基于三维信息设计平台的变电站线缆敷设管理

岳云峰，董仕镇，贺艳芝，黄旭丹

(广东省电力设计研究院，广州 510663)

基于三维信息设计平台的变电站线缆敷设管理

岳云峰，董仕镇，贺艳芝，黄旭丹

(广东省电力设计研究院，广州 510663)

介绍基于三维信息设计平台开发了变电站线缆敷设管理系统的软件构成及功能，其在传统的敷设软件基础上进行优化改进，增加了动态规划功能和户内线缆敷设的综合考虑。

三维；信息化；变电站；线缆敷设

0 前言

变电站线缆敷设手段以往通常采用手工测量，线缆通道设计不够精细。在电厂的设计中早有三维电缆敷设软件应用[1-6]，但限于二次和热控电缆敷设、检查碰撞等，缺乏对电缆通道动态优化以及消防、照明、通信等线缆敷设的综合规划和管理，且电厂三维软件在变电站设计中鲜有使用。为了解决变电站线缆敷设问题[7-8]，以下基于三维信息设计平台基础上开发了一套变电站线缆敷设管理系统，该系统的使用可提高设计精细化程度，提高变电站线缆敷设质量。

1 软件构成

变电站线缆管理系统是基于变电三维信息化设计平台开发的子系统，变电三维信息化设计平台是以一个开放性网络公共数据库为底层，以二三维一体化为手段，将所有变电专业整合起来的大型专业设计平台。线缆敷设是在该系统基础上拓展开发的应用。三维设计平台预留线缆管理程序进行接口，将线缆敷设数据导入三维模型，调整优化后输出电缆清册，敷设路径及相应的线缆通道断面图、大样图等。软件系统结构如图1所示。

图1 系统结构图

2 软件功能及工作流程

2.1 软件功能

1)在三维模型的线缆通道节点生成敷设节点号。

软件根据三维模型中线缆通道的节点：转弯、三通，四通等，自动设置节点号。节点号用于在线缆清册中标识线缆路径，区域编码在三维模型建立时设置，节点编号的生成全由软件自动完成。

2)单根线缆选择最优路径自动敷设并可手动调整。线缆敷设除了选择最短路径外，还需符合加入的敷设规则，用于规范线缆走向。敷设规则包括电力行业标准规定[9-10]的各种规则，还包括各类线缆载流量[11]、 线缆排列方式[7，12，13]等，此外线缆通道增加属性如电力电缆专用和二次电缆专用等。这些规则在线缆的走向、敷设顺序、线缆截面及长度方面进行综合控制。

3)线缆通道、路径及宽度全周期动态优化。全站线缆通道的优化过程贯穿设计始末，过程中某个环节如清册调整或通道的修改，系统都将重新对线缆敷设数据进行检查和调整，以此避免因专业差异引起的数据不匹配的问题。

图2 线缆通道优化流程

4)应用信息化技术进行多专业配合。

5)对室内照明、通信、消防监控等线缆敷设进行规范管理。

6)敷设材料表的开列，清册自动生成。

7)三维线缆敷设模型查询功能：单根线缆信息查询；局部通道规格和负荷查询；设备连接线缆汇总查询；进出建筑物线缆数量查询等。

2.2 软件工作流程

软件导入设计输入信息：

1)线缆清册包括线缆起始点设备信息，电缆编号、型号及截面；

2)变电站三维模型：室外包括电气设备、基础、管道等，室内包括三维建筑图及室内暖通、水工、消防设施等。

3)线缆通道的初步规划：电缆沟、电缆桥架，户内槽盒通道等线缆通道布置图。

2.3 软件效果图

三维信息化设计平台搭建变电站三维模型，软件形成模型效果如图3所示。

图3 变电站三维模型效果图

3 软件测试与应用分析

±800 kV换流站占地面积21.65公顷，场地主要分为5个区域：±800 kV直流开关场区域、换流变阀厅区域、500 kV交流开关场区域、交流滤波器区域及其他区域等。换流变阀厅面对面布置，500 kV交流部分远景9串。全站线缆通道型号规格多，基础与管道纵横交错，线缆通道复杂，敷设繁琐。因此采用三维平台进行设计。

首先在换流站三维模型基础上对全站线缆桥架、电缆支架等通道进行设计，系统检查碰撞后形成第一版通道规划图，按照软件格式导入电缆清册并进行第一次敷设，敷设结果如表1所示。

敷设完毕后，进行通道线缆检查。调用通道优化程序对通道规划和宽度进行调整，再次敷设。经过两次调整调整后，第二次和第三次敷设的总量减少了约16%～18%。

4 结束语

综上所述，基于三维信息设计平台开发的变电站线缆敷设管理系统，与以往电厂三维电缆敷设软件相比，一方面增加了对户内照明、通信、消防监控等线缆敷设的考虑，提高了设计深度，另一方面，增加了对线缆通道综合考虑，提出了动态规划功能，通过线缆通道的动态调整，使线缆布置更加合理，节省了线缆的用量。

[1] 马相坤.电站电缆敷设模拟系统软件介绍 [J].电力建设，2002，23(5)：53-55.

[2] 董宇，白歌乐，曹晓.三维电缆敷设软件的开发与应用[J].内蒙古电力技术，2008，26(2)：39-42.

[3] 郭大营.伊朗阿拉克电厂电缆敷设 [J].电力建设，2004，25(9)：29-31.

[4] 陈智，游建伟，等.秦山核电二期工程核岛电缆敷设设计实践 [J].核动力工程，2003，24(2)：201-203.

[5] 秦鹏，何磊，袁振邦，等.PDMS三维软件在电缆敷设中的应用 [J].电气制造，2010(1)：77-78.

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[7] 张予红，张全安.变电站电缆立体交叉排列敷设方法 [J] .中国电力，2009，42(8)：83-86.

[8] 邹建明，李阳春.电缆安装计算机辅助管理的实践 [J].电力建设，2003，24(1)：19-21.

[9] GB 50217-2007.电力工程电缆设计规范 [S].

[10] GB 50229-2006.火力发电厂与变电站设计防火规范[S].

[11] 王有元，陈仁刚，陈伟根，等.电缆沟敷设方式下电缆载流量计算及其影响因素分析 [J].电力自动化设备，2003，30(11)：24-28.

[12] 陈斌，房祥玉，郎需军，等.电力电缆的排管敷设方式[J].电力建设，2011，32(3)：121-123.

[13] 丛柏生，吴兴林，王志坚.浅谈几种电缆敷设形式的经济技术比较 [J].高电压技术，2001，27(104)：17-18.

图1 熔断的#41塔耐张线夹X射线成像图

4 结束语

通过对某熔断的#41塔耐张线夹的综合故障诊断，判断出此次造成此次线夹断口熔化的原因主要为螺栓在运行过程中严重锈蚀、松动，螺栓和铝板之间发生放电，在电流过大时螺栓和铝板发生熔化所致。建议对运行超过十年的耐张线夹定期进行人工检查，有缺陷的立即进行更换。尤其是对连续下坡、恶劣环境下的要增加价差的频率，使用耐磨性能更好的耐张线夹。此方法对以后电网的金具故障诊断具有一定的指导意义。

参考文献：

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[2] 魏光国.国有电力金具企业现状分析及改进建议 [J].理论研究，2011，65(2)：65-66.

[3] 夏德森.耐张线夹在架空线路中的应用 [J].电力金具，2008，25(1)：7-14.

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[5] 刘纯，熊亮，陈红冬.500 kV输电线路耐张线夹钢锚断裂分析 [J].上海电力，2010，30(3)：14-16.

[6] 蔡向晖.500 kV紧凑型线路耐张线夹断裂事故分析 [J] .华北电力技术，2003，36(3)：36-38.

[7] 胡加瑞，刘纯.500 kV直流输电线路耐张线夹断裂的原因分析 [J].电力建设，2012，33(7)：82-85.

收稿日期：2014-03-26

作者简介：

吕占杰 (1988)，男，硕士研究生，华北电力大学机械工程系，研究方向为状态监测与故障诊断、无损检测、X射线数字成像技术等 (e-mail)lvzhanjieyouxiang＠163.com。

王进 (1980)，男，工程师，云南电力试验研究院，主要从事电力金属检测检验及研究，金属部件失效分析及X射线数字成像检测 (e-mail)25335572＠qq.com。

唐贵基 (1962)，男，教授、博士生导师，华北电力大学机械工程系，主要致力于结构动特性测试与分析、振动与噪声控制、状态监测与故障诊断等方面的教学和研究工作 (e-mail) tanggjlk＠ncepubd.edu.cn。

Application of Cable Installation and Management System for Substation Based on 3D Design and Information Platform

YUE Yunfeng，DONG Shizhen，HE Yanzhi，HUANG Xudan

(Guangdong Electric Power Design Institute，Guangzhou 510663)

Based on the 3D information design platform，the substation cable installation and management system is developed. Compare with the traditional design method，the dynamic optimization and comprehensive intallaion both indoor and outdoor are taken into consideration and the output of design is improved and cover more aspect of the intallion to solve the problems including the security economic and oderliness issues.

3-Dimensional；information design platform；substation；cable installation

TM76

B

1006-7345(2014)04-0113-04

2013-12-22

岳云峰 (1982)，男，硕士，工程师，广东省电力设计研究院，主要从事变电站、换流站设计和研究，变电站三维软件设计和开发工作 (e-mail)gediyyf＠163.com。

董仕镇 (1982)，男，硕士，工程师，广东省电力设计研究院，主要从事变电站、换流站设计和研究，变电站三维软件设计和开发工作。

贺艳芝 (1966)，女，高级工程师，广东省电力设计研究院，主要从事变电站、换流站设计和研究。