隨著我國城市化進(jìn)程不斷加快，地下電纜取代架空線已成為發(fā)展趨勢。在地下電纜工程建設(shè)過程中，三維數(shù)字化技術(shù)大有可為。

北京東1000千伏變電站、220千伏即墨全地下變電站等均實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字化建設(shè)和移交；北京西—石家莊1000千伏交流特高壓工程作為架空輸電線路三維數(shù)字化試點(diǎn)工程，已基本完成全線的三維設(shè)計(jì)；北京奉義110千伏輸變電工程、上海青浦新路（崧澤）—鶴民110千伏線路工程等地下電纜線路正在利用三維數(shù)字化技術(shù)開展工程試用……國家電網(wǎng)有限公司相關(guān)文件規(guī)定：到2020年年底前，公司所有新建、改建、擴(kuò)建35千伏及以上輸變電工程具備數(shù)字化移交條件，總體上實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)、三維評審、三維移交。以上種種，都標(biāo)志著輸變電工程建設(shè)已進(jìn)入三維數(shù)字化時(shí)代。

地下電纜取代架空線 已成為發(fā)展趨勢

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程不斷加快，輸電走廊的緊張使地下電纜在城市電力系統(tǒng)中的應(yīng)用變得越來越廣泛，地下電纜輸電線路取代架空輸電線路已成為趨勢。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上一些現(xiàn)代化都市，如柏林、東京、大阪、哥本哈根等，地下輸電方式比例已超過70%。“十二五”以來，我國已加快架空線入地、地下電纜工程和地下綜合管廊的建設(shè)步伐。截至2017年，北京地下電纜隧道總長約800千米，預(yù)計(jì)“十三五”末，北京核心區(qū)地下電纜化率將提升至94%。

2014年國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)城市地下管線建設(shè)管理的指導(dǎo)意見》，以及2016年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)的《城市地下空間開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》都提出，加強(qiáng)城市地下管線建設(shè)管理，保障城市安全運(yùn)行。

地下電纜輸電方式不僅能改善城市環(huán)境，使城市更加整潔美觀，節(jié)省城市寶貴的地面空間，而且可以有效預(yù)防惡劣天氣、交通事故，保障居民和城市的用電安全。

什么是三維數(shù)字化？地下電纜工程建設(shè)如何應(yīng)用該技術(shù)？

三維數(shù)字化就是將現(xiàn)實(shí)生活中復(fù)雜的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當(dāng)?shù)臄?shù)字化模型。數(shù)字化具備如下幾個(gè)特點(diǎn)：

可視化：包括過程和結(jié)果的可視化，以“所見即所得”的形式，將現(xiàn)實(shí)實(shí)體在計(jì)算機(jī)中以一種三維的立體模型展示，并且實(shí)現(xiàn)工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維、管理等全壽命周期過程中溝通、討論、決策的可視化，是一種互動性和反饋性的可視。協(xié)調(diào)性：利用三維數(shù)字化模型的信息完整性，解決管線、建筑物等對象之間的碰撞檢查問題，滿足各專業(yè)、各部門之間的協(xié)同辦公和數(shù)據(jù)共享的要求。模擬性：根據(jù)三維模型和數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行多維度、全過程模擬分析，例如節(jié)能模擬、施工模擬、造價(jià)模擬、檢修培訓(xùn)等。

地下電纜線路由于建設(shè)在地面以下，存在不可見、施工難度大、檢修不方便等問題。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和檢修手段主要依靠頻繁現(xiàn)場踏勘、二維圖紙繪制等，根據(jù)采集的信息和數(shù)據(jù)在工作人員腦海中設(shè)想和構(gòu)建地下電纜線路的運(yùn)行場景。隨著科技的發(fā)展，利用三維數(shù)字化技術(shù)就能解決上述難題。

首先，三維數(shù)字化為地下電力線路裝上了“天眼”。三維數(shù)字化技術(shù)為地下電力線路走廊帶構(gòu)建地上地下環(huán)境，地上的建筑物、地下的管線等均可以清晰地以三維的形式呈現(xiàn)；電力線路埋深、管線之間間距、電力通道承載力等都可以通過三維場景快速計(jì)算獲取；還可以通過漫游模擬的方式進(jìn)行三維巡線。其次，數(shù)字化可實(shí)現(xiàn)全過程協(xié)同辦公。依托于數(shù)字化技術(shù)構(gòu)建的電力三維環(huán)境，規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維、管理等工作人員，均可以在此三維模型基礎(chǔ)上豐富各自專業(yè)的工作信息，提資、評審、會簽等過程可以快捷完成。開展外業(yè)工作時(shí)，可以通過移動終端實(shí)時(shí)對照施工、線路踏勘、運(yùn)檢維修等工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)信息同步溝通。此外，數(shù)字化還可以指導(dǎo)精準(zhǔn)施工。將數(shù)字化構(gòu)建的電力三維模擬添加時(shí)間維度，可以模擬電力施工，通過設(shè)定不同時(shí)間，查看三維模型構(gòu)建進(jìn)度；通過添加費(fèi)用維度，模擬不同施工進(jìn)度下或者不同標(biāo)段下工程的造價(jià)費(fèi)用；根據(jù)實(shí)際需要添加不同維度，對全過程進(jìn)行方案模擬，指導(dǎo)精準(zhǔn)化施工。對于故障線路維修，可以在三維場景中進(jìn)行檢修預(yù)演和培訓(xùn)，降低施工操作風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)安全施工。

穩(wěn)步推進(jìn)三維數(shù)字化 地下電纜建設(shè)全壽命應(yīng)用

今年8月份，由中國電力科學(xué)研究院研發(fā)的電力電纜工程數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)已初步完成。該系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)地下電纜線路設(shè)計(jì)手段，實(shí)現(xiàn)了從二維繪圖到三維數(shù)字化設(shè)計(jì)的模式轉(zhuǎn)型和升級，使地下電力線路設(shè)計(jì)、運(yùn)檢和管理水平顯著提升。

該系統(tǒng)適用于35千伏至500千伏電壓等級，覆蓋可研、初設(shè)、施工圖、竣工圖四個(gè)設(shè)計(jì)階段，利用二維CAD、三維GIS、三維BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了排管、隧道、電纜溝、橋架等類型地下電纜工程的三維可視化設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了地上建筑物、地下管線等環(huán)境的全面可視化；提供了地下電纜三維通用設(shè)計(jì)庫，以及排管、隧道、電纜溝、橋架等參數(shù)化建模工具；實(shí)現(xiàn)了通道、電纜、附件金具等三維模擬敷設(shè)及安裝。系統(tǒng)形成的設(shè)計(jì)成果為施工、運(yùn)檢、管理等全壽命周期的數(shù)據(jù)融合提供了接口，滿足公司工程大數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建要求。

目前，該系統(tǒng)已在多家設(shè)計(jì)院開展工程試用，極大地提高了地下電力線路設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，形成的工程數(shù)字化成果實(shí)現(xiàn)了工程建設(shè)現(xiàn)狀的真實(shí)還原，具有重要的實(shí)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

公司相關(guān)文件提出，要扎實(shí)推動三維設(shè)計(jì)在各環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用，建立基于三維設(shè)計(jì)應(yīng)用的信息傳遞和數(shù)據(jù)共享模式，滿足工程建設(shè)各個(gè)階段的管理要求。現(xiàn)階段，三維數(shù)字化技術(shù)已在地下電纜建設(shè)各領(lǐng)域有了不同程度的應(yīng)用，但是要擴(kuò)展到地下電纜線路建設(shè)全過程、滿足工程建設(shè)各個(gè)參與方的業(yè)務(wù)需求，仍需要繼續(xù)深入開展數(shù)字化應(yīng)用研究。中國電科院在已構(gòu)建的電纜工程數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，繼續(xù)探索覆蓋地下電纜建設(shè)全壽命周期的應(yīng)用研究，為公司構(gòu)建輸變電工程大數(shù)據(jù)中心提供技術(shù)支持。