楊 強，管明文

（中國電建集團江西省電力設(shè)計院有限公司， 江西 南昌 33002）

智能電網(wǎng)（Smart Grid）是當(dāng)今世界電力系統(tǒng)發(fā)展變革的最新動向，我國目前正在規(guī)劃2030年電網(wǎng)路線圖，智能電網(wǎng)將在未來的中國唱主角。智能電網(wǎng)是在“數(shù)字化電網(wǎng)”的基礎(chǔ)上，通過互聯(lián)網(wǎng)把各種電力設(shè)施、資產(chǎn)連接到一起，從而實現(xiàn)對信息進(jìn)行整合分析，以此降低成本，提高效率，提高整個電網(wǎng)的可靠性，使規(guī)劃、建設(shè)、運行和管理（電網(wǎng)的全生命周期）達(dá)到最優(yōu)化。智能電網(wǎng)的建設(shè)，必須從數(shù)字化、信息互聯(lián)、可視化及智能化的電網(wǎng)管理平臺開始，以建設(shè)數(shù)字化、信息互聯(lián)及智能化的輸電線路及變電站為基礎(chǔ)[1]。

現(xiàn)階段，已初步實現(xiàn)了GIS系統(tǒng)在輸電線路前期工程中的應(yīng)用，實現(xiàn)在三維地形、地貌虛擬環(huán)境下的漫游，生成路徑斷面圖，以估算桿塔總量、土方平衡量、選擇線路路徑等基本功能。在直觀的人機交互式界面上進(jìn)行電網(wǎng)項目的規(guī)劃、設(shè)計，管理地形圖、遙感圖像及線路，具備空間數(shù)據(jù)查詢和分析功能，提高了工作效率和設(shè)計質(zhì)量。未來，系統(tǒng)可實現(xiàn)對輸電線路工程的三維智能選線設(shè)計；實現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)的數(shù)字化狀態(tài)管理；實現(xiàn)便捷的電網(wǎng)信息檢索、電網(wǎng)信息輸出。軟件涵蓋數(shù)字電網(wǎng)功能及接口，提高工程前期設(shè)計階段的質(zhì)量、經(jīng)濟性及技術(shù)層次。軟件的應(yīng)用可加快設(shè)計進(jìn)度、提高設(shè)計質(zhì)量，減輕設(shè)計人員勞動強度，并能較大的提高了工作效率[2]。

1 出線規(guī)劃設(shè)計

基于三維數(shù)字化平臺，結(jié)合遠(yuǎn)期規(guī)劃、通道障礙情況，可對線路走廊進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，減少線路交叉跨越，節(jié)約走廊資源，為本、遠(yuǎn)期線路節(jié)約投資，符合國網(wǎng)公司“兩型三新一化”的要求。下圖所示為某新建500kV變電站本期出線規(guī)劃。

圖1 某500kV線路出線俯視圖

與傳統(tǒng)方法利用1：10000或1：50000地形圖做的出線規(guī)劃相比，三維出線規(guī)劃具有障礙物全面及直觀性的優(yōu)點，對外溝通方面因其直觀性更能取得對方的理解與信任。

2 路徑的選擇及優(yōu)化

三維設(shè)計平臺中底層數(shù)據(jù)DOM分辨率為0.25米，DEM采樣間距為5米。障礙物的標(biāo)繪——借助無人機攝影技術(shù)，地質(zhì)和水文等資料標(biāo)繪。

基于三維數(shù)字化設(shè)計平臺，建立了本工程路徑方案。利用三維平臺上的方案比較功能，可快速實現(xiàn)優(yōu)化方案與可研方案的線路長度、地形比例、鐵塔數(shù)量、機械化施工臨時道路修筑長度等工程量指標(biāo)統(tǒng)計對比，進(jìn)而判斷出方案的優(yōu)劣，方便快捷，準(zhǔn)確性高[3]。

3 鐵塔三維建模及放樣

3.1 鐵塔三維模型

鐵塔三維模型是指包含桿塔節(jié)點信息、桿件信息、掛點信息，并滿足《架空輸電線路三維設(shè)計建模規(guī)范》中對模型數(shù)據(jù)格式要求的三維立體模型。

圖2 鐵塔三維模型

3.2 三維建模

圖3 整體模型放樣

在三維設(shè)計中主要采用通用模型和產(chǎn)品模型。通用模型建模，采用鐵塔計算軟件（道亨、ST等）建立鐵塔的單線模型，然后通過計算，再按《架空輸電線路三維設(shè)計建模規(guī)范》定義導(dǎo)、地線掛點信息。產(chǎn)品模型建模。在通用模型的基礎(chǔ)上，通用使用放樣軟件進(jìn)行放樣，在放樣模型中調(diào)整角鋼的肢向，輸出桿塔的mod數(shù)據(jù)文件后，再賦予模型桿塔信息即可生成鐵塔的產(chǎn)品模型。

圖4 橫擔(dān)局部放樣

最后通過賦予鐵塔屬性輸出鐵塔GIM數(shù)據(jù)，用于數(shù)字化移交。

圖5 預(yù)覽GIM模型

4 基礎(chǔ)三維建模及碰撞校驗

4.1 基礎(chǔ)三維建模

本標(biāo)包采用基礎(chǔ)型式包括：大板基礎(chǔ)、階梯基礎(chǔ)、錨桿基礎(chǔ)、掏挖基礎(chǔ)、斜插基礎(chǔ)、巖石基礎(chǔ)和承臺灌注樁基礎(chǔ)。通過基礎(chǔ)參數(shù)化建模的方式可以快速建立基礎(chǔ)的三維模型，通過調(diào)整參數(shù)內(nèi)容實時調(diào)整模型樣式與大小，快速搭建滿足用戶使用需要的基礎(chǔ)三維模型，并對基礎(chǔ)模型的參數(shù)信息進(jìn)行統(tǒng)一管理。

4.2 生成可移交的基礎(chǔ)gim數(shù)據(jù)

通過基礎(chǔ)建模軟件，將設(shè)計好的基礎(chǔ)信息進(jìn)行輸入，生成基礎(chǔ)模型，并輸出基礎(chǔ)的GIM數(shù)據(jù)文件，用于基礎(chǔ)模型的三維移交。

4.3 基礎(chǔ)碰撞校驗

通過基礎(chǔ)碰撞校驗功能可以對基礎(chǔ)鋼筋與地腳螺栓，基礎(chǔ)主柱寬度與塔底板寬度是否匹配進(jìn)行校驗。

圖6 柔性臺階基礎(chǔ)實體模型

圖7 配筋模型

圖8 地螺碰撞校驗

5 結(jié)論

通過輸電線路的三維設(shè)計，可以實現(xiàn)變電站出線規(guī)劃，實現(xiàn)路徑優(yōu)化，實現(xiàn)鐵塔及基礎(chǔ)三維建模和碰撞校驗。對設(shè)計人員來說更好提高設(shè)計效率，并提高輸電線路的設(shè)計的質(zhì)量，更好服務(wù)于“智能電網(wǎng)”的構(gòu)建。