基于三維信息設計平臺的變電站線纜敷設管理

岳云峰，董仕鎮(zhèn)，賀艷芝，黃旭丹

(廣東省電力設計研究院，廣州 510663)

基于三維信息設計平臺的變電站線纜敷設管理

岳云峰，董仕鎮(zhèn)，賀艷芝，黃旭丹

(廣東省電力設計研究院，廣州 510663)

介紹基于三維信息設計平臺開發(fā)了變電站線纜敷設管理系統(tǒng)的軟件構成及功能，其在傳統(tǒng)的敷設軟件基礎上進行優(yōu)化改進，增加了動態(tài)規(guī)劃功能和戶內線纜敷設的綜合考慮。

三維；信息化；變電站；線纜敷設

0 前言

變電站線纜敷設手段以往通常采用手工測量，線纜通道設計不夠精細。在電廠的設計中早有三維電纜敷設軟件應用[1-6]，但限于二次和熱控電纜敷設、檢查碰撞等，缺乏對電纜通道動態(tài)優(yōu)化以及消防、照明、通信等線纜敷設的綜合規(guī)劃和管理，且電廠三維軟件在變電站設計中鮮有使用。為了解決變電站線纜敷設問題[7-8]，以下基于三維信息設計平臺基礎上開發(fā)了一套變電站線纜敷設管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的使用可提高設計精細化程度，提高變電站線纜敷設質量。

1 軟件構成

變電站線纜管理系統(tǒng)是基于變電三維信息化設計平臺開發(fā)的子系統(tǒng)，變電三維信息化設計平臺是以一個開放性網絡公共數(shù)據庫為底層，以二三維一體化為手段，將所有變電專業(yè)整合起來的大型專業(yè)設計平臺。線纜敷設是在該系統(tǒng)基礎上拓展開發(fā)的應用。三維設計平臺預留線纜管理程序進行接口，將線纜敷設數(shù)據導入三維模型，調整優(yōu)化后輸出電纜清冊，敷設路徑及相應的線纜通道斷面圖、大樣圖等。軟件系統(tǒng)結構如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結構圖

2 軟件功能及工作流程

2.1 軟件功能

1)在三維模型的線纜通道節(jié)點生成敷設節(jié)點號。

軟件根據三維模型中線纜通道的節(jié)點：轉彎、三通，四通等，自動設置節(jié)點號。節(jié)點號用于在線纜清冊中標識線纜路徑，區(qū)域編碼在三維模型建立時設置，節(jié)點編號的生成全由軟件自動完成。

2)單根線纜選擇最優(yōu)路徑自動敷設并可手動調整。線纜敷設除了選擇最短路徑外，還需符合加入的敷設規(guī)則，用于規(guī)范線纜走向。敷設規(guī)則包括電力行業(yè)標準規(guī)定[9-10]的各種規(guī)則，還包括各類線纜載流量[11]、 線纜排列方式[7，12，13]等，此外線纜通道增加屬性如電力電纜專用和二次電纜專用等。這些規(guī)則在線纜的走向、敷設順序、線纜截面及長度方面進行綜合控制。

3)線纜通道、路徑及寬度全周期動態(tài)優(yōu)化。全站線纜通道的優(yōu)化過程貫穿設計始末，過程中某個環(huán)節(jié)如清冊調整或通道的修改，系統(tǒng)都將重新對線纜敷設數(shù)據進行檢查和調整，以此避免因專業(yè)差異引起的數(shù)據不匹配的問題。

圖2 線纜通道優(yōu)化流程

4)應用信息化技術進行多專業(yè)配合。

5)對室內照明、通信、消防監(jiān)控等線纜敷設進行規(guī)范管理。

6)敷設材料表的開列，清冊自動生成。

7)三維線纜敷設模型查詢功能：單根線纜信息查詢；局部通道規(guī)格和負荷查詢；設備連接線纜匯總查詢；進出建筑物線纜數(shù)量查詢等。

2.2 軟件工作流程

軟件導入設計輸入信息：

1)線纜清冊包括線纜起始點設備信息，電纜編號、型號及截面；

2)變電站三維模型：室外包括電氣設備、基礎、管道等，室內包括三維建筑圖及室內暖通、水工、消防設施等。

3)線纜通道的初步規(guī)劃：電纜溝、電纜橋架，戶內槽盒通道等線纜通道布置圖。

2.3 軟件效果圖

三維信息化設計平臺搭建變電站三維模型，軟件形成模型效果如圖3所示。

圖3 變電站三維模型效果圖

3 軟件測試與應用分析

±800 kV換流站占地面積21.65公頃，場地主要分為5個區(qū)域：±800 kV直流開關場區(qū)域、換流變閥廳區(qū)域、500 kV交流開關場區(qū)域、交流濾波器區(qū)域及其他區(qū)域等。換流變閥廳面對面布置，500 kV交流部分遠景9串。全站線纜通道型號規(guī)格多，基礎與管道縱橫交錯，線纜通道復雜，敷設繁瑣。因此采用三維平臺進行設計。

首先在換流站三維模型基礎上對全站線纜橋架、電纜支架等通道進行設計，系統(tǒng)檢查碰撞后形成第一版通道規(guī)劃圖，按照軟件格式導入電纜清冊并進行第一次敷設，敷設結果如表1所示。

敷設完畢后，進行通道線纜檢查。調用通道優(yōu)化程序對通道規(guī)劃和寬度進行調整，再次敷設。經過兩次調整調整后，第二次和第三次敷設的總量減少了約16%～18%。

4 結束語

綜上所述，基于三維信息設計平臺開發(fā)的變電站線纜敷設管理系統(tǒng)，與以往電廠三維電纜敷設軟件相比，一方面增加了對戶內照明、通信、消防監(jiān)控等線纜敷設的考慮，提高了設計深度，另一方面，增加了對線纜通道綜合考慮，提出了動態(tài)規(guī)劃功能，通過線纜通道的動態(tài)調整，使線纜布置更加合理，節(jié)省了線纜的用量。

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圖1 熔斷的#41塔耐張線夾X射線成像圖

4 結束語

通過對某熔斷的#41塔耐張線夾的綜合故障診斷，判斷出此次造成此次線夾斷口熔化的原因主要為螺栓在運行過程中嚴重銹蝕、松動，螺栓和鋁板之間發(fā)生放電，在電流過大時螺栓和鋁板發(fā)生熔化所致。建議對運行超過十年的耐張線夾定期進行人工檢查，有缺陷的立即進行更換。尤其是對連續(xù)下坡、惡劣環(huán)境下的要增加價差的頻率，使用耐磨性能更好的耐張線夾。此方法對以后電網的金具故障診斷具有一定的指導意義。

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收稿日期：2014-03-26

作者簡介：

呂占杰 (1988)，男，碩士研究生，華北電力大學機械工程系，研究方向為狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷、無損檢測、X射線數(shù)字成像技術等 (e-mail)lvzhanjieyouxiang＠163.com。

王進 (1980)，男，工程師，云南電力試驗研究院，主要從事電力金屬檢測檢驗及研究，金屬部件失效分析及X射線數(shù)字成像檢測 (e-mail)25335572＠qq.com。

唐貴基 (1962)，男，教授、博士生導師，華北電力大學機械工程系，主要致力于結構動特性測試與分析、振動與噪聲控制、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷等方面的教學和研究工作 (e-mail) tanggjlk＠ncepubd.edu.cn。

Application of Cable Installation and Management System for Substation Based on 3D Design and Information Platform

YUE Yunfeng，DONG Shizhen，HE Yanzhi，HUANG Xudan

(Guangdong Electric Power Design Institute，Guangzhou 510663)

Based on the 3D information design platform，the substation cable installation and management system is developed. Compare with the traditional design method，the dynamic optimization and comprehensive intallaion both indoor and outdoor are taken into consideration and the output of design is improved and cover more aspect of the intallion to solve the problems including the security economic and oderliness issues.

3-Dimensional；information design platform；substation；cable installation

TM76

B

1006-7345(2014)04-0113-04

2013-12-22

岳云峰 (1982)，男，碩士，工程師，廣東省電力設計研究院，主要從事變電站、換流站設計和研究，變電站三維軟件設計和開發(fā)工作 (e-mail)gediyyf＠163.com。

董仕鎮(zhèn) (1982)，男，碩士，工程師，廣東省電力設計研究院，主要從事變電站、換流站設計和研究，變電站三維軟件設計和開發(fā)工作。

賀艷芝 (1966)，女，高級工程師，廣東省電力設計研究院，主要從事變電站、換流站設計和研究。