探討三維數字化機器在110KV至500KV架空輸電線路中的應用

朱一帆

摘要：隨著數字化技術的穩步發展，越來越多的行業逐漸開始使數字化技術融入行業，在我們電力行業，也逐步將數字化技術融入電網設計等方面，三維數字化技術在當今電力運輸、電網架構中的應用研究已經成為當今比較熱門的話題。三維數字化技術可以讓技術員在機器所掃描建設的三維現場圖中進行相關設計以及數據的多維度分析等，可以比較直觀的對現有環境進行分析，提高了工作的質量和效率。在本文中將對三維數字化機器在架空輸電線路中的應用做以分析。

關鍵詞：三維 數字化機器 架空輸電線路設計

隨著數字化技術的穩步發展，越來越多的行業逐漸開始使數字化技術融入行業，在我們電力行業，也逐步將數字化技術融入電網設計等方面，三維數字化技術在當今電力運輸、電網架構中的應用研究已經成為當今比較熱門的話題。三維數字化技術可以讓技術員在機器所掃描建設的三維現場圖中進行相關設計以及數據的多維度分析等，可以比較直觀的對現有環境進行分析，提高了工作的質量和效率。在本文中將對三維數字化機器在架空輸電線路中的應用做以分析。

一、三維數字化機器

三維數字化機器其實就是一個輸電線路數字化系統，即一個集成設計和管理電路系統的系統，為的是實現協同工作以及各單位之間的資源共享的一個設計機器。該機器可以滿足輸電線路的規劃與選擇、可研、招投標、初步設計、施工圖設計等各個階段的要求，完全可以滿足我們當下很多線路設計方面的問題。

三維數字化機器通過對當地的遙感影像、基礎地理、高精地理、已有電網線路設計等數據進行高效的分析與管理，進而構建新的架空輸電線路分析，同時將線路中構建的工程站址，走廊三維可視化場景，將工程走廊宏觀展現出來，并與線路的鐵塔微觀設計相結合，宏觀與微觀的結合可以為我們提供工程走廊地上物體信息的采集、線路優化后的更好的選線、電力桿及電力塔在工程線路中的排位的優化、三維空間的校驗，電力桿及電力塔上絕緣子串、間隔棒、防震錘、接地裝置配置等的三維展示，并且可以進行工程材料量的統計，相應設計成果的制圖輸出等服務支持。

二、110KV～500KV架空輸電線路數字化設計的關鍵技術

2.1三維數字化機器協同化設計

三維數字化機器可以為設計人員提供一個共享的設計平臺，可以使所有的設計人員在同一個設計平臺進行操作，這就可以實現不同專業，不同設計者的設計成果在線進行無縫鏈接，使得各個設計者可以保持相對暢通的交流和聯絡，最終目的還是為了保持數據的一致性以及各個設計者之間的信息共享以及工作上的協調一致，以致達到設計的精細化，避免類似于設計疏漏等問題的發生。

2.2二、三維一體優化選線以及桿塔排位

我們利用三維數字化機器將需要架構110KV～500KV架空輸電線路周圍所有的衛星圖片，航拍圖片以及實測地形圖數據相結合，在機器中構建更為精細的三維立體圖，在圖中可以顯示出沿線的地形風貌，也可以快速的生成線路的平面斷圖。利用該機器可以實現所見即所得的設計效果，并且我們也可以將當地的氣象、水文、地質以及各種限制性因素等數據輸入進三維數字化機器中，就可以在三維數字化機器中輸入起點以及終點后，結合之前的線路走廊協議，實現線路的優化選線以及桿塔的排位優化。同時三維數字化機器可以對現場定位塔位提供一定的技術參考。

在三維數字化機器中多設計者的多種設計結果中我們可以進行對比選擇，以及技術經濟的比較利用三維數字化機器所展現高精度的地貌圖，對方案進行擇優選擇。

2.3絕緣子串、金具的設計

三維數字化機器具有三維自動裝配功能，架空線路中的絕緣子串、金具等種類繁多，我們的三維數字化機器具有金具數據庫，在設計過程中可以自動組裝出符合此次設計的絕緣子串和金具，并且設計完成后可以進行材料用量的統計。

2.4線路實際化整理設計

在設計的線路中不免會出現線路經過一部分的房屋，因此線路實際化整理設計也就是房屋的拆遷圖設計。由工作人員對這部分的房屋進行測量以及記錄，主要測量房屋的面積，記錄房屋的位置，然后輸入進三維數字化機器中，利用機器的系統對這些數據進行參數化的處理，結合線路圖中線路的走向根據當地的房屋拆遷規定對房屋的拆遷進行一個系統的評估和判斷，并且輸出房屋的拆遷圖紙。

同時在線路中也存在樹木的問題，比如說跨越距離不夠就需要砍樹，或者風偏間距不夠也是需要砍樹的，這時我們就可以直接利用三維數字化機器根據勘測結果進行建立模型，自動識別樹木信息，然后進行分析生成樹木砍伐圖紙，這樣就提高了我們的工作效率。

2.5線路設計中對三維數字化機器的三維基礎配置的要求

根據線路、地質，水文等專業數據，可以快速的進行批量基礎設置，然后可以根據結果進行三維化視圖的設計，以便于設計者能夠更加直觀的對該圖紙有一定的了解。

2.6電氣間隙風偏校驗

在利用三維數字化機器之前，我們原始的二維平面設計中是無法解決空間電氣風偏校驗的問題的，因為二維平面設計的不夠直觀性會使得某一個條件輸入改變會導致需要重新改繪圖紙，比較費時費力，效率極低。但是利用三維數字化機器結合當地的風向，風力等對電力桿及電力塔之間線路電線的風偏，移動等在靜止和有風的情況下進行實驗，從而對線路中各個導線，各交叉跨越間隙等電氣間隙風偏的自動判斷與校驗。提高了設計的效率與準確性。

2.7人工勘踏與三維數字化機器結合

設計人員在設計完成后，三維數字化機器將提取基礎數據與優化線路設計結合后生成報告圖紙，勘測人員可根據紙質的報告圖紙對實際情況進行勘測，在勘測過程中應注意在圖紙上進行標繪。勘測人員返回后，需要將標繪的數據進行處理并輸入進三維數字化機器中，主要的錄取信息有：軍事區域，水域保護區，自然保護區，規劃區等。在輸入信息后設計人員可在三維數字化機器進行系統的調整對選線路徑進行最后的優化，以至得出最后的線路圖。

三、110KV～500KV架空輸電線路數字化設計的設計結果

設計員設計完成后三維數字化機器會根據確定的線路方案進行各種工程量的估算，統計各個方案線路的長短，所需電力桿和電力塔的多少，各種導線、地線的用量，各種消耗性原料的用量，金具及絕緣子串的數量及用料多少等，并將各個設計方案的結果進行比較選出最優的方案。

三維數字化機器其實就是利用虛擬現實技術，借助各種影像圖片資料以及各項數據，經過設計人員的勘測與修改實現精細化設計的工具，在設計人員設計完成后，三維數字化機器會將詳細的設計圖紙輸出，省去了很多人工繪制的麻煩，同時也提高了工作效率，使得設計圖紙更加的形象，直觀。

四、結語

三維數字化機器其實就是是以我們之前的數據庫為核心，加以我們110KV～500KV架空輸電線路中的高精度影像、DEM、基礎地理等數據為基礎，同時以架空輸電線路的參數化模型為依托的一個協同設計的平臺。各專業的設計員在平臺上進行協同作業，既保證了設計質量，又縮短了設計工時。同時也有利于設計流程的優化、設計權責的規范、成品質量的提高，最終也提高了我們的生產效率。

在科技日益發展進步的今天，數字化技術在我們對于輸電線路的規劃與選擇、可研、招投標等方面有著更加便捷迅速的技術支持，同時在未來技術發展日新月異的將來三維數字化技術也將會更加的完善，終將會更好的為我們的電力事業貢獻更大的力量。

參考文獻

[1]蕭瀟.三維數字化技術在輸電線路工程中的應用[J].2018年江西省電機工程學會年會論文集.2019年.

[2]張鯤.三維數字化設計技術在輸電工程中的應用[J].電力勘測設計.2019.4.55-60.

[3]汪茹松;李健;劉文勛;趙遠濤;張益修;張瑚;林芳;朱振山.三維數字化設計在輸電線路工程中的應用研究[J].陜西電力.2015年08期.