探討數字化技術在電力工程設計中的應用

劉飛

（青島市光明電力服務有限責任公司膠州分公司，山東青島，266300）

0 引言

隨著國家與社會經濟發展，社會各個行業都在科技的推動下，進入了數字化時代。數字化技術帶給行業新的變革模式，促進傳統能源跟隨社會發展腳步，與新時期社會環境發展相契合。充分利用新時代技術提升工程質量，推動電力工程發展，電能作為新時代的高級能源，加強數字化技術應用，解決以往的電力問題，借助數字化技術實現電力工程創新發展。

1 電力工程特點以及數字化技術應用優勢

■1.1 電力工程特點

電力企業與數字化技術的融合，顯著提升運營效率，為社會大眾帶來更好的用戶體驗效果。電力工程設計涵蓋電力生產、分配等多個環節，呈現出人力參與密集的特點，由于電力建設面臨外部復雜環境，受到外界環境因素影響較多，影響電力工程施工開展；此外，電力系統存在于各地，有分布較廣的特點。電力工程建設開展過程中，導致電力建設面臨較多風險源，野外作業威脅施工人員安全。電力系統布設多是高空作業，有較大的風險[2]。

■1.2 數字化技術應用優勢

由于電力工程的復雜性，電力系統運行安全性需要引起重視。不僅需要保證施工質量，還需要具備豐富經驗的設計人員，明確設計施工將會面臨的風險。借助數字化技術，降低設計人員設計的難度。對于電力工程設計人員而言，體現在如下幾點：數字化技術在電力工程中運用，能夠減少傳統設計過程中，各個設計團體之間的交流障礙。以往圖紙設計是設計重點，因為電力工程設計不僅涉及到電路，還涉及到土建。各方設計團隊設計期間，需要根據設計方案相互磨合，制定最終的設計方案。傳統設計使用的圖紙影響交流，運用數字化技術，能夠為設計人員提供電子化圖紙，便于相互溝通，有效解決設計時遇到的難題；數字化技術在電力工程設計過程中應用，能夠減少人工失誤的概率出現。并結合BIM軟件，對設計方案進行模型，建立模型避免人為失誤，保證設計的準確度。應用BIM技術能夠保證設計方案自動修正，對不合理之處進行加以提示，提高設計準確性的同時節約人工成本；數字化技術在電力工程設計中的應用，能夠集成設計者的指揮，從而提升各節點之間的關聯性，利用數字化技術保障設計各環節之間的追溯性，為設計提供便利。

2 數字化技術在電力工程設計中應用

電力工程設計中，應用數字化技術能夠保障設計質量。數字化技術應用于電路設計中，能夠具體結合工程施工區域內的情況，對電線進行合理布局。充分利用技術整合數據，為后續設計施工創造條件。數字化應用應建立在科學長遠的角度，以低能耗的方式設計，保障電力系統布局合理的同時，為行業發展掃清障礙。現階段數字化技術作為電力工程的支撐，能夠創造設計出更多產品，提高電力領域的更新速度，結合行業需求實現智能化發展。促進電力行業發展的同時，優化網絡資源，構建完整的數字化系統，滿足電力工程、施工等多方面的需求，為電力工程開展提供可靠的保障[1]電力工程涉及較多內容，數字化技術的應用，在不同階段有不同的應用方法，具體表現在工程整體設計與安全設計方面。

■2.1 電力工程設計中的應用

電力工程設計的過程中，可應用的數字化技術較多，其中網絡技術可用于獲取電力設計數據，數據庫的創新，則能夠幫助擴大存儲量，提高數據準確度。具體而言，數字化技術在電力工程設計中的應用如下：

2.1.1 應用網絡技術獲取電力設計數據

數字化技術不斷發展背景下，網絡技術在電力行業發展中占據重要地位。為了保障電力工程設計更符合社會發展背景，需要設計人員充分利用網絡技術平臺，落實好數據統計工作。基于信息化時代背景時代下，電力工程設計人員應創新理念，根據時代需求優化理念，完善數字化技術在工程設計中的應用，為現代化電力發展清除障礙。明確設計目標后，重視可持續原則，基于長效發展為目標。在收取相關數據期間，重視網絡技術的價值。電力工程開展期間，需要獲得數據包含了電力設備與技術發展現狀，確保電力設施滿足不同領域的需求。基于需求收集數據，保障數據真實性的同時，為電力工程設計提供保障。利用網絡技術能夠在海量數據中獲取重要信息，基于網絡技術平臺，提高數據采集的準確性。保證有效采集數據的同時，能夠保障數據完整，充分關聯數據，加強數據挖掘功能。嚴格按照相關標準，保障電力工程設計數據完整[3]。

2.1.2 創新電力數據庫、防止出現誤差

電力工程在開展設計過程中，一旦設計參數出現誤差，將會對后續一系列設計工作造成影響，導致設計質量和效率下降。為了解決存在的問題，需要結合好網絡技術發展現狀，做好數據篩選和分析工作。電力企業能夠保障社會大眾生活需求，設計時應考慮到大眾對電力的需求。在設計過程中，充分考慮對電力工程有利的環境，減少對周邊環境的破壞。同時在設計過程中，融合智能化理念，提升電力工程設計質量。電力工程建設對于電力行業發展有重要意義，設計階段確保理念與社會發展響應，以長遠的目光看待電力工程發展，為工程設計未來發展轉型贏取更多的空間。首先，應構建完整的數據庫，為電力工程設計提供有效數據，保證篩選質量。技術人員在此期間，應具備創新意識，能夠根據數據來源對數據進行篩選，保證設計的科學性；其次，是做好對數據的分析工作，保證各項數據參數的合理性。能夠減少數據誤差的同時，保障數據質量；還應針對運行期間的各項數據，科學選擇保證數據安排合理。對于數據庫而言，實際運行過程，根據需求選出合理數據，對于減少人為誤差有重要意義。

2.1.3 做好軟硬碰撞檢測工作

電力工程設計過程中，涉及到變電站、直流換電站等多方面設計，只有保證設計方案切實可行，才能推動后期建設工作開展。對施工項目進行規劃后，需要進行軟碰撞和硬碰撞，關乎到電力工程能否順利開展，對工程整體設計質量有直接影響。其中，硬碰撞檢測，指的是實體模型之間的檢測，涉及到的專業要素較多。尤其在變電站等專業區域的應用，能夠獲得更理想的效果；軟檢測碰撞是指不同工作間存在的差異，指的是軟碰撞檢測模型實體設計時，不同模型需要保持距離。隨著電力工程不斷發展，電氣檢測、變電站防雷檢測校對等工作都成為軟碰撞檢測碰撞。結合當前電力應用的實際情況，能夠知曉軟碰撞應用與換流站設計期間，有著良好的應用效果。此外，由于電力設計還涉及更多空間，需要保障工程有效開展的同時，能夠使用軟碰撞的方式優化，確保電力線路合理設計，完成交叉跨越檢測工作。例如，在某配電工程中，利用數字化技術Bentley能夠根據工程中包含的建筑，對建筑結構以及整個區域內的路線進行合理規劃。基于工程自動連線，科學繪制路線，并生成線路路徑圖，如圖1所示。根據途中圓點位置，能夠基本卻分桿塔設立位置以及分布的距離。精準呈現線路設計成果，方支持數據查詢與瀏覽，提高設計的準確性。結合道亨三維線路設計平臺，能夠根據實際設計信息，自動對環境進行計算，并給予直觀展示，使工程成果精度提升。

圖1 某工程配網路線設計圖

2.1.4 精細化智能設計

輸變電站設計過程中，安全距離是設計人員著重把控的環節。傳統設計過程中，需要人工計算安全距離。盡管能夠保證距離參數，但是為了保障距離安全性，會犧牲部分建筑成本為代價。利用數字化技術，能夠建立模型，安全控制距離范圍，提高設計效益。此外，電力工程設計過程中，需要優先考慮防雷設施，保障電力系統安全。設計人員利用相關參數，明確防雷具體范圍。確保相關人員能夠結合規定與位置，對范圍參數進行復檢，保障設計的質量。數字化技術對于電力工程設計的最大優勢，在于保障設計過程精細化。相較于傳統設計圖紙，能夠在保證設計完備的基礎上，利用三維技術優化圖紙細節，便于設計人員查閱。利用三維技術設計的同時，還能夠根據設計圖紙生成安全圖，便于需要時查閱，節省人力物力[4]。如圖2所示，利用三維數字技術能夠還原電力線路全貌，精準的展示絕緣子、導線、桿塔等具體位置和設計成果。基于實際勘察信息進行設計，在選擇區域內進行路徑優化工作，通過數字技術能夠對轉角分布等參數進行準確計算，將電力工程跨領域規劃以及各項區域的設計全景圖呈現出來。利用三維數字技術，還能夠對電力工程進出線方案進行優化。通過三維平臺，進行方案對比和優化，避免在河道等危險區域設立塔位，保障設計的合理性。還能夠根據公路凈空距離進行校驗，在點計算機上生成實際參數距離，獎勵工程造價成本，保證設計符合需求。利用三維設計對路線進行調整，提高設計精度。

圖2 電力設計中數字化技術應用

2.1.5 優化實體模型統計

對于電力工程設計而言，實際構建軟件平臺時，依靠數字化技術能夠保障數據準確性。充分利用技術為核心，挖掘和勘測信息，發揮技術的輔助性作用。同時實現軟件與信息接口的整合，將各項軟件整合在一起，提升設計效率。除了保障數據挖掘外，還需要工程綜合運用先進技術，確保對工程各個線路分析的同時，提升信息綜合統計效率，精細化與電力工程相關的數據統計工作，有助于設計時構建立體化的場景。可以說數字化技術對于電力工程的意義在于，能夠利用先進技術保障電力系統布局合理，減少各項影響因素對電力工程發展的束縛，依據三維設計平臺，對電力工程進行設計。結合當前先進的測繪技術，采用傾斜攝影測繪的方式，構建更精準的工程設計方案。通過精細化操作，提高外業勘測數據的準確性，避免了以往三維場景與真實場景存在的差異。有效實現外業勘測與實際地理信息數據融合，建立線路與建筑之間的三維關系，構建合理的三維場景，保證電力工程設計的準確性。

圖3 三維場景中線路與建筑之間的三維關系

■2.2 電力工程安全設計中的應用

電力工程施工并投入使用后，其安全問題需要得到重視。因此，需要在初期設計時，就做好關于安全的相關工作。設計期間涉及到人員、機械、環境等多環節的交流互動。在保證利益最大化的前提下，對電力工程進行設計。

2.2.1 設計要點

電力工程安全設計時，需要進行全面管理，做好安全管理策劃。保障安全的同時，根據崗位職責建立預警機制。能夠根據策劃風險，建立詳細的流程化。重視安全層面建設，根據事故現場人員完善管理。將事故損失控制在最小范圍內，做好人員安全培訓，控制好事故損失影響范圍；電力工程設計與使用期間，由于人為作業影響較大，會導致設計時，出現不可避免的事故。為了規避人為失誤現象發生，需要針對設計人員和作業人員進行培訓。

2.2.2 設計應用

電力工程設計之初，需要明確工程安全相關設計要點。利用數字化技術對電力工程進行優化，建立三維模型進行觀察。確保負責人觀察清楚具體情況后，能夠依據安全管理指出設計中的不足之處，保證工程設計環節，校正安全合理。人員通過觀察三維模型，能夠發現局部設計缺陷，通知設計人員，在設計的具體位置根據風險設置提醒標志。此外，依據安全設計中的事故反饋，借助數字化技術也能夠在工程設計初期，制定出詳細的規劃。傳統反饋流程，會根據發生的事故災害，要求現場人員對事故進行反饋處理。從而降低現場損失，一定程度挽救現場。若是現場人員難以發現問題，將會造成無法挽回的后果。通過數字化設計，利用軟件清楚的分析出存在的隱患節點。并建立完整的數字化安全反饋機制，不影響電力系統運行的基礎上，構建整套系統，降低事故發生后的損失。

3 結論

綜上所述，數字化技術的出現為電力工程提供新契機，有助于電力行業新時期更進一步發展。借助先進技術優化工程設計，推動電力工程智能化發展，造福社會和人們。充分發揮設計理念與技術應用，深化電力工程各項環節，促進電力企業發展。借助數字化技術實現創新發展，提升設計效益，創造更理想的電力環境，為電力工程設計提供技術支撐，為電力行業作出貢獻。