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

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司 羅海泉

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力建設(shè)工作日益受到重視，在電力工程的具體實(shí)施中，緊密結(jié)合設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)目標(biāo)，充分利用數(shù)字技術(shù)，有效地解決了傳統(tǒng)的電力設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)方法問題，滿足新時(shí)代電力設(shè)計(jì)及統(tǒng)計(jì)發(fā)展的需要。針對(duì)現(xiàn)階段人們生活向著數(shù)字化方向發(fā)展的情況，作為傳統(tǒng)的能源行業(yè)也必須要緊跟社會(huì)的發(fā)展步伐，與當(dāng)前時(shí)代發(fā)展環(huán)境相契合，與此同時(shí)充分利用最新的技術(shù)，以此提高自身的發(fā)展空間，其中還包含與電力相關(guān)的工程以及企業(yè)。而數(shù)字技術(shù)在電力工程設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，能夠有效推動(dòng)電力工程設(shè)計(jì)工作的創(chuàng)新，與此同時(shí)還有利于電力工程設(shè)計(jì)工作向著智能化數(shù)字化方向發(fā)展，以此保證電力工程設(shè)計(jì)能夠符合當(dāng)前需求。

1 電力工程設(shè)計(jì)應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)的意義

一是在電網(wǎng)建設(shè)中，充分運(yùn)用數(shù)字技術(shù)可以有效地克服交流障礙、跨越距離、跨越時(shí)空等諸多制約電力項(xiàng)目總體發(fā)展的制約，同時(shí)還可以增強(qiáng)在整個(gè)設(shè)計(jì)階段的交流，有利于推動(dòng)電網(wǎng)公司的協(xié)調(diào)發(fā)展。

二是在運(yùn)用數(shù)字技術(shù)的過(guò)程中，技術(shù)人員要重視運(yùn)用電腦網(wǎng)絡(luò)的高質(zhì)量的資料，加強(qiáng)與電力工程師及有關(guān)專家的溝通，并以有效的通訊協(xié)助。搞好電力系統(tǒng)協(xié)作的工作。

三是將數(shù)字技術(shù)運(yùn)用于電力工程的設(shè)計(jì)，既能激發(fā)人們的集體智力，又能提高電力工程的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)，又能為廣大的設(shè)計(jì)者帶來(lái)新的技術(shù)支撐。

四是將數(shù)字技術(shù)運(yùn)用到電力工程設(shè)計(jì)中，有利于建立一個(gè)完整的電力工程體系，如正確運(yùn)用數(shù)字技術(shù)，并根據(jù)設(shè)計(jì)、施工進(jìn)度、安全等多個(gè)因素，制定出一套科學(xué)、合理的施工計(jì)劃。同時(shí)，通過(guò)數(shù)碼技術(shù)，還可以有效地實(shí)現(xiàn)可視化的傳播，幫助實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的實(shí)施。從而為推進(jìn)電力公司的安全、高質(zhì)量建設(shè)工作奠定基礎(chǔ)。

五是在將電氣工程的設(shè)計(jì)需求與CAD相融合的基礎(chǔ)上，將數(shù)字技術(shù)的全面運(yùn)用，能有效地減少電力工程的開發(fā)時(shí)間，并制定出規(guī)范的設(shè)計(jì)程序。同時(shí)還可以降低電網(wǎng)的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，使其逐漸加速，避免不必要的人力、物力、財(cái)力資源的浪費(fèi)，有助于提高整個(gè)電網(wǎng)的設(shè)計(jì)工作的效率與品質(zhì)。

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

2.1 電力工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

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)

在數(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。基于信息化時(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)。在收集數(shù)據(jù)信息的過(guò)程中，應(yīng)提高對(duì)于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)價(jià)值的重視。在電力工程運(yùn)行期間，需要將當(dāng)前電力設(shè)備技術(shù)發(fā)展情況與相關(guān)數(shù)據(jù)信息相結(jié)合，以此保證電力設(shè)施能夠滿足不同的人群需要[1]。以實(shí)際需求為基礎(chǔ)展開數(shù)據(jù)收集工作，如此一來(lái)能夠在確保數(shù)據(jù)真實(shí)程度的同時(shí)，保障電力工程設(shè)計(jì)的可行性。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段能夠在數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)信息中高效尋找出重要的信息數(shù)據(jù)，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺(tái)為基礎(chǔ)，提升數(shù)據(jù)信息采集工作的精準(zhǔn)性。如此一來(lái)能夠確保在采集數(shù)據(jù)信息的同時(shí)，保證數(shù)據(jù)的完整程度，提高數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，強(qiáng)化數(shù)據(jù)的發(fā)掘能力，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，確保電力工程設(shè)計(jì)的完善度。

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

在進(jìn)行電力工程設(shè)計(jì)工作時(shí)，一旦設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息的參數(shù)出現(xiàn)誤差，將會(huì)影響后續(xù)設(shè)計(jì)工作的展開，由此致使設(shè)計(jì)效率以及設(shè)計(jì)質(zhì)量大幅下降。為了解決這一問題的出現(xiàn)，必須將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展與其結(jié)合，建立健全數(shù)據(jù)篩選分析工作。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[2]。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)，為后期電力工程設(shè)計(jì)工作展開提供有效的數(shù)據(jù)信息，以此保證篩選工作高質(zhì)量進(jìn)行。與此同時(shí)，技術(shù)人員在這一過(guò)程中，必須以合格的創(chuàng)新意識(shí)要求自身，以數(shù)據(jù)信息來(lái)源為基礎(chǔ)進(jìn)行有效的篩選工作，確保設(shè)計(jì)的科學(xué)有效性；其次，完善數(shù)據(jù)分析工作內(nèi)容，確保數(shù)據(jù)參數(shù)的科學(xué)合理，這一工作一方面能夠降低數(shù)據(jù)誤差的出現(xiàn)，確保數(shù)據(jù)信息高質(zhì)量；另一方面針對(duì)電力工程運(yùn)行工程中所涉及的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，科學(xué)的選擇能夠確保數(shù)據(jù)信息的合理化。對(duì)于數(shù)據(jù)信息庫(kù)來(lái)說(shuō)，實(shí)際運(yùn)行必須以需求為主，確保數(shù)據(jù)信息的合理化，這對(duì)于降低人為誤差具有極其重要的影響。

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，才能夠有效推行后期建設(shè)工作的展開。在規(guī)劃施工項(xiàng)目之后，需要進(jìn)行深度的研究，這也關(guān)乎電力工程后續(xù)工作能否順利進(jìn)行，對(duì)于整體工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量有著直接的影響力。其中，所謂的硬碰撞檢測(cè)是指對(duì)于實(shí)體模型的檢測(cè)，同時(shí)其中所涉及的專業(yè)影響要素眾多，尤其是對(duì)于變電站等專業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用，能夠獲得更為理想的效果；而軟件檢測(cè)碰撞則是指不同工作之間的差異性，尤其是在設(shè)計(jì)軟碰撞檢測(cè)模型實(shí)體時(shí)，不同的模型之間必須要保持一定的距離。隨著當(dāng)前我國(guó)電力工程的不斷發(fā)展壯大，變電站的防雷檢測(cè)以及電氣檢測(cè)校對(duì)等工作，都已成為軟碰撞檢測(cè)模型[3]。與此同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)階段電力應(yīng)用的實(shí)際現(xiàn)狀，可以明確無(wú)論是換流站設(shè)計(jì)還是軟碰撞設(shè)計(jì)過(guò)程中，都應(yīng)達(dá)到良好的預(yù)期效果。

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。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。基于工程自動(dòng)連線，科學(xué)繪制路線，并生成線路徑（如圖1所示）。根據(jù)圖中圓點(diǎn)位置，能夠確定分桿塔設(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 物聯(lián)網(wǎng)管控圖

2.1.4 精細(xì)化智能設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)輸變電站期間，設(shè)計(jì)人員需重視安全距離的管控。一般來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以人工計(jì)算安全距離為主要手段。即使能夠確保距離參數(shù)符合預(yù)期，但是為了保證安全距離，一般都會(huì)蠶蛹犧牲一部分建筑的方式為代價(jià)。有效利用數(shù)字化技術(shù)手段，建立基本模型，將距離控制在安全范圍之內(nèi)，以此提升智能設(shè)計(jì)的收益。除此之外，在對(duì)電力工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須將防雷設(shè)施放在優(yōu)先考慮的重點(diǎn)內(nèi)容，以此確保電力系統(tǒng)的安全性。

相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須利用智能設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)，將防雷的范圍清晰化。保證工作人員能夠?qū)⒎秶鷧?shù)進(jìn)行精準(zhǔn)復(fù)檢，以此保障設(shè)計(jì)的質(zhì)量符合預(yù)期要求。對(duì)于電力工程設(shè)計(jì)而言，數(shù)字化技術(shù)的最強(qiáng)優(yōu)勢(shì)在于保證設(shè)計(jì)過(guò)程的精準(zhǔn)性。其與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖紙相比較，能夠在確保設(shè)計(jì)完善的基礎(chǔ)上，合理利用三維技術(shù)對(duì)圖紙的細(xì)節(jié)進(jìn)行有效利用，如此一來(lái)將有利于設(shè)計(jì)人員及時(shí)審查。

2.1.5 優(yōu)化實(shí)體模型設(shè)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，還需要利用先進(jìn)技術(shù)手段，在保證工程線路明確的同時(shí)，提高信息綜合統(tǒng)計(jì)效率，將與電力工程下相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作更為精細(xì)化，有助于設(shè)計(jì)時(shí)構(gòu)建立體化的場(chǎng)景。可以說(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。數(shù)字電廠與傳統(tǒng)的物理工廠相比較具有明顯優(yōu)勢(shì)。

2.2 電力工程安全設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.2.1 電力工程安全設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

一是在對(duì)電力工程進(jìn)行安全設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須確保安全管理策劃的完善性。一般來(lái)講，就是建立健全完整的組織機(jī)構(gòu)，明確當(dāng)前崗位的職責(zé)體系，而后再進(jìn)行系統(tǒng)化的流程管理，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別以及預(yù)警機(jī)制進(jìn)行提前感應(yīng)，重視安全基層的建設(shè)，以此保證在出現(xiàn)安全問題的第一時(shí)間，無(wú)論是對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)還是相關(guān)負(fù)責(zé)人員都進(jìn)行有效的工作反饋，控制事故所帶來(lái)的一系列損失，與此同時(shí)，對(duì)所有的工作人員展開系統(tǒng)化的安全培訓(xùn)，降低人為事故的發(fā)生概率。

二是設(shè)計(jì)更為標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)方案，將電力工程投入實(shí)際使用過(guò)程時(shí)，由于人為作業(yè)所導(dǎo)致的安全問題出現(xiàn)可能性較高，因此在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)以降低人為事故發(fā)生的可能性，以標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)方案為基礎(chǔ)，對(duì)相關(guān)工作人員展開系統(tǒng)化的培訓(xùn)。

2.2.2 電力工程安全設(shè)計(jì)的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用

在展開電力工程設(shè)計(jì)工作初期，需適當(dāng)明確工程安全相關(guān)設(shè)計(jì)重點(diǎn)內(nèi)容，并且利用數(shù)字化技術(shù)對(duì)于當(dāng)前電力工程進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，建立完善三維模型。保證相關(guān)負(fù)責(zé)人在對(duì)具體情況進(jìn)行摸查之后，能夠以安全管理為基礎(chǔ)，重點(diǎn)提出當(dāng)前設(shè)計(jì)中所出現(xiàn)的不足之處，保證工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的科學(xué)合理。通過(guò)對(duì)三維模型進(jìn)行觀察，能夠發(fā)展當(dāng)前設(shè)計(jì)內(nèi)容存在局部的缺陷，針對(duì)這一情況應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)人員，并且在進(jìn)行設(shè)計(jì)的具體位置上根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)容標(biāo)記提醒。除此之外，以安全設(shè)計(jì)中所提出的事故反饋為基礎(chǔ)，利用數(shù)字化技術(shù)，在工程設(shè)計(jì)工作展開之前，制定出系統(tǒng)化的內(nèi)容規(guī)劃。以往的反饋流程，一般會(huì)根據(jù)已經(jīng)出現(xiàn)的事故災(zāi)害，要求現(xiàn)場(chǎng)施工人員對(duì)事故進(jìn)行及時(shí)的處理反饋，從而最大限度減少現(xiàn)場(chǎng)的損失。如果施工現(xiàn)場(chǎng)的工作人員無(wú)法第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題所在，將會(huì)導(dǎo)致無(wú)法控制的后果出現(xiàn)。通過(guò)數(shù)字化設(shè)計(jì)工作，利用軟件清楚地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 數(shù)字化技術(shù)在電力工程設(shè)計(jì)中所能發(fā)揮的作用

一是將數(shù)字技術(shù)運(yùn)用于電力工程設(shè)計(jì)，能有效地降低設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)溝通的壁壘。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，圖紙的技術(shù)交換一直是設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)最主要的工作，然而電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅僅包括了電路的設(shè)計(jì)，還有土建的設(shè)計(jì)，所有的設(shè)計(jì)人員都要根據(jù)圖紙來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的圖紙?zhí)^(guò)煩瑣[4]。但在數(shù)字技術(shù)的幫助下，這些問題都能得到有效解決，通過(guò)相應(yīng)的軟件，可以將所有的圖紙都變成電子版，便于隨身攜帶，還可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，不需要考慮距離的問題，也可以快速地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

二是在電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用數(shù)字技術(shù)能有效地減少人為錯(cuò)誤的發(fā)生。以BIM作為一種建筑仿真軟件，在進(jìn)行電力項(xiàng)目的土建設(shè)計(jì)時(shí)，由于其自身的復(fù)雜性，往往會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員因工作量過(guò)大而導(dǎo)致的人為錯(cuò)誤，因此傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)往往會(huì)重新檢查圖紙，以確保設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。而應(yīng)用BIM軟件后，該軟件將自動(dòng)解決問題，在理論上不合理的情況下，可以防止或提醒設(shè)計(jì)者，從而大幅提升精準(zhǔn)度，減少人力資源的損耗。

三是對(duì)于電力工程設(shè)計(jì)工作而言，數(shù)字技術(shù)能夠集中設(shè)計(jì)人員的能力，強(qiáng)化設(shè)計(jì)初期各個(gè)環(huán)節(jié)之間的關(guān)聯(lián)性，加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容的追溯。

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。在電力工程中，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用為其發(fā)展起到了一定的促進(jìn)作用，同時(shí)也可以使得電力行業(yè)不斷實(shí)現(xiàn)發(fā)展和進(jìn)步。先進(jìn)技術(shù)的有效應(yīng)用，可以對(duì)工程設(shè)計(jì)予以優(yōu)化，使電力工程可以朝著智能化的方向不斷發(fā)展。在電力工程中的各個(gè)環(huán)節(jié)中，先進(jìn)設(shè)計(jì)理念和技術(shù)的有效應(yīng)用，為電力企業(yè)的發(fā)展也起到了一定的促進(jìn)作用。數(shù)字化技術(shù)的有效應(yīng)用，可以使得設(shè)計(jì)的效益得到有效的提升，電力環(huán)境也更加的理想化，有一定的技術(shù)支撐存在于電力工程設(shè)計(jì)中，為電力行業(yè)的發(fā)展提供有效的保證。