架空输电线路三维建模分析与研究

架空输电线路三维建模分析与研究

王轶伦 方原 王钥

国网辽宁省电力有限公司本溪供电公司 辽宁本溪 117000

摘要:本文对于当前输电线路三维数字化设计技术的主要功能进行了介绍,同时对于该技术的主要关键点分别进行了论述，最后对该技术的应用效益进行了总结展望，希望通本文为后续的研究提供一定的参考和借鉴。

关键词:输电线路;三维设计;数字化设计平台;GIS计算机网络环境

近年来国内多家电力设计企业搭建了输电线路三维数字化设计平台，既有完全自主开发，也有在商用平台基础上二次开发。目前国内三维数字化设计商用平台主要有道亨SLW3D架空送电线路三维设计系统，电科院架空输电线路三维协同设计平台，国遥输电线路三维数字化设计平台，洛斯达输电线路三维数字化设计平台，百合送电线路设计系统，博超TLD数字化三维送电设计平台等。每个平台都有各自的优缺点，应根据生产的实际情况并站在数字化技术发展的角度进行软件平台的选型与建设，考虑后续设计、施工、运维一体化、数字化移交及全寿命周期管理方面的需要，自主或在商用平台基础上逐步开发完善数字化设计功能，满足未来工程数字设计需求。

一、主要功能

三维数字化设计可以对于输电线路的设计流程进行分析统计，同时能够对于现有的设计方案提出相应的优化措施，同时提供全周期生命规划的服务。该技术平台可以通过卫星设备、航拍测量、GPS、地形测量的方式来为线路设计中的路径选择、杆塔建设等提供可视化方案，以此来保证线路设计更加直观便于理解

1.1基础配置功能

根据上述的功能简介我们可以得知该平台的需要具备以下基本功能模块：二维共功能、三维功能、地形定位、地图测绘、地形编辑、坐标系统、图像生成等。其中三维功能最为重要，主要可以提供图像可视化，计算分析，特效生成、已经动态图像等功能。另外对于该系统的管理模块中则需要具备用户和用户权限、工作日志、系统管理等相关的管理功能。

1.2数据管理

数据管理主要包括勘测、线路、结构等不同专业在工程实施的过程中的设计成果资料的管理,作为基础数据的矢量数据、栅格数据、地形图和影像数据的管理,还包括对输电线路三维业务设计过程中的杆塔模型、基础模型、金具绝缘子串等通用模型库的管理。

1.3三维业务设计

对于数字化平台而言，三维业务设计包含了对于整个线路工程的项目管理、输电路径优化、电气设计和线路结构设计这四个主要功能模块。通过三维业务设计可以完成前期的线路施工探测、输电线路优化、杆塔定位等相关工作。同时在完成测量工作后，可以将测量和优化结构实现可视化导出，以此来保证线路工程各个阶段资料的分析、存档等。另外还能够实现选线结果分析，杆塔选择和规划，以及相关的绝缘子等装饰的分析设计等，最后通过分析统计来生成相应的经济效益估算结果。在输电线路工程中，路径的选择工作极其重要，而对于路径设计则可以通过三维业务设计来生成相应的工程图纸和图像资料并且生成相应的分析报告。因此总结而言，三维业务设计可以对于线路路径、地理环境、水文气象、关键控制点等多个方面的统计分析，因此在该平台功能中占据重要的地位。

二、平台建设的关键点

2.1设计标准体系建设

对于该平台设计的相关标准提心建设工作中，主要工作需要围绕着线路数据库建设、工程模型参数、数据检查、模型生成、成品方案制作等环节来开展。同时需要对于该体系进行全面的核查审查，以此来完善该平台的相关标准体系和监督管理方案。通过建立相应的标准体系来规范平台设计的相关流程，以此保证数字化平台的建设和后期使用效果。

2.2协同工作

相对于传统的二维工作模式而言，三维数字化设计平台有着完全不同工作模式。对于三维数字化平台的设计工作而言，需要实现全面的协同设计，其设计中心以数据的联动为主，通过鞋头设计来实现勘查工作、电气设计等不同专业协同合作。

2.3建立输电线路设计数据库

数据库的内容主要有一下几方面内容组成：地理环境数据、前期工程数据、电网和电源数据、地理勘测结果参数、模型数据、线路成果预期数据和相关的工程数据。该数据库的建立可以依照相应的流程来实现不同数据的分析整合，以此来为后期的成品设计提供充足的数据支持，实现成品数字化。另外，数据库的建立可以弥补线路室外作业的不足，能够给线路设计工作提供充足的便利。

2.4完善设计功能

完善三维数字化平台的相关信息管理流程。包括对于工程项目的管理，相关地理环境的参数和勘探数据、电网运行参数、模型数据、线路成果预期数据、同时还需要完善相应的地理空间分析功能和杆塔位置确定等功能，以此来保证平台设计功能的全面科学性。

2.5多源基础数据整合

输电线路工程空间跨度大,对地理空间信息的依赖很强，需要大量的空间基础数据。一方面集成现有GIS平台，实现数据的互连互通，利用积累的地理信息辅助线路设计。另一方面，可以充分利用公共地理信息平台数据，目前公共地理信息平台有免费的清晰卫星影像资源共享，主要有GoogleEarth、奥维地图、微软Bing地图、ArcGIS地图、天地图等。这些数据的时效性、精度等级、更新程度各方面都较以前有很大提升，平台建设可以充分利用这些资源，及时更新基础数据。

2.6利用模型库快速建模

建模工作包含了以下内容：（1）杆塔模型。通过数据库中的杆塔相关模式，来对于当前杆塔建设工作进行参数化处理，同时加入现过的参数，最后生成适合工程项目本身的杆塔模型，以此保证杆塔设计的科学合理。（2）基础模型。技术模型是建立在各种勘测数据之上的三维模型，同时基础模型的建立中要根据参数不断进行优化调整，以此满足用户的需求。（3）绝缘子导线模型。该模型建立主要涵盖了对于绝缘子导线的不同参数，和形状大小。以此进行精细化管理来实现绝缘子安装的精准化。

三、结束语

通过三维数字平台的建立可以大幅提升设计方案的合理程度，同时能够降低线路的建设成本、提升线路的运行效益。总结而言三维数字平台具有以下几点优势：（1）降低施工成本减少施工量。平台因为其海量的数据库和强大的辅助能力，可以提供最为精简的施工方案，从而减少线路施工，前期勘探的大量人工成本。以免使得参与人员过于冗杂，不利于施工的顺利进行和成本管控。（2）由于对设计方案进行了优化，平台对于线路的设计收益也起到了极大的提升，从前期的施工成本降低到后期使用的良好保障，都能为电力相关企业带来极大的生产效益。（3）该平台可以降低对于社会资源的浪费。由于对于施工方案进行了优化分析，因此在建设过程中，对于公共资源（农田、水利等|做出了最大程度的规避，从而避免了因为线路建设而出现占地混乱的情况。因此总结而言，三维数字化设计平台对于输电线路和整个社会都有着很大的促进作用，也为社会的和谐发展做出了极大的贡献。

参考文献：

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