张晓丽
（锡林郭勒盟电力勘察设计院有限公司内蒙古自治区锡林郭勒盟锡林浩特市026000）
摘要：数字化时代，智能电网建设对变电站工程设计提出了更高的要求。电力勘察设计市场的变革推动电力设计院加快向国际工程公司转型以谋求生存和发展。在此过程中，电网数字化三维设计技术对于提高企业市场竞争力具有重大意义。本文指出目前数字化三维技术发展面临良好的发展机遇，建议电力设计院将设计手段革新作为转型过程中的重要发展战略。
关键词：电网；数字化三维设计；市场开拓；转型
一、电网数字化三维设计
1.1发展背景
目前，大型电力设计院普遍采用数字化三维设计平台，国家电网公司已经建立了工程数据中心和数字化移交系统，并在重点工程中全面进行设计成果的数字化移交，数字化设计大势所趋。传统设计模式下，以图纸复制修改为特征的作业模式其质量与效率已无法进一步提高，设计成果无法全面满足电网建设的发展要求。设计效率的提升到达一个瓶颈[8]。电网数字化三维设计技术伴随着这种背景逐步孕育发展，依托BIM技术，形成一套以三维平台为基础，数据库为核心的协同设计体系。
1.2线路数字化三维设计关键技术
线路数字化三维设计技术的关键技术包括：
1）GIS系统与海量三维数据处理技术
GIS系统提供测量、坐标变换、图像生成、统计分析等空间数据管理和分析功能。输电三维走廊包含海量的三维数字地形和纹理贴图等数据，对大数据进行优化管理解析，提高漫游和设计效率是线路数字化三维设计平台的核心技术。
2）数字化协同设计
利用服务器和数据库搭建设计共享平台，实现并行设计。不同专业、不同设计人员的设计成果实时共享，保持数据的一致性和工作的协调配合，避免数据交换差错导致设计疏漏。
3）二三维一体化选线、排位
在三维走廊环境中，进行线路路径的二三维一体化选线与排位，并可进行多方案的经济技术对比，优化路径方案，为杆塔定位提供技术参考。
4）电气距离三维校验
利用三维模型，实现导线在静止和风摆状态下的电气距离校验，解决跳线和导线小弧垂对铁塔间隙、导线对地面风偏控制点间隙、各种交叉跨越间隙等的校验与判断。
5）其他专业设计功能
包括线路风偏开方设计，房屋拆迁和林木砍伐统计，施工图平断面布置、杆塔明细表、基础施工图、绝缘子串和金具零件三维组装与施工图等。
1.3变电数字化三维设计关键技术
变电数字化三维设计平台集成了数字地形模型系统、三维设计系统、知识库和文件管理系统。以数据，在数模的上，集成三维布置设计、二维原理图设计，以及二三维一体化设计等。变电数字化三维设计技术的关键技术包括：
1）三维图形系统
变电站的规模和模型颗粒精细程度决定了三维数据量，变电三维设计需要经常变换视角，精细模型包含了海量的三维数据和纹理贴图，对三维模型的实时显示计算性能要求很高，因此稳定高效的三维平台是基础。
2）数字地形模型系统
数字地形模型（DTM）用于描述变电站站址及周边地形参数，提供地形及水文条件分析、三维场地道路边坡设计以及工程量统计功能。其核心技术在于DTM的精度、数据采集压缩以及DTM的建立与应用等。
3）数字化实时协同设计
变电协设计的要与线，在于其涉及专业协同和交互反馈环节更多，对协同实时性和管理组织有序性要求更高。
4）二三维一体化设计
除了构筑物、配电装置的二三维布置一体化设计以外，接线原理图符号与三维设备模型属性数据联动，实现二三维数据模型实时更新、三维模型与二维平断面图和材料的自动更新等。
5）三维精细化设计系统
包括三维导线及金具设计，三维电缆沟设计与电缆敷设，三维场地设计等，其目的是搭建一个与实际一致的变电站模型，利用精细的三维模型对物理及电气碰撞进行检查，控制设计质量。一个高效合理的三维精细化设计系统包含各种自动化与智能化辅助设计工具与流程，是变电数字化三维设计的。
6）知识库管理系统
日积月累的工程数据是变电设计的精华，采用专家知识库能够对以往设计成果有效管理。在设计新工程时，通过合理的复用机制，能够迅速获得所需设计成果的所有数据和图纸，提高设计效率。
7）第三方数据接口
变电设计涉及多专业的数据分析与计算需求，苛求一个大而全的数字化三维设计平台是困难的。平台应作为承载丰富的第三方数据接口的集成平台，除具备一些简单的计算功能外，将更多复杂计算交给专业软件。
8）其他专业设计功能
提供一些智能化与自动化设计功能，辅助完成接地、站用电、照明、二次原理图、电气土建各类安装图工艺图设计等。
二、数字化三维在企业转型中的作用
2.1规划咨询与市场开拓
国内新兴业主和海外欠发达国家业主存在着相似性，即有项目需求，但是对于项目规模、投资、工期以及如何具体实施并管理项目缺乏经验和技术。因此，挑选资信、技术和管理能力强的总承包商是业主关心的头等大事。想在激烈的市场竞争中脱颖而出，除了常规的商务技术竞争外，电力设计院可以借助自身设计优势，依靠数字化手段提高竞争段位，吸引业主眼球。
采用电网数字化三维技术，将拟建的线路、变电站和电厂三维化，将项目概念转化为真实可见的模型。通过虚拟漫游展现，项目规模、站厂位置与周边环境、线路沿途地形地貌、地质水文条件、重要交叉跨越、交通运输情况以及施工条件等一目了然。此外，通过三维施工模拟，将进度可视化，使业主对项目建设过程和工期有直观的感受。相比传统的竞标方式，采用数字化三维设计技术能够充分展示自身实力，增强业主信任，为赢得市场增加砝码。
2.2项目实施与管理
以EPC+0总承包为例，项目的实施包含了设计、采购、物流、仓储、施工、调试和运营等一系列环节，结合设计为龙头的优势，采用信息化项目管理手段，数字化三维设计在各个环节的优势和效益可以得到充分的体现。
1）设计环节
除了提高设计效率，降低设计差错，缩短设计周期，精准控制造价外，最重要的是将设计成果数据化和逻辑化，作为一个有机组织的数据包向下游传递。设计数据作为龙头数据，具备可扩展性，能够根据各环节需求扩展。
2）采购环节
抽取设计生成的清册数据生成采购清单，对设备及大宗材料分批次、分专业、分类别创建编码，实现码和码，并据发一步细化小号生成二维码，为下游物流仓储环节服务。
3）物流环节
受益于现代物流技术，采用二维码扫描技术和物资管理服务器，对设备材料出厂、运输、清关、各环节，实现在物流环节中的连贯性、准确及时地跟踪物流状态。
4）仓储环节
传统仓储管理手段容易出现混乱，尤其对于海外项目，由于物流时间长，容易出现供应不足、采购过量甚至重复采购的问题。利用二维码与物资管理服务器对物资出入库进行管理记录，有利于物资合理调配、降低采购成本。
5）施工环节
三维设计成品能够提供三维多视角，并具备移动端浏览标注功能，有助于业主、监理和施工现场理解工程，审核方案。异地协同机制使设计人对于现场反馈的意见迅速响应，提高工代服务效率和质。
6）运营环节
通过数字化移交，总承包商可以协助业主建立完善数字化管理机制，通过搭建电网数字化运维管理系统，帮助业主提升管理水平，并且为后续开展三维巡视检修培训、三维在线实时监测、日常和应急检修方案制定以及技改扩建等业务打下坚实的数据。
结论
电力设计院想要做大做强，在日益残酷的国内外电力市场中发展壮大，不能仅依靠传统业务，必须走工程总承包模式开拓新的市场。同时，转变经营管理方式和思维观念，加强人才队伍建设，提高信息化管理水平，尤其应重视电网数字化三维设计环节的工作建设，将技术革新转化为生产力。
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