中国电科院助力地下电缆数字化建设

风电偏航变桨系统|

北京东1000kV变电站、220kV即墨全地下变电站等均实现三维数字化建设和移交；潍坊-临沂-枣庄-菏泽-石家庄1000千伏交流特高压输变电工程线路、北京西-石家庄1000千伏交流特高压输电变工程线路工程作为架空输电线路三维数字化试点工程基本已完成全线的三维设计；北京奉义110kV输变电工程、上海青浦新路（崧泽）~鹤民110kV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…… 　　国网公司基建部[2018]585号文规定：“到2020年底前，公司所有新建、改建、扩建35kV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已进入三维数字化时代。 　　记者了解到，今年8月，中国电科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、运检和管理水平有显著提升。 　　地下电缆输电线路取代架空输电线路已成趋势 　　什么是三维数字化？ 　　据了解，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、建构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。 　　随着我国经济发展和城市化进程不断加快，电力设施和城市发展矛盾日益加剧，输电走廊的紧张使得地下电力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。 　　据统计表明，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%。自“十二五”规划以来，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。截止2017年，首都北京地下电缆隧道总长约800公里，预计在“十三五”末，北京核心区地下电缆化率将提升至94%，供电可靠率提升至99.999%。 　　2014年国务院印发的《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》，以及2016年住建部印发的《城市地下空间开发利用“十三五”规划》都提出，要求部署加强城市地下管线建设管理，保障城市安全运行，雄安新区作为国家级新区规划，地下管网建设将采用地下管廊模式，将水电气、城市交通等都部署到地下空间。 　　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，而且可有效地预防恶劣天气、交通事故，保障居民和城市的用电安全。 　　数字化促进地下电缆建设方式创新转型 　　业内专家表示，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。随着科技发展，如今利用数字化技术就能解决上述难题。 　　数字化为地下电力线路装上“天眼”。数字化技术为地下电力线路走廊带构建地上地下环境，地上的建构筑物、地下的管线等均可以清晰的以三维的形式呈现；不仅如此，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。 　　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、管理等全寿命周期过程的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。 　　数字化指导精准施工。将数字化构建的电力三维模拟作为实际工程，通过添加时间维度，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，在三维场景中进行检修预演和培训，降低施工操作安全，实现安全施工。 　　中国电科院电力电缆工程数字化设计系统初步完成 　　今年8月，中国电科院研发的电力电缆工程数字化设计系统已初步完成。 　　据中国电科院相关负责人介绍，该系统适用于35kV-500kV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构筑物、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。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，满足国网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，均表示电缆工程领域终于有了一套覆盖全流程的智能化设计工具，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与工程建设现状的真实还原，指导和帮助了线路的运检和工程的管理，具有重要的实用价值和现实意义。 　　国网公司基建部[2018]585号指出，“应用过程中，基建部将组织对设计招标、设计评审、施工图等环节的经验总结，扎实推动三维设计在建设管理、施工组织、档案移交等环节的标准化应用，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，数字化已在地下电缆建设各领域有不同程度的应用，但是要扩展到地下电缆线路建设全过程、深入到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工作；中国电科院在已构建的电力电缆工程数字化设计系统基础上，探索覆盖地下电缆建设全寿命周期的应用研究，为国网公司构建输变电工程大数据中心提供技术支持。