智慧賦能電力設(shè)計(jì) 數(shù)字化創(chuàng)新引領(lǐng)未來(lái)——智慧三維輸電線路設(shè)計(jì)平臺(tái)

“十四五”期間，我國(guó)新型電力系統(tǒng)建設(shè)加速推進(jìn)。為提升設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率，降低設(shè)計(jì)成本，三一新能源積極擁抱數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮，創(chuàng)新運(yùn)用全流程三維正向設(shè)計(jì)先進(jìn)理念，成功研發(fā)出智慧三維輸電線路設(shè)計(jì)平臺(tái)，引領(lǐng)了電力設(shè)計(jì)領(lǐng)域數(shù)字化、智能化發(fā)展風(fēng)潮。

01

平臺(tái)概述

Overview

隨著新能源項(xiàng)目建設(shè)工作的大規(guī)模鋪開(kāi)，現(xiàn)行輸電線路工程勘察設(shè)計(jì)流程愈發(fā)暴露出諸多不足，尤其是在山地項(xiàng)目中，傳統(tǒng)人工測(cè)量方法面臨成本高、精度低的雙重缺陷。目前，傳統(tǒng)前期設(shè)計(jì)流程僅采用奧維地圖等衛(wèi)星影像圖進(jìn)行選線，缺乏交跨和限制性因素等關(guān)鍵信息，塔位排布高度依賴工程師經(jīng)驗(yàn)判斷，后續(xù)仍需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)修改，并人工校驗(yàn)全線斷面以繪制斷面圖。此過(guò)程需全線人工踏勘，人力物力耗費(fèi)甚多，如若地形地物踏勘不充分，更將引發(fā)路徑變更風(fēng)險(xiǎn)，增加項(xiàng)目不確定性。且傳統(tǒng)三維模型多由二維圖紙反向構(gòu)建，未能實(shí)現(xiàn)圖信息聯(lián)動(dòng)，與全流程三維正向設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)相悖，拉低了設(shè)計(jì)效率，增加了不必要的設(shè)計(jì)成本。

針對(duì)實(shí)踐中暴露出來(lái)的諸般問(wèn)題，本平臺(tái)深度整合三維數(shù)字技術(shù)與自動(dòng)化設(shè)計(jì)，全面革新了線路規(guī)劃、塔位排布及施工圖生成流程，成功實(shí)現(xiàn)二維傳統(tǒng)設(shè)計(jì)至輸電線路三維正向設(shè)計(jì)的全面數(shù)字化升級(jí)，顯著提升了設(shè)計(jì)效率與精確度：外業(yè)勘測(cè)效率翻倍，內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)效率提升30%，整體效率增長(zhǎng)65%；工程量計(jì)算精確度提升至100%，項(xiàng)目成本降低約30%，并成功榮獲兩項(xiàng)軟件著作權(quán)，在技術(shù)研發(fā)與自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)建設(shè)方面取得突出進(jìn)展。

02

功能亮點(diǎn)

Highlights

01

數(shù)字建模與原件配置

鐵塔建模方面，平臺(tái)完成了35kV與66kV鐵塔模塊及國(guó)家電網(wǎng)典型設(shè)計(jì)模塊的參數(shù)化建模，總計(jì)涵蓋31個(gè)模塊、295種塔型，實(shí)現(xiàn)模型的高效調(diào)用與復(fù)用?；A(chǔ)建模方面，平臺(tái)具備對(duì)35種基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行批量計(jì)算的能力，全面適應(yīng)各類地質(zhì)條件，覆蓋集電線路鐵塔所需全部基礎(chǔ)類型。同時(shí)，完成了21種金具及其附件的建模工作，并對(duì)風(fēng)機(jī)、升壓站進(jìn)行了概念性建模，可直觀校驗(yàn)風(fēng)機(jī)與鐵塔間的安全距離，以及升壓站與進(jìn)站終端塔的相對(duì)位置關(guān)系。

圖1 鐵塔建模

圖2 基礎(chǔ)建模

圖3 金具及附件建模

圖4 風(fēng)機(jī)、升壓站概念建模

02

限制性因素矢量化導(dǎo)入

創(chuàng)新性地引入了圖片矢量化技術(shù)，將基本農(nóng)田、林地及生態(tài)紅線等限制性要素集成至系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)多限制性因素同步的線路選擇，增強(qiáng)項(xiàng)目規(guī)劃的科學(xué)性。

圖5 限制性因素矢量化導(dǎo)入

03

三維選線排塔

平臺(tái)集成了分辨率為0.6至10米的影像地圖與衛(wèi)星高程數(shù)據(jù)，為多方案對(duì)比分析提供了精確的數(shù)據(jù)支撐。通過(guò)導(dǎo)入影像、高程信息及限制性因素圖斑數(shù)據(jù)，可在三維地形圖上自動(dòng)生成多種路徑方案。在設(shè)定氣象條件后，平臺(tái)能進(jìn)一步進(jìn)行桿塔排位，并自動(dòng)統(tǒng)計(jì)工程量。

圖6 三維選線排塔

04

施工圖自動(dòng)生成

平臺(tái)支持24類施工圖紙的自動(dòng)化產(chǎn)出，涵蓋桿塔一覽表、設(shè)備材料表、弧垂表及路徑圖等關(guān)鍵文檔，有效減少人工操作帶來(lái)的誤差。

圖7 線路CAD圖紙自動(dòng)出圖

03

項(xiàng)目案例

Project Cases

以巴彥淖爾風(fēng)電集電線路項(xiàng)目為例，平臺(tái)通過(guò)高清航片與三維正向設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)三維選線排塔，將選線平均誤差控制在0.2米以內(nèi)，斷面相符度高達(dá)90%。同時(shí)，平臺(tái)免除了電氣與結(jié)構(gòu)人員現(xiàn)場(chǎng)逐塔勘測(cè)的需求，將勘測(cè)時(shí)間從10天縮短至5天。此外，通過(guò)平臺(tái)集成的批量?jī)?yōu)選程序，將基礎(chǔ)計(jì)算從4天縮短至1天，顯著縮短了項(xiàng)目設(shè)計(jì)周期。

圖8 巴彥淖爾分散式風(fēng)電集電線路路徑斷面圖

智慧三維輸電線路設(shè)計(jì)平臺(tái)的成功研發(fā)，標(biāo)志著三一新能源在電力設(shè)計(jì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中取得了關(guān)鍵性突破。未來(lái)，三一新能源將繼續(xù)致力于創(chuàng)新研發(fā)，高效釋放數(shù)智力量，助力行業(yè)智慧升級(jí)，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)國(guó)家雙碳目標(biāo)貢獻(xiàn)三一力量。

作者 | 李媛媛

編輯 | 蔣 曉

審核 | 賀廣零

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