三維全景電網(wǎng)平臺在電網(wǎng)布局規(guī)劃評審中的應用

孫自安，王芝麟，李寶昕，周安，喬新輝，樂華

（1.國網(wǎng)陜西省電力公司，陜西西安 710048；2.國網(wǎng)陜西省電力公司經(jīng)濟技術研究院，陜西西安 710065；3.北京洛斯達數(shù)字遙感技術有限公司，北京 100120；4.西安電子科技大學，陜西西安 710071）

三維全景電網(wǎng)平臺在電網(wǎng)布局規(guī)劃評審中的應用

孫自安1，王芝麟1，李寶昕2，周安3，喬新輝3，樂華4

（1.國網(wǎng)陜西省電力公司，陜西西安 710048；2.國網(wǎng)陜西省電力公司經(jīng)濟技術研究院，陜西西安 710065；3.北京洛斯達數(shù)字遙感技術有限公司，北京 100120；4.西安電子科技大學，陜西西安 710071）

傳統(tǒng)的規(guī)劃評審文件多以圖表和文字描述等二維表現(xiàn)方式來傳遞信息，此種方式在現(xiàn)狀電網(wǎng)的拓撲結(jié)構、線路走廊的地理環(huán)境和空間信息分析結(jié)果等方面可視化程度不夠，使用戶無法直觀、形象地了解電網(wǎng)信息，從而造成信息獲取的丟失?；诖?，提出了將三維全景電網(wǎng)技術應用到電網(wǎng)布局規(guī)劃評審中的方案，介紹了電網(wǎng)布局規(guī)劃評審的業(yè)務背景，分析了三維全景電網(wǎng)平臺的技術要點，實現(xiàn)了電網(wǎng)布局規(guī)劃風險因素自動提取、三維PPT展示匯報和成果可視化的規(guī)劃評審方法。

電網(wǎng)布局；評審；三維全景電網(wǎng)智能平臺；三維可視化；三維PPT

電網(wǎng)設施布局規(guī)劃成果多為二維圖紙、文本材料等；匯報時，多采用傳統(tǒng)PPT、文本翻閱等匯報手段，無法直觀展示規(guī)劃成果的空間布局和地理環(huán)境[1]，具有數(shù)據(jù)更新慢、評審記錄存在歧義等缺陷；同時，電網(wǎng)設施布局規(guī)劃的歷史成果分散在各專業(yè)保存，存在查閱困難、共享性差等問題，不利于成果與經(jīng)驗的積累。

三維全景電網(wǎng)平臺以三維數(shù)字地球為基礎平臺，結(jié)合地理信息系統(tǒng)技術和三維可視化技術，創(chuàng)新電網(wǎng)設施布局規(guī)劃成果評審方法。根據(jù)二維電網(wǎng)設施布局規(guī)劃成果，在三維全景電網(wǎng)平臺上，將規(guī)劃成果三維可視化[2]，并將布局規(guī)劃風險因素在三維場景中展現(xiàn)，利用三維PPT技術，模擬多媒體播放，建立了一種更直觀、高效的可視化管理與評審手段[3]，彌補傳統(tǒng)匯報手段在空間表達、評審記錄、數(shù)據(jù)共享及工作協(xié)同方面存在的局限性，全面提升電網(wǎng)設施布局規(guī)劃的管理與評審水平。

1 三維全景電網(wǎng)技術

三維全景電網(wǎng)技術基于三維數(shù)字地球技術發(fā)展而來，集成電力運行管理、電網(wǎng)規(guī)劃評審、地理信息系統(tǒng)（GIS）技術[4]、三維建模技術和計算機技術等多專業(yè)、多學科，將二維、靜態(tài)的電網(wǎng)空間信息，實現(xiàn)立體、動態(tài)的三維大數(shù)據(jù)展示與管理的技術[5-6]。

該技術融合電力GIS的最新發(fā)展成果，探索性地將通用自動識別技術、數(shù)據(jù)庫技術、三維PPT技術等先進技術進行集成，采用插件與可擴展框架的模式，恢復電網(wǎng)規(guī)劃三維場景，融合冰區(qū)、污區(qū)、礦區(qū)等風險因素，提供了足夠的信息支撐，從而可以全面輔助開展電網(wǎng)布局規(guī)劃評審工作[7-9]。三維PPT技術以三維動態(tài)模擬的方式展現(xiàn)設計成果，為電網(wǎng)布局規(guī)劃評審工作提供了直觀的數(shù)據(jù)和科學有效的評審手段。

2 業(yè)務架構設計

三維全景電網(wǎng)平臺作為一項電網(wǎng)布局規(guī)劃成果評審的全新平臺，其業(yè)務架構如圖1所示。電網(wǎng)設施布局規(guī)劃完成后，將提交到三維全景電網(wǎng)平臺，平臺識別布局規(guī)劃成果，從模型數(shù)據(jù)庫、風險因素數(shù)據(jù)庫中匹配三維電網(wǎng)設施，并融合高清航片/衛(wèi)片、高精DEM等地理信息數(shù)據(jù)[10]，實現(xiàn)全省主網(wǎng)運營態(tài)勢真實還原與全景再現(xiàn)[11]。評審人員借助立體漫游、定位查詢、三維PPT等功能，詳細查看立體直觀的線路路徑、走向、變電/電源點位置、風險因素等，為評審提供技術和平臺的支撐。

圖1 三維全景電網(wǎng)平臺業(yè)務架構Fig.1 Three-dimensional grid platform:Business architecture

3 電網(wǎng)布局規(guī)劃三維全景電網(wǎng)評審平臺構建

3.1 資料收集與整理

基礎地理信息、設計布局規(guī)劃成果圖、風險因素專題圖等信息是構建三維可視化平臺的內(nèi)容基礎，這些信息通常包含以下內(nèi)容。

1）航空影像/衛(wèi)片，一般是指航片、衛(wèi)片等，來源于衛(wèi)星公司、航飛部門等。分辨率在0.5～2 m，保證輸電線路周邊地物清晰可見。

2）數(shù)字高程模型（DEM）。利用數(shù)字高程模型（DEM）和航空影像數(shù)據(jù)做立體像對，可以獲得電網(wǎng)工程的三維場景。

3）基礎地理信息。包含行政區(qū)劃、道路網(wǎng)、地名等信息?；谶@些信息，電網(wǎng)規(guī)劃評審工作人員可以從人文、交通、拆遷等方面綜合考慮，輔助評審工作。

4）布局規(guī)劃成果數(shù)據(jù)，包括線路路徑圖、變電規(guī)劃圖、電源規(guī)劃圖、滾動規(guī)劃報告等，來源于電網(wǎng)規(guī)劃部門，是構建三維輸電線路的基礎。

5）風險因素專題數(shù)據(jù)，包含凍土、水系、污區(qū)、地震烈度帶、冰區(qū)、道路等信息，來源于環(huán)保和測繪部門。

3.2 生成三維輸電線路

基于電網(wǎng)設施布局規(guī)劃的二維圖紙，識別圖紙中電網(wǎng)設施類型以及輸電線路路徑地理坐標，系統(tǒng)自動挑選電網(wǎng)設施三維模型，在三維數(shù)字地球上，建立三維虛擬輸電線路，并恢復輸電線路周邊的地形、地貌以及風險因素等見圖二。

1）自動挑選電網(wǎng)設施三維模型，基于電網(wǎng)設施布局規(guī)劃的二維成果，系統(tǒng)自動識別布局規(guī)劃的電壓等級、桿塔類型、變電站類型等，從系統(tǒng)的三維模型庫中，挑選符合條件的三維模型，若無符合條件，則發(fā)出新建指令人工建模[12]。

2）自動生成三維輸電線路，根據(jù)得到的三維模型數(shù)據(jù)，系統(tǒng)讀取電網(wǎng)設施規(guī)劃二維圖紙上輸電線路的路徑、電源、變電站的地理位置坐標，在三維數(shù)字地球上，根據(jù)坐標生成三維輸電線路，還原線路與線路之間、線路與變電站之間的接線關系，立體直觀地管理與展現(xiàn)成果數(shù)據(jù)，方便管理人員和技術人員校審，確認變電站擬布點位置的合理性，確認出線方向和位置的科學性，及早發(fā)現(xiàn)和規(guī)避顛覆性因素的出現(xiàn)[13]。

3）自動挑選風險因素、基礎地理信息數(shù)據(jù)等，從電網(wǎng)設施布局規(guī)劃成果管理數(shù)據(jù)庫中，挑選輸電線路通道范圍的輸電線路布局風險因素，以及影像、地形、注記、河流、路網(wǎng)等基礎地理信息數(shù)據(jù)等，并將此數(shù)據(jù)在三維數(shù)字地球中展現(xiàn)[14]。

圖2 二維圖紙到三維線路流程圖Fig.2 Flow chart of two-dimensional blueprint to three-dimensional lines

3.3 系統(tǒng)搭建

依據(jù)電網(wǎng)布局規(guī)劃評審工作的實際需求，對處理后的成果數(shù)據(jù)進行過程資料生產(chǎn)。在多源、高維、海量數(shù)據(jù)庫的基礎上，利用三維全景電網(wǎng)平臺的三維控件和數(shù)據(jù)引擎成果作為技術支撐。搭建起包含電網(wǎng)設施布局規(guī)劃成果、基礎地理信息數(shù)據(jù)、輸電線路布局風險因素等信息的且可快速瀏覽的三維全景電網(wǎng)平臺，平臺技術構架如圖3所示。

圖3 三維全景電網(wǎng)平臺技術構架Fig.3 Three-dimensional grid platform technical architecture

3.4 應用案例

首次基于數(shù)字沙盤的思想，借助NSCGlobe對三維動畫的支持，定制了省域主網(wǎng)架的三維數(shù)字動態(tài)沙盤功能，動態(tài)體現(xiàn)在電流模型依據(jù)實時潮流信息，不斷地在三維桿塔間移動；首次基于街景漫游的思想，借助NSCGlobe對三維動畫的支持，定制了省域主網(wǎng)架內(nèi)變電站真實模型的站內(nèi)三維全景漫游功能，能夠查看到變電站內(nèi)各設備的所有細節(jié)。

利用該平臺集成的豐富數(shù)據(jù)資源，以及針對電網(wǎng)規(guī)劃管理工作實際需求所研發(fā)實現(xiàn)的輔助規(guī)劃設計等業(yè)務功能板塊，可極大提高電網(wǎng)規(guī)劃前期工作效率及電網(wǎng)建設投資效益。同時，通過平臺的應用，進一步提高電網(wǎng)規(guī)劃及建設的科學性與準確性，可直接或間接縮短項目周期、減少占地、提高建設質(zhì)量、保障電網(wǎng)科學發(fā)展及穩(wěn)定運行如圖4所示。

圖4 三維全景電網(wǎng)平臺應用效果Fig.4 Three-dimensional grid platform application effect

4 結(jié)語

通過建立覆蓋全省域主網(wǎng)的輸電線路、變電站及電源點的“虛擬電網(wǎng)”，并實現(xiàn)多個業(yè)務系統(tǒng)的信息集成，從而構建起陜西現(xiàn)狀電網(wǎng)；以此為基礎，搭建起能夠可視化輔助智能電網(wǎng)站址選擇、路徑選擇及優(yōu)化、電網(wǎng)建設及工程質(zhì)量管控的應用系統(tǒng)，從而利用多種技術全面支持省域智能電網(wǎng)建設[15]。

[1]閻平，許子智，商浩亮，等.電網(wǎng)全息數(shù)字地圖在工程初步設計評審的應用[J].中國電力，2012，45（11）：56-59.YAN Ping，XU Zizhi，SHANG Haoliang，et al.Application of power grid holographic digital map in preliminary design review of transmission projects[J].Electric Power， 2012，45（11）：56-59.

[2]楊晶，范雪峰，楊德州，等.甘肅電網(wǎng)數(shù)字化信息平臺的設計與實現(xiàn)[J].電力信息與通信技術，2013，11（11）：59-63.YANG Jing，F(xiàn)AN Xuefeng，YANG Dezhou，et al.Design and implementation ofgansu powergrid digitization information platform[J].Electric Power ICT，2013，11（11）：59-63.

[3]李炳生，吳萍，馬小豐.三維全景智能電網(wǎng)技術在電力規(guī)劃和可研工作中的應用[C].北京：中國電機工程學會年會，2011.

[4]任培祥，侯小波，董健.三維GIS在電網(wǎng)建設項目全過程中的應用研究[C].澳門：京港澳測繪技術交流會，2013.

[5]任培祥，朱中耀，李鑫，等.三維全景智能電網(wǎng)支撐平臺的關鍵技術研究與應用 [J].電力勘測設計，2009（4）：51-56.REN Peixiang，ZHU Zhongyao，Li Xin，et al.Study and application of key technique of support platform of 3D panoramic intelligent power grid[J].Electric Power Survey &Design，2009（4）：51-56.

[6]李鑫，任培祥，陳敬理，等.三維全景智能電網(wǎng)支撐平臺在電網(wǎng)信息化過程中的應用[J].中國電力，2010（4）：54-57.LI Xin，REN Peixiang，CHEN Jingli，et al.Application of three-dimensional panorama smart power grid support platform in process of power grid information[J].Electric Power，2010（4）：54-57.

[7]熊曉光.輸電線路三維數(shù)字化設計平臺建設與應用研究[J].電力勘測設計，2013（3）：66-70.XIONG Xiaoguang.Construction and application of threedimensional digital design platform in transmission line[J].Electric Power Survey&Design，2013（3）：66-70.

[8]周安，任培祥，嚴研，等.基于MAX SDK的3DMAX模型結(jié)構分析與導出實現(xiàn) [J].計算機與數(shù)字工程，2016，44（4）：752-756.ZHOU An，REN Peixiang，YAN Yan，et al.Analysis and exportof3DMAX modelbasedonMAX SDK[J].Computer&Digital Engineering，2016，44（4）：752-756.

[9]Bicalho A，F(xiàn)eltman S.Mastering MAXScript and the SDK for 3D Studio MAX[M].Alameda：SYBEX Inc，2000.

[10]陸小藝，徐祖艦，李小明.三維GIS在電網(wǎng)工程設計運行過程中的應用研究[J].紅水河，2009，28（2）：54-56.LU Xiaoyi，XU Zujian，LI Xiaoming.Research and application of3D-GIS to design and operation of transmission project[J].Hongshui River，2009，28（2）：54-56.

[11]王中陽，田濤，喬新輝，等.陜西智能電網(wǎng)建設技術支持平臺設計與應用[J].電網(wǎng)與清潔能源，2016（11）：87-90.WANG Zhongyang，TIAN Tao，QIAO Xinhui，et al.Design and implementation of the shaanxi smart grid construction technology support platform[J].Power System and Clean Energy，2016（11）：87-90.

[12]Hai-Ping L I，Bao-Ru X U.Research on Application of Three-dimensionalGIS in Power Grid Design[J].《Geomatics&Spatial Information Technology》，2012，35（1）：95-97.

[13]Yuan Z X，Han W J.Further Application of the Helava Technology in the Whole-Process ofPowerGrid Construction[J].《Energy Technology&Economics》，2010，22（12）：42-48.

[14]吳成舟，葉國平.數(shù)字化地圖在架空送電線路初步設計中的應用[J].電網(wǎng)技術，2007，27（S2）：36-38.WU Chengzhou，YE Guoping.Application of digital map in preliminary design of overhead transmission line[J].Power System Technology，2007，27（S2）：36-38.

[15]郄鑫，齊立忠，胡君慧.三維數(shù)字化設計技術在輸變電工程中的應用[J].電網(wǎng)與清潔能源，2012，28（11）：23-26.QIE Xin，QI Lizhong，HU Junhui.Application of 3DDigital design technology in power transmission project[J].Power System and Clean Energy，2012，28（11）：23-26.

（編輯 張曉娟）

Application of the Three-Dimensional Grid Platform in Review of Grid Layout Planning

SUN Zian1，WANG Zhilin1，LI Baoxin2，ZHOU An3，QIAO Xinhui3，YUE Hua4
（1.State Grid Shaanxi Electric Power Company，Xi’an 710048，Shaanxi，China；2.State Grid Shaanxi Economic Research Institute，Xi’an 710065，Shaanxi，China；3.Beijing North-Star Digital Remote Sensing Technology Co.，Ltd.，Beijing 100120，China；4.Xidian University，Xi’an 710071，Shaanxi，China）

The traditional review of the power grid planning often usesgraphsand textsand othertwo-dimensional expressions to convey information,and this method is not sufficient in visualization in terms of the topology of the existing grid,line corridorgeographicalenvironmentand spatial information analysis，thus unable to help users to have an intuitive and visual understanding of the power grid information，even resulting in the loss access to information.Aiming at the above-mentioned problems，this paper presents the application of the three-dimensional power grid technology in the review and assessmentofthepowergrid layoutplanning，and introduces the business background of the review and analyzes the technical main points of the three-dimension grid platform.The method proposed in the paperfacilitatesautomatic extraction of risk factors，report of the three-dimensional PPT display and the visualization of the achievements in the review and assessment of the power grid layout planning.

grid layout；accreditation；three-dimensional smart grid platform；visualization；3D PPT

2016-12-25。

孫自安（1973—），男，碩士，高工，長期從事電網(wǎng)規(guī)劃研究；

王芝麟（1980—），男，碩士，高工，長期從事電網(wǎng)信息化研究；

李寶昕（1987—）男，本科，工程師，長期從事電力系統(tǒng)規(guī)劃研究。

中央高?；究蒲袠I(yè)務費（JB161506）。

Project Supported by the Basic Research Fund for the Central Universities（JB161506）.

1674-3814（2017）03-0056-04

TM743

A