架空输电线路电气三维设计应用研究

章璟

摘 要：从架空输电线路工程三维数字化设计角度出发，对三维数字化设计现状，设计软件平台现状，三维数字化设计协同管理等方面进行分析，并针对本工程提出了三维数字化设计工作计划、各阶段内容深度及预期成果。

关键词：三维；输电线路；设计

1 引言

目前架空输电线路工程数字化设计应用程度相对较为深入。近年来，国家电网公司已试点进行了线路工程的初步设计和施工图设计。三维数字化设计的应用实现了架空输电线路工程设计过程中各专业的协同作业，既保障了设计质量，又缩短了设计工时的投入通过分析可知，在架空输电线路工程中应用三维数字化设计方法，既能够提高设计质量、效率，也将促进数字化移交工作的开展，有利于实现工程的全寿命周期管理。

2 三维数字化设计的现状及前景分析

目前输电线路的设计方式是以出二维图纸为目的来进行专业配合作业的。二维图纸的数据是非结构化的，图纸里所涵盖的信息不能被计算机所直接识别，不利于信息的传递和复用。而输电线路设计软件也是从满足设计人员出图纸的要求来设计，单项技术发展较好，对专业配合和信息复用没有做过多的考虑。

2.1. 设计过程现状

勘测专业、电气和结构设计专业的配合，还是主要依靠专业之间的提资来解决，缺少相应的设计平台或结构化信息的传递手段。各专业间的数据信息相互孤立，形成信息孤岛，无法实现各专业间数据信息的互通，不能使信息方便快捷的传递。

2.2 设计成果管理现状

在利用已有设计成果时，相关成果信息为非结构化、非参数化的图纸，仅能通过人工翻阅资料图纸和查阅电子版图纸的方式，手工提取相关成果信息，再在后续设计中使用。

2.3 提供给业主工程信息的现状

电网建设管理单位针对这些非结构化、非参数化的资料图纸，需要人工的方式进行信息采集，效率极低。

2.4 外部环境需求現状

由于外部环境的变化，社会各行业对信息的需要也在逐步改变。规划、国土、环评、水保等部门对工程数据信息不再停留在图纸阶段，要求提供用数字化信息描述的路径方案，对设计单位提出里更高的要求，迫使目前的设计模式和手段加快更新。

3 三维设计可实现的功能

3.1 三维场景展示

（1）真实展现架空送电线路三维场景，支持各种地物显示。立塔排位、导线分裂、导线覆冰、绝缘子串、间隔棒、铁塔基础、接地装置以及地形、地物等一目了然。特别适合用于教学、演示和汇报。提供顺线路方向、侧视线路方向、俯视线路方向等不同角度的自动漫游功能。网页式查看方式可通过链接迅速切换到指定位置，并显示铁塔、绝缘子串、导地线、基础等的详细信息，实现信息与线路实体双向定位。可指定某档或某塔，实现快速定位。

（2）多种编辑功能方便用户修改设计方案，支持换相、进出线档等特殊挂线方式。

（3）电气三维距离校核。

（4）切换工况会自动计算导地线弧垂，方便校核导地线空间距离。

3.2 三维场景图层组管理

在三维场景操作过程中，对矢量图层组和三维模型图层组中的每一个图层进行可见性的控制。

3.3 专题地图制图

根据需要分层输出各种专题地图，如电网规划图、线路路径图、行政区划图、土地利用图、道路交通图、等高线图。

污区、地质、矿产矿区、水文气象、测量控制点、冰区、雷区、采空区、土地利用规划、林区、风景区、开发区、地下管线、土地性质、保护区、特别管制区、鸟害区、风区、舞动区。

根据需要，显示或隐藏某些图层后，输出各类需要的专题地图，也可以叠加卫星影像地图，进行矢量和栅格数据同时显示，实现专题地图表达效果。

3.4 三维电气设计

分为三维绝缘子串建模、联动排塔定位、杆塔明细表、材料表生成、提交设计成果若干过程。

4 总结

电气专业三维数字化设计技术在高分辨率影像数据的基础上通过集成和管理基础地理数据、电网专题数据，融三维选线、二三维同步排位以及实时校核功能于一体，提供在三维可视化场景中的协同设计，实现输电线路设计的数字化、三维可视化以及设计成品的数字化管理，同时支持与各专业软件间的无缝衔接。通过变革设计手段，规范设计流程，有效实现输电线路工程勘测、设计成果的数字化、可视化，以及成果的数字化移交，从而使设计过程更加规范化，设计质量更加精细化，采用三维数字化设计，具有以下优势：

（1）通过本工程建立相应的数据库资源，实现数据共享，为后续工程创建了模板，补充并完善了通用设计。

（2）基于三维平台丰富的数据资源和空间分析优势，结合设计工作需求与习惯，通过“三维平台线路路径方案优选->优选方案经专业软件排位->排位成果三维直观展示”的工作模式，实现设计全过程无缝衔接，提高了设计效率及设计内容的准确度。

（3）充分参考并利用国网公司通用设计的杆塔和绝缘子金具串成果，通过提供完整的杆塔和绝缘子串的典设模型库，提高了初步设计及施工图设计的效率。

（4）通过输入表述杆塔形状的关键参数自动生成三维杆塔模型，另外通过读取表述基础形状的关键参数自动生成三维基础模型，提高了设计效率，降低了设计差错率。

（5）三维数字化设计平台通过与各专业相关的设计软件、专业计算软件、数据软件等进行交互，实现多专业设计软件接口集成，且实现成果集成，优化了设计流程，提高了设计效率。

参考文献：

[1] 刘检华，孙连胜， 张旭，刘少丽.三维数字化设计制造技术内涵及关键问题[J] .计算机集成制造系统，2014（3）.

[2] 舒磊， 谈宏力.三维数字化设计助力新能源工程[J] .工程建设与设计，2017（13）.