输电线路三维数字化设计平台建设与应用研究

科学技术创新2018.06变电站三维设计成果在施工组织设计中的应用研究杜宏1李凤亮2王军1耿世英1赵晶辉1王新辉1张艳1（1、北京洛斯达数字遥感技术有限公司，北京1001202、中能智新科技产业发展有限公司，北京100120）1变电站施工组织设计现状变电站施工是一项复杂且有安全风险的系统工程，而施工组织设计是对施工活动实行科学有效管理的重要手段[1]。

施工组织设计的主要作用是：通过编制，明确工程的施工方案、施工顺序、劳动组织措施、施工进度计划及资源需用量与供应计划，明确临时设施、材料及机具的具体位置，有效地使用场地，提高经济效益。

经验证明，如果变电站施工组织设计能反映客观实际，符合国家政策和合同规定的要求，符合施工工艺规律，并能认真地贯彻执行，那么施工就可以有条不紊地进行，就能较好发挥投资效益。

施工组织设计的编制一般由项目经理组织，由项目总工及相关技术骨干，依据合同文件及调查资料，以及设计成果，根据自身的工作经验及国家相关部门制定的规章规范，自行编制。

现行的规章制度及标准工艺等，多以定性的条件来约束施工的边界，控制安全施工的范围，针对一类施工过程进行通用性的要求和规定，缺乏针对具体工程的具体问题，进行定量和精确的分析，进而给出合理化建议。

正是因为如此，使相关的规定和要求流于形式，无法落地指导实际施工组织设计工作，进而引发施工过程与施工组织设计脱节，形成风险隐患，并影响项目进度和质量。

2变电站三维设计成果分析国家电网公司制定了GIM 三维设计成果的标准，用于规范各个设计院及不同设计软件的成果输出，为变电站建设单位及施工、监理、运维等单位进行三维数字化移交，制定质量标准。

同时为三维设计成果的后续应用奠定坚实的基础。

标准规定了三维设计成果以GIM 格式存储。

约定了用参数化方式建模，所有构件都富含设备设施信息，通过梳理各个阶段的共性需求，将输变电工程信息加以规范，建立统一的模型框架和描述方式，实现不同平台的采集及应用。

输电线路金具、绝缘子串三维数字化设计及组装研究摘要：研究输电线路金具、绝缘子的三维数字化设计及组装，实现交流各电压等级交直流输电线路金具、绝缘子串组装三维设计及制图，可提高输电线路设计的先进性。

关键词：金具；绝缘子；三维；设计；组装1金具、绝缘子的三维数字化设计研究（1）金具三维数据的来源金具三维数据的来源有以下途径：一是，中华人民共和国电力工业部于1997年修订的《电力金具产品样本》（以下简称“九七部标金具”）；二是，国内主要线路器材厂提供的金具产品样本。

“九七部标金具”是我国输电线路设计、制造环节的主要依据，但由于该金具产品样本是1997年修订的，距今已经超过20年，随着我国电力事业的迅速发展，已经不能满足目前的输电线路工程建设需要，具体表现在以下三个方面：一是，电压等级不能满足目前输电线路工程建设需要，“九七部标金具”最高电压等级为500kV，没有750kV、1000kV、±800kV和±1100kV电压等级电力金具数据；二是，不能满足大截面导线输电线路建设工程需要，“九七部标金具”可适用的最大导线截面为800mm2,而目前在特高压输电线路工程中，1000mm2、1250mm2截面分裂子导线已经在工程建设中应用；三是，一些正在推广使用中的新型金具“九七部标金具”中没有，比如预交式线夹、防滑性防振锤等。

（2）绝缘子三维数据的来源绝缘子的三维数据主要来源于绝缘子生产厂家提供的产品样本。

（3）金具、绝缘子的三维建模三维建模软件金具、绝缘子的三维数据库建立中其中重要作用，因此有必要对三维建模软件进行了解。

在目前，市面上的三维建模软件比较多。

国外软件主要有CATIA、SolidWorks、和I-deas等。

CATIA是法国 Dassault Aviation公司于二十世纪七十年代开发的一种世界主流的CAD/CAE/CAM一体化软件，后经过不断改进和发展，日趋完善。

最典型版本为1994年开发的全新的CATIA V5版本，该版本可应用于UNIX和Windows 两种平台，界面更加友好，功能也日趋强大，并且开创了CAD/CAE/CAM 软件的一种全新风格。

浅谈基于电网管理的三维GIS平台设计与实现随着信息技术的迅速发展，数字化的图形技术取得了重大进步，3D 显示技术和虚拟现实技术在汽车、社会建筑设计、城市和数字地球等领域得到了广泛的应用。

国内电力企业信息化起步早，发展速度快，电网运行管理领域已建立了各种高水平的应用系统。

在电网管理的可视化应用管理方面，目前使用的是单线图和地理信息地图的组合模型，通过该网络的拓扑结构，获得了电网的实时信息和位置信息来监视电力传输和分配，辅以各种不同的监测装置，提升了电网信息化管理水平。

1我国三维G工S研究现状目前我国的三维显示和虚拟显示技术在电力行业的应用主要集中在配电系统中，尚未真正实现三维显示。

目前比较成熟的系统都是基于GIS系统的二维应用，通常用点和线表示电气设备，不能表示设备内部本身的结构，在其空间性能分析方面的局限性较大。

目前正在进行的是三维网格显示区域方面的研究，暂时尚未延伸到整个城市电网管理。

考虑到城市电网中大量的电力接收端，完成对需电方的输供电任务成为电网的主要工作。

电力规划布局将直接影响到城市的供电可靠性，经济性和可扩展性。

通过3D GIS在电网信息领域的建设，充分利用三维空间信息服务功能，借鉴地理信息系统的成熟应用集成，可以提供信息显示和快速分析，准确和直观展现完整的城市电网。

2整体架构三维地理信息系统可以收集，整理，汇总各电力设备在电网的信息，以地理坐标为基础，实现综合电网基于城市地貌和建筑特色的信息模型组合，然后将这些模型一起通过网络发布，使用户可以快速和完整查询城市电网的历史、现状和规划的各种宏观和微观情况。

在平台上，城市电网，电网变电站设备和城市建筑物之间的空间位置关系完全与实际情况对应，空间的三维坐标和任意点之间可以被测量，从而再现真正三维的城市电网的景观。

三维地理信息系统具有多级结构，包括模型层，表示层，综合查询和分析层和应用管理层。

三维地理信息系统使用客户机/服务器和浏览器/服务器的组合结构，同时支持单机和网络平台。

浅析三维技术在火力发电厂的运用张荣发布时间：2021-10-20T03:14:32.674Z 来源：《河南电力》2021年6期作者：张荣[导读] 对三维电厂移交有关内容、实施过程进行阐述，进而体现出三维数字化电厂的发展前景。

（中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 710075）摘要：随着计算机技术和信息化技术的发展，我国火电发电厂逐渐的向着数字化方向发展，三维技术应用主要是数字化发电厂建设的一项内容，三维技术可以说贯穿了电厂项目全生命周期管理，在设计、施工、运行方面有着重要的作用。

本文主要从作者实际工作经验入手，分析火力发电厂的三维技术应用，希望对有关从业人员带来帮助。

关键词：火力发电厂；三维技术；数字化前言：数字化技术快速的发展，火力发电厂逐渐重视数字化技术应用，数字化电厂可以说是在数字化技术应用电厂建设过程的产物，主要是进行电厂的日常运行阶段量化、分析控制等的操作，经过企业数据库对电厂运行过程的有关数据实施存储，实现把数据库中有效信息传输、共享给客户，便于客户及时的查询和获得有关资料，实现电厂施工、设计和运维的数字化。

下面就研究三维技术在电厂设计过程、施工过程、及运行期间的应用意义，对三维电厂移交有关内容、实施过程进行阐述，进而体现出三维数字化电厂的发展前景。

1 三维数字化电厂的概念三维数字化的电厂主要是指应用三维软件进行设计电厂项目，再经过三维设计指导施工，最后在建设物理电厂的时候，建设一个虚拟电厂，经过虚拟电厂能够帮助机组运行过程的生产、培训、维护、安全等工作完成。

三维数字化火电厂还需要搭建出一个B/S结构平台，开展三维设计，将其他有关信息和资料进行实时上传和更新，经过因特网浏览器能够对电厂实时信息的远程访问。

2 三维数字化电厂的实施可行性分析三维数字化电厂可以说是计算机技术、信息化技术共同发展下的产物，能够满足数字化电厂的发展需求。

三维数字化电厂的建设是离不开三维设计软件应用的，当前三维开放设计软件的应用是比较多的，比如说：Rhino、Maya、SolidWorks、3ds Max等等。

三维设计在电网工程建设中的研究与应用随着电力行业的飞速发展，电网工程建设也在不断增加着规模和难度。

对于电网工程建设而言，可靠性、安全性、高效性、环保性等方面的要求也随之提高。

而三维设计技术正是在满足这些要求方面发挥了重要作用。

一、三维设计技术的概念三维设计技术，是指利用计算机技术，将设计对象以三维立体的方式进行建模、分析和仿真，并直观的呈现在设计人员和使用者面前。

这种技术可以准确展现设计对象的空间结构和内部构造，方便设计人员进行观察、修改和优化，同时也能够在一定程度上减少了实物建模的成本和时间，为设计过程中的迭代、修改和协作提供有力的依据。

二、三维设计在电网工程建设中的作用在电网工程建设领域中，三维设计技术在各方面起到了不可替代的作用：1.提高工程质量和可靠性：三维设计技术可以更准确的再现工程场景，更直观的展现工程桥架、电缆、变电站等细节信息，提高了工程设计的准确性和可靠性。

同时在实施过程当中，三维设计技术还可以降低工程设计的各个环节之间的误差，从而进一步提高工程的质量和可靠性。

在实施工程当中，还可以结合三维模型的不同视角，对工程真实场景进行深度探索和理解。

2.提高工程效率：电网工程的规模往往较大，如果采用传统的平面设计方式，设计完成的时间成本较高，并且难以观察和理解每一个场景的细节，而三维设计技术使得设计人员可以直接在三维场景中，通过观察和分析提高设计效率，同时可以提高项目的协作效率，同时减少了实物建模的时间和成本。

3.增强数据的可视化效果：传统的平面图无法展示拓扑结构、防雷接地、材料布局等细节信息，而三维设计技术再次涵盖了这些细节信息，对于工程数据的展示和处理提供了可视化的效果，帮助工程师和设计人员更好的理解和处理数据。

三、三维设计技术在电力工程建设中的实践和应用智慧电力网建设，倡导“智能互联、绿色发展、安全有序、便利服务”的电力体系，三维设计技术成为智能电力网建设中不可或缺的一部分。

1.设计方案创意的实现：三维设计技术并非智能电力网建设必需的技术，但它可以作为一种工具帮助工程师将电力工程的设计方案变现，并提供直观的视觉效果，可以大幅提高设计人员的创造力，同时方便实地调查的收集和各种方案之间的对比效果。

输电线路三维激光扫描点云数据处理及应用摘要：文章以某地区电网输电线路三维激光扫描点云数据处理为研究对象，根据输电线路相关运行规范，对现场激光扫描点云数据进行细化分类，提升三维数据分类建模自动化水平，对影响输电线路安全运行的主要因素进行了预判和分析。

点云数据处理研究将为地区电网的数字化、信息化奠定良好的基础。

关键词：输电线路；激光雷达技术；3D点云数据模型；树障分析0引言传统的输电线路和变电站的人工巡检作业模式已不能满足高效电网巡检工作的要求。

因此，为提高电网运行维护水平，保障电网安全可靠运行，需要对电线杆塔进行精细检查。

目前，我国架空输电线路树障信息采集方法以人工树障隐患采集为主。

传统的树障隐患采集方法主要依靠人工目视检查，工作强度高，具体故障位置难以确定，效率低下。

激光雷达（LightDetectionandRanging,LiDAR）技术利用激光实现回波测距和定向，将激光测距、差分定位和姿态测量相结合，可以实现对目标的识别。

激光雷达技术在电力行业的应用逐步深入，取得了一定的研究成果[1]。

文章采用激光雷达技术对输电线路的激光点云进行处理，根据输电线路相关运行规范要求，获取现场激光点云数据，然后进行数据处理和快速分类，根据线路安全操作规程规定的安全距离，对树障分析结果进行讨论，以提高树障隐患分析的准确性，减少现场工作，提高工作效率。

1相关概念1.1激光雷达技术激光雷达（LiDAR）技术需要发射激光脉冲，接收返回的脉冲信号，进行处理，得到目标的三维空间信息。

机载激光雷达对地物进行扫描，可以获取地物的空间信息，快速获取地表信息，无须大量地面控制点。

文章结合前人的研究和生产实践，对机载激光雷达数据处理及输电线路检测中应用的关键技术进行深入探讨，以提高激光雷达技术在输电线路检测中的应用效率。

1.2点云数据点云数据是得到识别目标的三维坐标后形成的坐标点集合，点云数据可以由激光3D扫描仪采集，也可以从2D图像的3D重建中得到，还可以通过3D模型计算得到。

三维数字化协同技术在电厂设计中的运用分析发布时间：2022-12-26T07:35:57.714Z 来源：《中国电业与能源》2022年第16期作者：朱双峰[导读] 随着国家经济发展，朱双峰中国电建集团核电工程有限公司，山东济南 250102摘要：随着国家经济发展，电力行业也紧随社会潮流取得了快速发展。

现代化数字技术已被充分运用于电力行业。

3D数字化协同系统属于新时期信息化科技技术，在电力设计中引进3D数字化协同系统具有显著意义。

文章首先总结了3D数字化系统的特征，然后详细探讨了电厂设计方面3D数字化协同系统的具体运用，希望通过本文的探究能够为电厂可持续发展提供良好的借鉴依据。

关键词：3D数字化协同；数据收集；电厂设计1、序言当前，随着社会对电力需求量的增多，原有的电厂运营模式已不能适应电力行业发展的要求，新型电厂运营模式已是电力行业深入探究的核心。

信息化电厂成为了电厂在新时期涌现的产物，逐渐引起行业高度重视。

由此必须保障数字化电厂运营阶段设备的稳定性与安全性，如何充分使用电气设备的数据共享与传输功能显得特别关键。

3D数字化协同系统可以实现信息化电厂的运营高效性和减小故障概率，基于较强的信息库，可完成传统2D设计转变为协同3D设计模型，推动信息化电厂高效、健康发展。

2、3D数字化协同系统的特征2.1主观性3D设计软件是依托计算机出现的现代化技术，一般基于计算机完成设计工作，设计人员利用计算机采集电厂运行环境与运行流程中的各种细节资料构建立体模型，通过此虚拟电厂每个时段的运行状况，使设计师在电厂设计中可以更系统、更精准掌握电厂现状，设计出更为精确、完善的协同化电厂。

2.2协同性3D技术用于相对应的网络中，因此3D数字化协同系统具备协同性，换言之，计算机运行中融入3D技术，能够精准获得电厂各项分部现状及系统环境数据，再按照这些数据进行协调设计，3D数字化协同系统的开发与应用克服了传统技术的不足，各专业无需面对面共享信息，信息共享更为便捷。

架空输电线路电气三维设计应用研究发表时间：2020-05-12T11:58:08.067Z 来源：《中国电业》2020年第2期作者：何麟[导读] 随着科学技术的发展，我国的三维技术有了很大进展摘要：随着科学技术的发展，我国的三维技术有了很大进展，并在架空输电线路建设中得到了广泛的应用。

本文介绍了应用铁路电力架空线路路径规范要求后，分析了三维设计在架空输电线路建设中的应用。

应用三维设计，还可以对施工过程进行三维仿真，提高施工效率。

关键词：输电线路；建设；三维设计；应用一、架空输电线路三维建模方法1.1二维图纸的三维建模法通过在图纸上展现三维模型是输电线路工程建设的常用方法，以CAD、3Dmax作为设计平台，采用三维建模软件将二维图纸信息转化为三维场景和框架。

对于输电线路来说，由于其中包含了大量的可复用单元。

如金具、塔型、电力线等等。

其主要的作业流程如下：（1）收集资料：包括线路图、金具图、路径图等等；（2）搭建元件库：结合所收集的材料信息，对信息内容展开三维参数化模型配置与建设，构建元件库；（3）铁塔拼接：调用铁塔拼接程序，软件会自动将拼接模块拼接完成。

采用AutoCAD、3Dmax专业绘图软件等，按照一定比例将立方体、圆环、圆柱等构成架空输电线路三维模型；（4）线路建模：结合相关参数和线路坐标，采用铁塔拼接成果、金具串拼成果，搭建全线路模型；（5）输出：结合最终的线路建模结果，输出XML格式的文件以及原始数据模型，输出到GIS应用系统中。

1.2激光雷达三维模型法通过利用激光雷达扫描可以直接呈现出铁塔概况，可以实现情景再现。

在市场上主流的激光雷达技术包括机载、地面、手持三种形式，每种形式都有自身的特性。

激光雷达建模技术在实际应用中不需要直接接触被测物体、扫描效率高、定位精准、电位均匀、获取信息真实，为电塔三维模型建设提供了新的思路。

该项技术的建模流程为：（1）获取数据：采用雷达扫描仪器获取被测物体的数据点以及影像信息；（2）数据处理：将所获得的数据点进行拼接处理，如降噪、重新拼接或采样等；（3）三维建模：采用pointcloud等软件对模型信息进行拟合成，包括点、线、面、方管、圆管等，从而生成模型图；（4）纹理映射：把纹理映射到模型上，构建具有纹理的模型。

Power Technology︱220︱2019年12期基于输电线路铁塔三维数字化建模方法研究熊 娜中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司，浙江 杭州 310012摘要：本文提出了一种建模方法，可从铁塔计算模型的基础上直接生成三维实体模型，这样可以构建出一种铁塔模型，满足全寿命周期管理。

对现有的铁塔三维数字化建模所能使用的通用软件做一个优缺点梳理后，采用 Tekla Structures 软件，建立一种特高压工程铁塔三维模型。

关键词：铁塔；三维数字化模型；建模方法1 输电铁塔三维数字化模型 根据模型所能附带的容量大小以及它的信息层次，可以将该模型区分成以下三个细节层次：单线简化模型、实体产品模型和实体制造模型。

1.1 单线简化模型 使用单线方式搭建而成的一种杆塔模型，其主体结构是由两个部分组合而成：杆件及杆件节点，另外囊括了一些设计信息，如杆件参数等。

1.2 实体模型 铁塔实体模型在单线模型的基础上做了改进，根据杆件截面信息，对模型中的每根单线设置了型材截面的属性，并将其进一步地转换成为各个单元的实体，之后再根据图纸所呈现的信息，从而确定了螺栓、火曲、芯线等装置的装配关系，这样就搭建除了一个具有截面特征的三维模型。

改进过后的三维模型，其信息量较之单线模型更大，同时在视觉上也更加地接近真实的铁塔，三维模型的各部件无论是从空间位置的角度看还是从结构特征而言都更加符合实际情况。

实体模型如图1所示。

图1 实体模型2 铁塔建模方法分析通过对各位专家学者的研究成果分析，我们可以总结得出，目前广泛采用的建模方法主要有以下两种：从零件到整体组装、从整体到零件组装。

2.1 由零件到整体组装的方式顾名思义，这种方式是先根据结构图生成一些零件，如角钢、节点板和螺栓等的参数化模型，可以根据图纸对这些构件的长度、截面特性等进行一定的调整和修改，之后，再根据结构图的布置规则组装构件。

2.2 由整体到零件组装的方式目前国内铁塔加工所采用的建模方法一般都是这种方式，即先根据铁塔架构图来搭建几何模型，然后在该模型中依次录入构件，从而使单线具备相应的构件属性，之后配置螺栓以及绘制节点板，再利用计算机图形技术，用三维图元将构件的几何信息表达出来，从而形成一个完整的三维模型。