摘要：随着电网建设快速发展，建设管理要求不断提高，变电站设计、施工及运行中存在的诸多问题亟待解决。如材料量统计前后差异大、施工进度难以准确把控以及施工方交付运维管理方的资料缺失等，很难以传统施工管理模式解决。因此，广泛、深入地应用三维技术，开展变电工程施工管理，提高建设管理水平，既是电力基础设施建设发展的趋势，也是技术进步的必然。
关键词：三维技术；变电站；施工管理研究
引言
传统变电站现场监测技术与方法缺少对空间全景的探测感知，无法实现无人化、智能化作业情况下获取变电站实景情况。应用三维激光雷达等全景感知技术与方法，构建了智能变电站三维实景无人值守感知系统，通过采用“静-动”相结合的模式，不仅可以获取变电站的全景效果，而且可识别变电站周围移动体，所构建的变电站三维实景系统能够较为生动地展现变电站物理全貌与实时监测其特征变化信息，有助于运行维护人员了解变电站整体运行状况。为泛在电力互联网的建设积累了工程实践经验，并提供了一定的借鉴价值。
1三维技术在变电站工程中的应用现状
目前三维技术在变电站工程中的应用分为三个阶段：第一阶段为可视化阶段，主要利用CAD等基本图形平台进行三维建模，重点实现可视化效果展示；第二阶段为数字化设计阶段，是引进国内外先进的三维设计系统，并通过二次开发和用户化定制，建立三维模型，生成二维施工图，使其满足设计方面的需求；第三阶段为全寿周期管理阶段，属于三维高级应用技术，三维技术不仅着眼于工程设计这个阶段，更从工程全寿命周期数据的管理应用角度出发，充分贯彻顶层设计的理念，实现三维模型在设计、施工、监理和运维等各个阶段的管理应用，如进行BIM的信息共享应用，进行三维可视化施工管理系统的建设等。目前国内的研究还主要集中在第二个阶段，而对第三阶段研究内容涉入不深。
2三维全景技术（3D）
三维全景技术，即使用全景图像表现虚拟环境的虚拟现实技术，又叫做虚拟现实全景。通常三维全景技术主要通过图形技术拼合，以实现对场景环视和对物体的三维拖动展示。它具有实感强、交互性能佳、制作复杂度低等突出优势。三维全景技术的核心是全景图获取技术，它具有固定视点和大范围视角的特点，主要包括图像采集、图像拼接以及投影转换。其中，图像拼接技术主要实现图像匹配与融合，激光雷达是一种可以精确、快速获取目标三维空间信息的主动探测技术，通常对每个二维像素点的激光测距，通过在单点激光测距的基础上，对每个测距点的方位信息同步进行测量，来实现三维成像。其方位信息的获取可以通过单点扫描和面阵器件成像两种方式。通过向目标发射激光束，然后将目标回波(所接收的从目标反射回来的信号)与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的相关信息参数，比如距离、方位、速度、形状、高度等。激光雷达具有高分辨率、隐蔽性佳、强抗扰能力、体小质轻，在目标的识别、分类和高精度三维成像及测量方面有着独特的技术优势，应用范围和发展前景十分广阔。
3基于三维技术的变电站施工管理
3.1数字化三维设计平台
数字化三维设计平台的基础是开放的平台架构，其核心是工程数据，面向可研、初设、施工图全阶段，集设计、数字化移交于一体的完整解决方案。平台专业间数据共享，实现了平断面设计、三维设计、施工计算等同步联动设计和全专业协同设计，涵盖了勘测平断面设计、电气计算、金具组装、附件配置、跳线设计等。
数字化三维设计平台的优势大体上可以分成以下四个方面：①能够基于统一数据模型的多视图同步设计；②通过利用数字化三维设计实现一键成图；③可以实现多专业共同作业，提高工作效率；④获得的设计成果能够满足于数字化移交的标准。
3.2平台在运行阶段的应用
在建设期移交的数字化工程信息管理平台的基础上，通过与运维管理系统集成，将采集到的电网同步运行信息、保护信息、设备状态数据、主要设备运行状态可视化图像、设备维护信息等，发布到同一个工程信息化管理平台。由此构成了一个完整的覆盖工程全寿命周期信息、包含虚拟和真实可视化全景的工程数字化信息管理平台。平台包含各类设备属性、技术规范、运行参数和状态参数等完整一致的设备基础数据库，为高级决策分析提供了基础依据，同时也为运行故障及时处理提供了技术支持和保证。可视化虚拟变电站为生产操作与维护培训工作提前进行提供环境。可利用平台建立工程常见通病信息库，存储技改、扩建、维护和故障排除等各类方案包，为解决方案提供信息中心，为安全运行提供技术支持。
3.3基于BIM技术的变电站钢结构模块化设计
随着国家电网公司持续推进变电站工程采用三维数字化设计的技术要求，基于BIM信息化工程管理技术，将钢结构模型进行模块化分解，针对变电站钢结构模型，提出“分段拼装，整体吊装”的模块化施工方法，提高现场调配速度，有效控制安装偏差，实现全过程机械化施工，施工生产效率能够提高约30%。按照“标准化设计、工厂化加工、模块化建设、机械化施工”的智能变电站模式建设理念，并针对钢结构现场拼装快捷、可大幅缩短施工工期、提高施工质量的特点，推荐配电楼采用钢框架结构体系，针对电气设备体积大、重量重的特点，推荐采用钢筋桁架楼承板，符合装配式结构的要求，大量减少现场支模的工作量。楼、屋面H型钢次梁采用组合结构设计，在钢梁和混凝土翼缘板之间设置栓钉抗剪件，使之成为一个整体而共同工作。钢框架梁柱采用翼缘焊接，主次梁连接采用螺栓连接，减少现场施焊工作量。借助BIM模型，结合下列几点将深化设计图纸转化为模块设计图纸。运用BIM等空间分析程序、计算机模拟仿真技术对施工的每一工况进行模拟仿真，验证模块划分的可行性，进一步优化模块。基于模块化设计的钢结构施工就是根据模块化设计的钢结构的具体形式，将钢结构整体分解成若干个钢结构基本模块，在预制生产车间分别将钢构件预制成钢结构基本模块，再将这些模块运输至安装现场，像垒积木一样将各钢结构基本模块使用吊装机械起吊安装，组合成钢结构整体。
结语
在变电站建设的各个阶段，数字化技术的运用已经开始普及，并且正朝向更加有深度、有广度的方向发展。工程项目的资产管理部门、施工建设部门以及监督监测部门，都已经与数字化设计成果相融合，与时俱进，整合现代新科技，实现资源整合能力提升，实现变电站建设整体效益提高。不断增加的工程项目都将成为数据信息的聚集地，现代行业中应用大数据技术进行分析，能够帮助企业发展，对企业管理人员了解内部资源配置，实时跟进项目进度都发挥着不可取代的作用。在未来的变电站设计工程中，数字化三维设计将会有更加广阔的发展空间，成为电力工程企业高效发展必不可少的手段。
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