打开文本图片集

摘要：在工程建设中三维设计已广泛应用，相比于传统图纸设计，三维设计更具直观性、便捷性。架空输电线路三维设计尚处于起步阶段，离全面应用还有距离，从工程管理的角度出发应加强应用。本文从架空输电线路场景分析，对架空输电线路工程三维设计应成效进行应用研究。

关键词：架空输电线路，三维设计，数字化，GIS

0 引言

二维计算机辅助设计和辅助制图技术已经得到广泛的应用，随着计算机急速的发展、工程全寿命周期应用需求的变化，设计行业开始探索和应用三维数字化技术辅助电厂、电网等设计领域，三维数字化辅助设计作为一个新的设计方法，因数字化信息模型的直观、便捷，易于利用和传递的优势，正在被设计、施工、运维单位研究和应用。

1架空线路三维数字化技术发展现状

EIM中国电力工程数字化设计大赛成功举办，让全国各家设计单位、软件公司等参与方进行了充分的沟通和交流，国内部分设计单位已在输电线路的设计领域开始尝试使用三维数字化技术，但大部分数字化功能多体现在三维设计成果的管理及展示方面，难以在施工图设计阶段应用，也难以满足多专业的协同设计应用，只在部分设计环节使用了数字化手段，数字化技术在工程设计中的全过程应用尚未成熟。大家认识到了三维数字化辅助设计是发展的必然趋势，在设计行业想要长期生存，必须要紧跟时代潮流，发展自己的三维数字化技术。

2架空线路三维数字化设计流程

（1）路径选线利用三维影像数据，在三维仿真场景下，可快速进行线路路径选择、重要交叉跨越物标识，将选线结果直接转化为三维线路走廊及二、三维平断面图，可提高路径成立的可行性和准确性，有效地降低工程造价，提升电网工程的环境效益和社会效益。

（2）利用三维平台生成的断面进行无约束排位并自动统计分析，合理规划铁塔使用条件，三维环境下进行直线塔及耐张跳线的间隙计算，优化塔头布置，提高初步设计阶段杆塔规划设计效率和深度。

（3）采用三维金具组装系统进行金具串的设计，相比以往的二维金具串设计方法，三维手段更直观灵活，可避免金具零件间的连接和碰撞问题，同时也可以生成二维平面的正视和侧视图、零件表。

（4）利用三维模型数据，可以方便的针对不同工况进行三维空间的距离和间隙校核。与二维环境下间隙校核对比，三维校核方法更精确、更直观，可全方位的展现交叉跨越间隙情况。

（5）在三维场景下对铁塔进行建模，并智能优化分析及全塔放样，可实时显示铁塔数据信息，使设计人员全面掌控铁塔设计参数，便于排除设计缺陷。与二维环境下铁塔设计相比，三维场景下铁塔设计更直观，更精细。

（6）利用三维场景，实时显示基础的空间尺寸及钢筋空间位置，便于判断基础尺寸的合理性，避免钢筋打架。相比二维环境下基础设计，三维手段更直观，更精确。

（7）利用三维场景还原原始地貌，并动态模拟全过程施工，从设计阶段排除施工难点，从根本上解决施工难题。与传统设计方法相比，三维设计手段可有效降低施工难度，缩短工程周期，降低工程造价。

（8）利用三维设计技术对 “三跨”段路径、塔位及金具串进行优化，在初步设计阶段就将重要跨越的位置和方式确定下来，不但利于协议工作的准确性，方便后期实施，更可提高线路安全可靠性。

（9）在施工阶段利用三维移交成果，可进一步实现输电线路虚拟现实施工技术的应用，以实现加快工程施工进度并且保证施工质量和施工安全、降低人、才、物的消耗为目的。

（10）在运行阶段三维成果结合三维GIS运行平台，可以实现无人机巡检，三维动态在线监测，辅助应急抢修，辅助技术改造等功能。

3架空线路三维数字化设计应用成效

（1）经济效益

一是人工成本的降低，通过三维平台所集成的丰富数据资源以及所研发的规划设计功能，可显著减少电力工程规划设计现场工作量，并节约同等工作量下的人员配置，减少外业勘测和差旅支出。    二是建设成本的降低，通过对电网规划布局、工程设计方案的辅助优化，进一步提高了设计方案的科学性与合理性，有效降低工程建设成本。以变电站站址、线路路径选择为例，利用三维平台进行方案优化后，所节省的投资往往在百万乃至千万级别，效果明显。

（2）社会效益

应用三维平台可进一步提高电力规划、建设环节中决策科学性，减少环境影响，节约社会资源。在线路路径方案优选方面，可有效避开居民区和规划区，减少电力项目所产生的噪声、电磁辐射以及征地拆迁等对人民生活的影响。

大幅减少电力工程对农田、林地等社会资源的不合理占用，最大程度减少电力发展建设对自然环境和人文环境的影响，促进电力系统与经济社会的协调发展。

4结束语

架空输电线路三维设计在电网工程勘察设计、施工、运行维护方面有很广泛的应用前景，实现工程建设的数字化管理及应用，极大的节约了工程建设成本和人力成本，并且便于把控工程建设及工程档案汇总，能显著提高电网建设的经济效益和社会效益。

作者简介：程崟峰（1990.1-），男，河南商丘人，河海大学自动化专业学士，工程师，单位：国网河南能源互联网电力设计院有限公司