建设过程数据，通过构建三维现场环境，面向勘测和设计业务提供服务。输电线路数字化设计系统面向勘测业务，提供完整的勘测数据管理，包括3D数据管理、外业数据采集与标绘、三维地形数据管理与发布、工程参数维护、勘测资料管理以及平断面图、房屋分布图、风偏开方图，林木分布图输出等功能。输电线路数字化设计系统面向设计业务，实现设计文件管理、线路路径选择、线路电气设计、线路结构设计、技术经济分析、设计成果数字化移交等功能，并实现各类线路专业软件接口和集成，支持工程全生命周期后续业务的延伸和扩展。

2输电线路数字化设计现状分析

2.1数字化建模与工艺设计关联性不强

目前国内主要的几个输电线路三维数字化设计平台，在整合输电线路设计流程、优化设计数据流转、集成已有成熟的电力设计软件方面，还有很大提升空间。虽然目前大多数数字化设计平台主要集成了三维地理信息模型和选线系统，可以实现选线、生成断面及立塔，可以基本代替之前的海拉瓦选线，但是在实际设计中，线路的核心设计如杆塔设计、基础设计、排位校验、各种计算等还要依赖平台之外的其它设计软件。多数情况下，数字化设计是采用传统手段完成设计后，再将设计成果输入或导入数字化平台建模，记录为结构化数据。在这种情况下，数字化建模与工艺设计基本是脱节的。

2.2协同设计尚未实现

数字化设计的目标之一是解决传统设计方式专业之间不能协作，信息不能互通，数据不能一次录入多次使用的问题。由于目前多数数字化设计平台主要是建立地理信息和设备数字化模型，自身并未开发或集成成熟的电力计算软件，输入平台的数据很少用来计算，因此，在专业内，设计数据需要重复输入的问题并未彻底解决，专业间的全面协同设计更未能实现。

3输电线路数字化设计改进措施

3.1施工图设计阶段

充分发挥数字化设计系统二、三维联动设计功能(选线、排位和校验)的优势，形成三维地理信息实时分析、线路路径方案实时调整、二三维平断面杆塔布置实时跟踪校验的时效系统。特别针对本工程地形复杂的喀斯特地区，基于该系统的风偏间隙校核，风偏开方统计及林木砍伐分布计算等功能，为终勘人员外业终勘选线定位提供技术支持，实现了高效的精细化设计要求。并实现了全卷册的施工图输出，包括平断面布置图、杆塔明细表、基础施工图、间隔棒与防振锤安装施工图、绝缘子串组装施工图、房屋拆迁施工图、风偏开方施工图、林木砍伐施工图等卷册。

3.2一体化选线排位设计

在设计过程中，以基础地理信息数据为基础，通过建立的输电线路铁塔、基础及金具串型模型、路径通道、交叉跨越、两端变电站间隔布局等数据，将三维立体实景通过数字化的方式表达出来，形成输电线路的三维模型。同时在系统之中融入气象水文、地质条件、地震、污区划分等专题数据，在线路设计过程中与路径协议等政府意见相结合，让线路路径能够一体化选线排位。同时，在选线及技术方案的选择上，实行多方案比较，对路径选择进行优化，为后续现场定位提供技术参考，保证设计图纸的有效性。

3.3联合开发软件平台

目前，输电线路三维数字化平台的开发模式，无论是软件供应商单独开发还是服务合同框架下的定制开发模式，平台开发单位与使用单位的沟通交流均不够深入，因而造成开发出来的平台功能不全或使用不便。从长远发展来看，输电线路三维数字化设计软件平台，不仅需要狭义地集成各种专业的设计软件，也需要与成果需求方的诸多软件系统例如项目管理、材料管理、施工管理、财务系统等多种特定环节或应用专长的软件实现广义的复合应用层面的“集成”，以服务于工程和项目。这样的集成兼容了工作流程和复杂业务，代表了最高程度也是最复杂的集成。要实现这样的复合集成，必须由工程设计企业和软件供应商合作开发，但这不仅是软件开发商协助工程设计企业进行软件的定制开发，更是工程设计企业提炼自身业务精髓和优化业务流程的机会。设计单位或软件需求单位与软件开发商需要适当放弃短期经济效益，深入合作，资源互补，以建设完备适用的优质平台。

3.4地理信息数据处理

地理信息数据包括高精度基础地理数据、地形图数据、控制点成果等。基础地理数据包括基础遥感影像数据与数字高程模型，工程高清影像数据，高分辨率的工程航飞数据、激光电云数据、高精度数字高程数据等；地形图数据主要包括收集到的地形图数据。系统支持联机模式和脱机模式两种方式开展设计工作，设计人员输入指定的用户名和密码后登录进入系统主界面。基础GIS平台是整个系统的基础，涵盖三维视图和三维分析等基础GIS功能，为系统提供基础平台和各类基础地理数据、DOM、DEM等空间数据的协同展示、渲染以及输入输出等管理支持。

结语

当前输电线路数字化设计从软件平台开发到工程应用实质仍停留在将传统设计方式得到的设计成果三维模型化、数据化的浅层阶段。未来输电线路数字化设计需要更加科学合理的定位，应将其视为一种设计手段，而不是设计任务来对待，应以提高设计效率，提升设计质量，提供符合后续应用需求的数字化设计成果为原则。需要改变重三维建模，轻数字化集成的方向，通过软件供应商和需求单位的密切合作，走以三维模型为辅，数字化集成为主的道路，积极探索集成勘测设计新技术，建设多专业协同设计数字化平台。

参考文献

[1]赵辉.输电线路数字化设计技术[J].城市建筑，2020(30)：263.

[2]熊晓光.输电线路三维数字化设计平台建设与应用研究[J].电力勘测设计，2020(3)：66-70.

[3]盛大凯.输变电工程数字化设计技术[M].中国电力出版社，2021.