电力科学院应用数字化技术把握地下电缆脉搏

常见问题阅读 188 2024-02-24 23:55:35

随着我国城市化进程不断加快，地下电缆取代架空线已成为发展趋势。在地下电缆工程建设过程中，三维数字化技术大有可为。

北京东1000千伏变电站、220千伏即墨全地下变电站等均实现三维数字化建设和移交；北京西―石家庄1000千伏交流特高压工程作为架空输电线路三维数字化试点工程，已基本完成全线的三维设计；北京奉义110千伏输变电工程、上海青浦新路（崧泽）―鹤民110千伏线路工程等地下电缆线路正在利用三维数字化技术开展工程试用……国家电网有限公司相关文件规定：到2020年年底前，公司所有新建、改建、扩建35千伏及以上输变电工程具备数字化移交条件，总体上实现三维设计、三维评审、三维移交。以上种种，都标志着输变电工程建设已进入三维数字化时代。

地下电缆取代架空线已成为发展趋势

随着我国经济发展和城市化进程不断加快，输电走廊的紧张使地下电缆在城市电力系统中的应用变得越来越广泛，地下电缆输电线路取代架空输电线路已成为趋势。

据统计，世界上一些现代化都市，如柏林、东京、大阪、哥本哈根等，地下输电方式比例已超过70%。“十二五”以来，我国已加快架空线入地、地下电缆工程和地下综合管廊的建设步伐。截至2017年，北京地下电缆隧道总长约800千米，预计“十三五”末，北京核心区地下电缆化率将提升至94%。

2014年国务院印发的《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》，以及2016年住房和城乡建设部印发的《城市地下空间开发利用“十三五”规划》都提出，加强城市地下管线建设管理，保障城市安全运行。

地下电缆输电方式不仅能改善城市环境，使城市更加整洁美观，节省城市宝贵的地面空间，而且可以有效预防恶劣天气、交通事故，保障居民和城市的用电安全。

什么是三维数字化？地下电缆工程建设如何应用该技术？

三维数字化就是将现实生活中复杂的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型。数字化具备如下几个特点：

可视化：包括过程和结果的可视化，以“所见即所得”的形式，将现实实体在计算机中以一种三维的立体模型展示，并且实现工程规划、设计、施工、运维、管理等全寿命周期过程中沟通、讨论、决策的可视化，是一种互动性和反馈性的可视。协调性：利用三维数字化模型的信息完整性，解决管线、建筑物等对象之间的碰撞检查问题，满足各专业、各部门之间的协同办公和数据共享的要求。模拟性：根据三维模型和数据信息，进行多维度、全过程模拟分析，例如节能模拟、施工模拟、造价模拟、检修培训等。

地下电缆线路由于建设在地面以下，存在不可见、施工难度大、检修不方便等问题。传统的设计和检修手段主要依靠频繁现场踏勘、二维图纸绘制等，根据采集的信息和数据在工作人员脑海中设想和构建地下电缆线路的运行场景。随着科技的发展，利用三维数字化技术就能解决上述难题。

首先，三维数字化为地下电力线路装上了“天眼”。三维数字化技术为地下电力线路走廊带构建地上地下环境，地上的建筑物、地下的管线等均可以清晰地以三维的形式呈现；电力线路埋深、管线之间间距、电力通道承载力等都可以通过三维场景快速计算获取；还可以通过漫游模拟的方式进行三维巡线。其次，数字化可实现全过程协同办公。依托于数字化技术构建的电力三维环境，规划、设计、施工、运维、管理等工作人员，均可以在此三维模型基础上丰富各自专业的工作信息，提资、评审、会签等过程可以快捷完成。开展外业工作时，可以通过移动终端实时对照施工、线路踏勘、运检维修等工作状态，实现信息同步沟通。此外，数字化还可以指导精准施工。将数字化构建的电力三维模拟添加时间维度，可以模拟电力施工，通过设定不同时间，查看三维模型构建进度；通过添加费用维度，模拟不同施工进度下或者不同标段下工程的造价费用；根据实际需要添加不同维度，对全过程进行方案模拟，指导精准化施工。对于故障线路维修，可以在三维场景中进行检修预演和培训，降低施工操作风险，实现安全施工。

稳步推进三维数字化地下电缆建设全寿命应用

今年8月份，由中国电力科学研究院研发的电力电缆工程数字化设计系统已初步完成。该系统改变了传统地下电缆线路设计手段，实现了从二维绘图到三维数字化设计的模式转型和升级，使地下电力线路设计、运检和管理水平显著提升。

该系统适用于35千伏至500千伏电压等级，覆盖可研、初设、施工图、竣工图四个设计阶段，利用二维cad、三维gis、三维bim技术，实现了排管、隧道、电缆沟、桥架等类型地下电缆工程的三维可视化设计。该系统实现了地上建筑物、地下管线等环境的全面可视化；提供了地下电缆三维通用设计库，以及排管、隧道、电缆沟、桥架等参数化建模工具；实现了通道、电缆、附件金具等三维模拟敷设及安装。系统形成的设计成果为施工、运检、管理等全寿命周期的数据融合提供了接口，满足公司工程大数据中心的构建要求。

目前，该系统已在多家设计院开展工程试用，极大地提高了地下电力线路设计质量和效率，形成的工程数字化成果实现了工程建设现状的真实还原，具有重要的实用价值和现实意义。

公司相关文件提出，要扎实推动三维设计在各环节的标准化应用，建立基于三维设计应用的信息传递和数据共享模式，满足工程建设各个阶段的管理要求。现阶段，三维数字化技术已在地下电缆建设各领域有了不同程度的应用，但是要扩展到地下电缆线路建设全过程、满足工程建设各个参与方的业务需求，仍需要继续深入开展数字化应用研究。中国电科院在已构建的电缆工程数字化设计系统基础上，继续探索覆盖地下电缆建设全寿命周期的应用研究，为公司构建输变电工程大数据中心提供技术支持。