摘要：传统二维的架空电力线路设计方法已不再适用于高海拔山区线路。本文提出了一种基于三维真实场景平台的设计方法，阐述其操作步骤，并给出了关联图。结合地形图与架空电力线路设计软件，通过二维映射三维、平面对照立体的方式进行双向设计，大大提高设计人员的工作效率。此方法成功应用于川藏铁路施工供电线路设计。
关键词：架空线路；三维真实场景；川藏铁路
引言
目前，架空电力线路勘测与设计所采用的方法大多是基于二维平面的单向设计，该方法设计周期长、测量要求高、劳动强度大，且无法从全局考虑线路路径，方案比选困难，一旦实地测量结束，路径基本定型，再次调整将会造成更大的工作量[1]。
本文提出一种基于三维真实场景平台的电力架空线路设计方法[2]，结合地形图与架空电力线路设计软件，通过二维映射三维，平面对照立体的方式进行双向设计，从全局出发选择线路路径，从而大大提升设计合理性，减少外业勘测强度，增强人员的工作效率。
1 架空线路设计步骤
电力架空线路设计步骤通常分为线路选线、电气设计以及结构设计三个部分[3]。
1.1 线路选线
1) 项目计划，包括建立项目的基本信息、确定人员安排和组织分工。
2) 提取基础地理数据、电力相关数据并标绘重要协议区、避让点。
3) 查询沿线走廊的协议区、控制点、气象分布图等资料，确定路径的方案。
4) 根据路径图进行外业踏勘，并在纸质或电子图上标绘重要信息。
6) 返回内业，将标绘的数据进行数据处理并录入软件系统。
7) 优化调整路径方案，形成最终路径。
8) 生成路径平断面图、路径信息统计分析报告 (地形地貌统计、交叉跨越统计、线路走廊统计、杆塔结果统计)、详细路径图等成果。
1.2 电气设计
电气设计业务主要进行输电线路设计的电气设计，输出结果主要是电气明细表。具体内容包括[4] ：
1) 将方案包含的线路路径数据、标绘数据、基础地理数据、专题数据输入进系统中。
2) 优化排位：将导地线型号、气象条件参数、杆塔使用条件、输入系统进行杆塔排位。
3) 校验计算：提供设计过程的校验和计算，包括对地距离校验、交叉跨越距离校验、风偏校验、三维电气距离校验和跳线校检等。
4) 生成杆塔明细表、塔位成果表、交叉跨越统计表、机电施工图、平断面杆塔一览图、杆塔结果统计、接地装置配置表等成果。
2 基于三维真实场景的架空电力线路设计
2.1 设计步骤
2.1.1三维真实场景选线
真实场景平台由中铁一院国家重点实验室开发，配合3D立体眼镜使用。如图1所示，该平台可以与AutoCAD 2007进行数据交互。
图1 三维真实场景系统
首先在AutoCAD 2007中打开带坐标的范围线条，并加载相关命令，将线条链接至真实场景平台。真实场景平台中的三维影像数据同样是经过特殊处理的，其坐标系与铁路正线线条完全一致，因此，可以清晰地看到铁路周围的地形地貌，包括山沟、河流、道路、房屋、农田、树木等。此时，设计人员可以分辨出地质灾害区，如泥石流、山体滑坡及塌方等，在选线过程中提前避开这类区域，无须再进行大范围的现场踏勘。
真实场景平台具有线条绘制功能，且所有图形对象都带有三维坐标，利用此功能，可以方便地进行架空电力电路路径的选取工作。
架空电力线路路径以及部分杆塔位置选定之后，利用真实场景的反向链接功能，将其映射到AutoCAD 2007上，路径平面图由此确定。
2.1.2切割断面
如图 2所示，架空电力线路路径确定后，需要从地形图上切取纵断面数据。为保证断面精度，选择1：2000或更高精度的地形图。纵断面数据切取完成后，需要转换为架空电路设计软件能够读取的固定格式。
图2 架空电力线路路径和地形图
2.1.3杆塔纵断面设计
本设计方法采用一款架空电力线路杆塔断面设计系统软件。该软件数据库包含了国家电网绝大部分杆塔型式和金具数据，且能够进行导入导出操作。此外该软件能够根据不同气象条件和工况，自动计算导线弧垂，并完成全自动电气校验，将设计人员从繁重的数据计算中解放出来，极大提高了设计效率[5]。
2.1.4关联图
综上所述，基于三维真实场景设平台的架空电力线路设计步骤关联图如图 3所示。
图3 架空电力线路步骤管关联图
2.2 川藏铁路施工供电设计
基于三维真实场景的架空电力线路设计方法，首次成功地应用于川藏铁路施工供电线路设计。
川藏铁路所经之处，具有山大沟深、树木茂密、地质复杂、高寒缺氧以及环保要求高等特点，造成架空电力线路路径选择十分困难，加上工期紧、勘测人员外出作业环境恶劣等客观因素，传统的二维设计手段已难以满足要求。
采用三维真实场景平台和传统的二维选线相结合的方式进行选线，一举解决了川藏铁路施工用电电力线路选线困难的问题。
3 结论
本文结论如下：
1) 本文提出一种基于三维真实场景平台的架空电力线路设计方法，包括三维选线、断面切割、杆塔纵断面设计以及塔位校正等四部分内容；
2) 与传统二维设计相比，具有设计效率高、设计合理性强、外业勘测强度小、综合优势明显等优点；
3) 该设计方法已经在川藏铁路临电勘测设计得到应用，优势明显，值得推广。
参考文献
[1]王沐雪,王紫叶,陈语柔,杨博俊.三维设计在输变电工程中的应用[J].通信电源技术,2019,36(05):81-83.
[2]张鲲.三维数字化设计技术在输电工程中的应用[J].电力勘测设计,2019(04):55-60.
[3]刘力铖,雷亚雄,张博雄.浅谈输电线路三维数字化设计平台建设[J].南方农机,2018,49(23):246.
[4]唐海英.输变电工程设计现状与三维数字化设计应用[J].化工管理,2018(29):94-95.
[5]崔艳军,张瑞永,陶刚.三维建模在线路施工图设计中的应用[J].电力勘测设计,2018(04):32-36.
论文作者:许嘉轩
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：杆塔论文; 路径论文; 场景论文; 线路论文; 真实论文; 电力线路论文; 数据论文; 《电力设备》2019年第16期论文;