宁东—山东±660 kV直流输电示范工程三维数字化移交

丁永福，刘皓，万明忠，肖少辉

（1.国家电网公司建设部，北京市，100031；2.北京洛斯达数字遥感技术有限公司，北京市，100120）

0 引言

2008年年初的我国南方电网抗冰抢险之后，电网建设中传统的资料移交方式逐渐暴露出一些弊端。首先是在应急抢修时，翻阅查询图纸的效率低；其次是各类资料之间是孤立的，不能在图纸与现场环境间建立有效融合；最后是展示手段不够直观，无法快速简洁地提炼出主要信息辅助管理者决策。

为全面实施“两个转变”发展战略，加快建设坚强智能电网[1]，创新电网建设移交模式，支撑电网又好又快发展[2]，国家电网公司建设部结合跨区电网建设新特点提出了跨区电网工程“三维数字化移交”的工作思路，以数字化方式贯穿设计、施工和运行，以信息化手段辅助工程本体移交管理，以新技术的扩展利用为坚强智能电网打下坚实基础。

“三维数字化移交”利用航测技术、三维可视化技术和信息集成技术，结合地理信息和工程信息，以三维数字化的形式，整合输电线路走廊的地形地貌信息和建设过程数据[3]，实现对输电线路工程的直观展示和工程资料的综合管理。在设计阶段，收集整理设计院的设计成果，实现设计成果的三维可视化，并可结合三维地形数据，校验设计、减少设计变更次数，有效控制工程造价[4]；在施工阶段，利用三维数字化服务工程建设管理，提高管理效率，实现精细化管理[5]；在运行维护（简称运维）阶段，运维单位接收数字化移交的各类成果，辅助应急抢修，体现基建为运行服务的思想。

1 研究目标

宁东—山东±660 kV直流输电示范工程中开展三维数字化移交研究工作，主要工作内容包含：移交平台开发、基础数据生产、设计图纸入库、线路三维建模、移交标准化以及后续工程推广应用研究等。结合工作内容而言，本次研究的主要目标有3个：

（1）研究在跨区电网工程建设完成后，以三维数字化线路[6]的形式，整合线路走廊内的地形地貌信息和相关设计成果，随本体工程一起移交；

（2）形成三维数字化移交成果报告，详细说明三维数字化移交工作的工作流程、参与单位、数据范围、平台功能等内容；

（3）开发三维数字化移交展现平台，建立宁东—山东±660 kV直流输电示范工程数字化移交数据库，利用三维数字化移交展现平台，形象、直观、多方位展示输电线路综合信息。

2 工作范围与职责分工

三维数字化移交从空间角度讲，包括线路、接地极、中继站部分的设计资料及沿线的地形地貌等；从时间维度讲，贯穿线路工程的设计、施工、运维三个阶段，三维数字化移交范围与流程可用图1简单表示。

三维数字化移交工作牵涉到的设计、建设管理、施工、运行单位较多，必须建立1套严密的组织保障体系，同时明确各方职责和分工，才能保证移交工作的顺利进行。本工程中各单位的职责划分如图2所示。

3 技术路线

三维数字化移交展现平台涵盖了数字化移交、三维可视化、遥感数据处理、地理信息系统、海量数据管理、框架支撑等技术，并将这些技术集成到1个平台，实现在统一平台下对线路工程相关信息的三维展示、查询和数字化管理。

图2 三维数字化移交职责分工Fig.2 Three-dimensional digitization transfer responsibilitydivision

三维数字化移交平台以数字化移交技术为统筹，解决前期各阶段的数据采集、生产、入库和规范化；以遥感数据处理技术为支撑，实现数据匹配和规范化管理，奠定三维数字化移交工作基础；以三维可视化技术和地理信息技术为展现手段，搭建三维线路走廊地形地貌；以框架支撑技术为软件平台的构建方式，集成相关功能插件和接口，提供1个稳定、可扩展、可兼容的软件系统。

4 三维数字化移交成果

4.1 数据成果

在施工图设计阶段，实施单位对全线地理数据进行生产，收集设计院相关施工图纸，建立工程的档案、模型参数库，进行相关数据的录入，该阶段的主要成果有：地理数据成果、三维模型数据成果、档案数据成果、模型参数成果等。在竣工图设计阶段，收集整理设计院的竣工资料，进行全线数据核对更新。数据成果的移交形式为对应的数据光盘，并能结合三维数字化移交平台应用。数据成果主要内容如图3所示。

4.2 平台成果

图3 数据成果组成Fig.3 Data result composition

在三维数字化移交过程中，三维数字化移交平台作为移交数据成果的载体，在工程竣工阶段，随线路实体工程一起移交业主，移交平台的主界面如图4所示。

移交平台成果为跨区电网三维数字化移交平台以及相应的软件开发文档等，移交的形式为平台的安装光盘。移交平台主要功能包括三维基础功能和电力专用功能两部分。三维基础功能部分基于航空影像和数字地面模型实现输电线路走廊地形地貌的室内三维再现，是整个移交平台的基础。电力专用功能则是针对数字化移交个性化需求开发研制的，主要包括：电力模型展示功能，可结合地理数据构建一个数字化的虚拟工程；数字化档案管理功能，可直观检索线路主要电力设备的设计资料；设计变更管理功能，可以对全线的主要变更进行统计与数字化管理。移交平台主要功能如图5所示。

4.3 标准化成果

宁东—山东±660 kV直流输电工程为示范工程，三维数字化移交工作也属首次开展，因此需要在工作过程中进行标准化总结。在移交过程中，相关标准化成果随工程一起移交业主，达到“依托示范工程建立三维数字化移交标杆”的目的，并可指导后续工程三维数字化移交工作的快速有序开展，实现移交工作的标准化与流程化。本工程的标准化成果主要有：《输电线路工程信息三维数字化移交规范》、《三维数字化移交工作流程规范》等。

5 三维数字化移交意义

（1）创新移交新模式，提升电网建设标准化和信息化水平。通过三维数字化移交技术的研究，实现了线路设计成果在室内的三维可视化展现，做到了设计、施工、运维的有效链接。设计成果的三维模型化通过对应的生产流程，实现二维设计图纸向三维模型的转化[3]，并建立直观的数字化检索，使得业主在竣工验收阶段，除接收1个完整的实体工程外，还可接收1个数字化的工程。三维数字化移交是“三集五大”战略在基建工作中的具体应用，是移交手段的创新与突破。三维数字化移交在提升工程信息化水平同时，通过相应标准、规范的制定与执行，提高了电网建设信息化工作的标准化水平[7]。

（2）地理数据与设计成果相结合，辅助工程建设精益化管控。三维数字化移交将地理数据与设计资料相结合，建立了可在三维场景下快速检索的设计资料成果库，有利于数据共享及设计经验重用，也可为通用设计提供指导。三维数字化移交平台在真实模拟全线线路环境的基础上提供了三维可视化、设计档案管理、设计变更管理等功能，在宏观上满足对工程概貌的整体掌握，在细节上满足对应到单基杆塔的精益化管控[8]。

（3）依托示范工程建立移交标准，树立三维数字化移交标杆。依托宁东—山东±660 kV直流输电示范工程的首次三维数字化移交，建立了三维数字化移交的标准化流程和规范，规范涵盖了不同阶段提交设计资料的内容和格式、三维建模的参数要求、移交平台功能以及最终的成果形式，可指导后续跨区电网工程乃至整个国家电网公司基建工程的标准化移交。

（4）以移交平台为载体，服务运维。数字化形式移交的地理信息模型成果，三维模型成果，设计资料档案库成果将以平台为载体，可服务于巡检、工程抢修等运维工作，平台的开放性保证了它可以与运维阶段相关信息系统实现良好的集成，共同服务于电网的运维阶段。

（5）打造完备的数据库，为智能电网提供数据支撑。三维数字化移交平台后海量的基础地理信息数据、原始的设计图纸和详尽的施工管理过程数据能够为智能电网的建设提供强大的数据支撑。

6 三维数字化移交发展展望

依托宁东—山东±660 kV直流输电示范工程研究的三维数字化移交是国家电网公司跨区电网建设探索工程移交新模式的创新举措，属首次应用。该项工作虽然取得初步成功，但并不完善。在以后的工程中，可在以下方面进行继续研究：

（1）利用高分辨率卫星影像[9]、航空影像、全线三维模型和各级道路等基础数据，研究结合电子化档案指导物资材料的运输以及施工方案制定。

（2）深入研究设计校验模块。电力模型结合高精度的地形和影像数据，应用在施工图会审阶段，可对设计成果进行校验，尽早发现设计的差、错、碰、漏问题，减少设计变更次数。

（3）数字化移交的档案资料、设计参数、竣工照片等成果数据库，通过三维数字化移交平台实现共享，可以逐步在后续信息系统的开发中研究如何进行重复利用[10]，有效缩短开发周期、减少建设成本。

7 结语

采用三维数字化移交方式，在工程设计、施工、运维中发挥积极作用，是管理方式创新的体现，是基建标准化、“两型三新”的集中体现，是智能电网统一规划、统一标准、统一建设的具体应用，是保证信息化工作的全程化、平台化，提高电网建设的精益化管理水平的集中体现[5]。

宁东—山东±660 kV直流输电示范工程创新地通过三维数字化移交平台移交给业主的数字化工程，必将和实体工程一样起到积极的示范作用。

总之，三维数字化移交是线路工程上一种新的移交模式，具有极大的推广价值。建议在以后的电网建设重要工程中能进一步推广、总结及完善，更好地服务于以特高压为骨干网架的坚强智能电网建设[2]。

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