三维全景电网平台在电网布局规划评审中的应用

2017-05-24孙自安王芝麟李宝昕周安乔新辉乐华

电网与清洁能源 2017年3期

孙自安，王芝麟，李宝昕，周安，乔新辉，乐华

（1.国网陕西省电力公司，陕西西安 710048；2.国网陕西省电力公司经济技术研究院，陕西西安 710065；3.北京洛斯达数字遥感技术有限公司，北京 100120；4.西安电子科技大学，陕西西安 710071）

孙自安1，王芝麟1，李宝昕2，周安3，乔新辉3，乐华4

传统的规划评审文件多以图表和文字描述等二维表现方式来传递信息，此种方式在现状电网的拓扑结构、线路走廊的地理环境和空间信息分析结果等方面可视化程度不够，使用户无法直观、形象地了解电网信息，从而造成信息获取的丢失。基于此，提出了将三维全景电网技术应用到电网布局规划评审中的方案，介绍了电网布局规划评审的业务背景，分析了三维全景电网平台的技术要点，实现了电网布局规划风险因素自动提取、三维PPT展示汇报和成果可视化的规划评审方法。

电网布局；评审；三维全景电网智能平台；三维可视化；三维PPT

电网设施布局规划成果多为二维图纸、文本材料等；汇报时，多采用传统PPT、文本翻阅等汇报手段，无法直观展示规划成果的空间布局和地理环境[1]，具有数据更新慢、评审记录存在歧义等缺陷；同时，电网设施布局规划的历史成果分散在各专业保存，存在查阅困难、共享性差等问题，不利于成果与经验的积累。

三维全景电网平台以三维数字地球为基础平台，结合地理信息系统技术和三维可视化技术，创新电网设施布局规划成果评审方法。根据二维电网设施布局规划成果，在三维全景电网平台上，将规划成果三维可视化[2]，并将布局规划风险因素在三维场景中展现，利用三维PPT技术，模拟多媒体播放，建立了一种更直观、高效的可视化管理与评审手段[3]，弥补传统汇报手段在空间表达、评审记录、数据共享及工作协同方面存在的局限性，全面提升电网设施布局规划的管理与评审水平。

1 三维全景电网技术

三维全景电网技术基于三维数字地球技术发展而来，集成电力运行管理、电网规划评审、地理信息系统（GIS）技术[4]、三维建模技术和计算机技术等多专业、多学科，将二维、静态的电网空间信息，实现立体、动态的三维大数据展示与管理的技术[5-6]。

该技术融合电力GIS的最新发展成果，探索性地将通用自动识别技术、数据库技术、三维PPT技术等先进技术进行集成，采用插件与可扩展框架的模式，恢复电网规划三维场景，融合冰区、污区、矿区等风险因素，提供了足够的信息支撑，从而可以全面辅助开展电网布局规划评审工作[7-9]。三维PPT技术以三维动态模拟的方式展现设计成果，为电网布局规划评审工作提供了直观的数据和科学有效的评审手段。

2 业务架构设计

三维全景电网平台作为一项电网布局规划成果评审的全新平台，其业务架构如图1所示。电网设施布局规划完成后，将提交到三维全景电网平台，平台识别布局规划成果，从模型数据库、风险因素数据库中匹配三维电网设施，并融合高清航片/卫片、高精DEM等地理信息数据[10]，实现全省主网运营态势真实还原与全景再现[11]。评审人员借助立体漫游、定位查询、三维PPT等功能，详细查看立体直观的线路路径、走向、变电/电源点位置、风险因素等，为评审提供技术和平台的支撑。

图1 三维全景电网平台业务架构Fig.1 Three-dimensional grid platform:Business architecture

3 电网布局规划三维全景电网评审平台构建

3.1 资料收集与整理

基础地理信息、设计布局规划成果图、风险因素专题图等信息是构建三维可视化平台的内容基础，这些信息通常包含以下内容。

1）航空影像/卫片，一般是指航片、卫片等，来源于卫星公司、航飞部门等。分辨率在0.5～2 m，保证输电线路周边地物清晰可见。

2）数字高程模型（DEM）。利用数字高程模型（DEM）和航空影像数据做立体像对，可以获得电网工程的三维场景。

3）基础地理信息。包含行政区划、道路网、地名等信息。基于这些信息，电网规划评审工作人员可以从人文、交通、拆迁等方面综合考虑，辅助评审工作。

4）布局规划成果数据，包括线路路径图、变电规划图、电源规划图、滚动规划报告等，来源于电网规划部门，是构建三维输电线路的基础。

5）风险因素专题数据，包含冻土、水系、污区、地震烈度带、冰区、道路等信息，来源于环保和测绘部门。

3.2 生成三维输电线路

基于电网设施布局规划的二维图纸，识别图纸中电网设施类型以及输电线路路径地理坐标，系统自动挑选电网设施三维模型，在三维数字地球上，建立三维虚拟输电线路，并恢复输电线路周边的地形、地貌以及风险因素等见图二。

1）自动挑选电网设施三维模型，基于电网设施布局规划的二维成果，系统自动识别布局规划的电压等级、杆塔类型、变电站类型等，从系统的三维模型库中，挑选符合条件的三维模型，若无符合条件，则发出新建指令人工建模[12]。

2）自动生成三维输电线路，根据得到的三维模型数据，系统读取电网设施规划二维图纸上输电线路的路径、电源、变电站的地理位置坐标，在三维数字地球上，根据坐标生成三维输电线路，还原线路与线路之间、线路与变电站之间的接线关系，立体直观地管理与展现成果数据，方便管理人员和技术人员校审，确认变电站拟布点位置的合理性，确认出线方向和位置的科学性，及早发现和规避颠覆性因素的出现[13]。

3）自动挑选风险因素、基础地理信息数据等，从电网设施布局规划成果管理数据库中，挑选输电线路通道范围的输电线路布局风险因素，以及影像、地形、注记、河流、路网等基础地理信息数据等，并将此数据在三维数字地球中展现[14]。

图2 二维图纸到三维线路流程图Fig.2 Flow chart of two-dimensional blueprint to three-dimensional lines

3.3 系统搭建

依据电网布局规划评审工作的实际需求，对处理后的成果数据进行过程资料生产。在多源、高维、海量数据库的基础上，利用三维全景电网平台的三维控件和数据引擎成果作为技术支撑。搭建起包含电网设施布局规划成果、基础地理信息数据、输电线路布局风险因素等信息的且可快速浏览的三维全景电网平台，平台技术构架如图3所示。

图3 三维全景电网平台技术构架Fig.3 Three-dimensional grid platform technical architecture

3.4 应用案例

首次基于数字沙盘的思想，借助NSCGlobe对三维动画的支持，定制了省域主网架的三维数字动态沙盘功能，动态体现在电流模型依据实时潮流信息，不断地在三维杆塔间移动；首次基于街景漫游的思想，借助NSCGlobe对三维动画的支持，定制了省域主网架内变电站真实模型的站内三维全景漫游功能，能够查看到变电站内各设备的所有细节。

利用该平台集成的丰富数据资源，以及针对电网规划管理工作实际需求所研发实现的辅助规划设计等业务功能板块，可极大提高电网规划前期工作效率及电网建设投资效益。同时，通过平台的应用，进一步提高电网规划及建设的科学性与准确性，可直接或间接缩短项目周期、减少占地、提高建设质量、保障电网科学发展及稳定运行如图4所示。

图4 三维全景电网平台应用效果Fig.4 Three-dimensional grid platform application effect

4 结语

通过建立覆盖全省域主网的输电线路、变电站及电源点的“虚拟电网”，并实现多个业务系统的信息集成，从而构建起陕西现状电网；以此为基础，搭建起能够可视化辅助智能电网站址选择、路径选择及优化、电网建设及工程质量管控的应用系统，从而利用多种技术全面支持省域智能电网建设[15]。

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（编辑张晓娟）

Application of the Three-Dimensional Grid Platform in Review of Grid Layout Planning

SUN Zian1，WANG Zhilin1，LI Baoxin2，ZHOU An3，QIAO Xinhui3，YUE Hua4
（1.State Grid Shaanxi Electric Power Company，Xi’an 710048，Shaanxi，China；2.State Grid Shaanxi Economic Research Institute，Xi’an 710065，Shaanxi，China；3.Beijing North-Star Digital Remote Sensing Technology Co.，Ltd.，Beijing 100120，China；4.Xidian University，Xi’an 710071，Shaanxi，China）

The traditional review of the power grid planning often usesgraphsand textsand othertwo-dimensional expressions to convey information,and this method is not sufficient in visualization in terms of the topology of the existing grid,line corridorgeographicalenvironmentand spatial information analysis，thus unable to help users to have an intuitive and visual understanding of the power grid information，even resulting in the loss access to information.Aiming at the above-mentioned problems，this paper presents the application of the three-dimensional power grid technology in the review and assessmentofthepowergrid layoutplanning，and introduces the business background of the review and analyzes the technical main points of the three-dimension grid platform.The method proposed in the paperfacilitatesautomatic extraction of risk factors，report of the three-dimensional PPT display and the visualization of the achievements in the review and assessment of the power grid layout planning.

grid layout；accreditation；three-dimensional smart grid platform；visualization；3D PPT