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基于“数字科技”的输电线路设计手段创新优化

北极星输配电网  来源:英大网  作者:王宪 赵伟博  2021/11/11 8:44:07  我要投稿  

北极星输配电网讯:随着我国社会经济的快速发展和人民生活水平的逐渐提高,用电需求不断上涨,在一定程度上推动了电网建设尤其是输电线路建设规模的扩大。目前输电线路建设已成为电网发展与建设的核心和重点,从原有的小区域小范围输电工程逐渐发展成为跨区域跨省市的大型输电工程。工程建设规模越来越大、建设范围越来越广的同时,技术要求也越来越高。

多样的地形特点、复杂的气象条件,越来越大的建设规模以及越来越远的输电距离等因素,都使得输电线路工程设计难度增大,随之而来的是线路设计评审的复杂性增强,以及工程质量管理的难度增大。

为了应对上述问题,中国电科院输变电工程研究所研究团队适时引入“数字科技”,有效利用数据挖掘、数据分析等大数据技术,解决输电线路工程设计中遇到的杆塔型式选择、基础选型、技经指标预测等难题,辅助工程设计、评审及工程质量管理,提升设计效率,保障设计质量。

输电线路设计数字化应用

在输电线路设计过程中,设计方案的合理性、设计质量的高低、设备选型的水平、材料选用的结果、设计指标的确定等会对工程的建设与后期运行的效果产生直接影响。

紧密结合工程实际的基础上制定出科学合理的方案是设计人员必须具备的能力。但由于输电线路工程分布点多、覆盖面广、建设战线长,极易受到地形、地貌、地质条件、地理环境、自然气候、生态环境等因素的影响,在设计过程中,可行性方案众多,各设计单位设计人员对不同工程条件下的设计技术方案掌握不全面,仅能根据现有设计经验对工程方案进行选取,对其它未接触过的工程技术方案,存在不会用、不敢用、不好用的情况,就存在不能选择出工程最优设计方案的困难,且可能造成工程设计质量不优,或存在安全质量问题等风险。

输电线路通用设计

针对上述问题,输电线路应用数字化设计手段,具体的应用场景有:

输电线路工程设计数据中心。通过各省公司、设计院端口对数据进行直接采集,汇总至数据处理中心,利用数字孪生技术进行各类数据的全过程管理,优化设计方案、运管政策。

输电线路工程设计数据中心可实现“数据一个源,业务一条线”,结合设计质量评价、评审能力综合水平评价、工程新技术,实现基建过程中的数据积累和数据沉淀,提高工作效率和工作质量。

数据处理中心采用隐马尔科夫模型(Hidden Markov Model, HMM)智能算法,从工程评审意见及说明书中自动提取曲折系数、路径长度、建设规模等工程特征指标进行各项工程指标横向对比分析,应用主成分分析与支持向量机模型(Support Vector Machine, SVM),自动判断工程设计质量、评审质量情况及分档排序。系统采用离线包方式发于各省公司填报及资料打包上传,按季度/年度汇总统计工程评审情况、设计质量问题情况、新技术应用情况。

虚拟现实技术辅助工程设计。利用虚拟现实技术,可为输电线路工程的设计、规划、项目决策、优化和分析等方面提供非常直观的参考,为完善系统的技术方案提供非常有用的技术手段。由于虚拟现实技术把多种数据进行整合,可将复杂、专业的数据信息通过非常立体、直观和可交互的方式体现出来,有利于在输电线路的设计、生产、运行维护和检修阶段进行沟通协调,有利于及早发现可能存在的问题,并形成可行的方案。

建立虚拟的三维线路模型,对线路结构进行观察,检查杆塔、导线、金具之间的配合及碰撞,优化线路设计方案,提升设计质量,同时为设计人员提供非常直观的体验。

三维可视化设计

虚拟现实技术建立了非常直观的可视化模型,与传统设计方法中设计人员头脑里的想象模型不同,三维空间模型表现能力更强,可以非常方便地实现配合关系检查,运动关系检查、碰撞检查,带电距离检查,从而可以在线路施工前发现问题,有利于制定出合理的结构方案,优化结构和布局。

通过虚拟现实技术解决了数据无法及时共享的问题,在设计阶段就发现在施工阶段可能存在的矛盾问题,有利于提高设计质量。

通过虚拟现实技术和运行维护相互结合,可以为线路运检作业提供直观、形象的指导。有助于提高运检作业水平,提高安全性、可靠性和作业效率。

输电线路评审数字化应用

在面临更加复杂的输电线路工程设计方案时,工程评审的难度和复杂度也随之增大,作为输电线路工程质量管控的重要环节,工程评审的质量与可靠性至关重要,有效利用数字化技术,可有效提升评审质量和效率,同时进一步保障工程设计质量。

建立数字化辅助评审管理模块,管理模块将从专业能力、制度建设、信息化管理、评审质量等4项对评审单位评审能力进行评价,专业能力评价包括评审团队、评审人员资格资质。制度建设包括评审管理制度建设、专家辅助评审体系建设。评审质量包括评审计划落实情况、工程评审质量、业主满意程度、评审典型工程案例分析、项目评审后评估。信息化管理包括电力化评审管理系统建立情况。

建立并形成数字化辅助评审管理模块,通过数据的高效处理,建立完善的初步设计评审单位能力评价体系,对评审单位的评审质量开展评价,通过横向、纵向比较促进各评审单位能力提升,使各单位评审质量与评审效率不断提高,队伍建设、制度建设也逐步完备。

综上,在输电线路工程设计与评审过程中应用数字化方法,可有效解决设计与评审难题,提高设计与评审质量,提升设计与评审效率。随着数字化设计手段的不断丰富,会有更广阔的应用场景,数字化技术将在工程设计中将扮演更加重要的角色。


原标题:基于“数字科技”的输电线路设计手段创新优化

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