魏星
(四川电力设计咨询有限责任公司 四川 成都 610041)
摘要：本文探讨了数字化技术在变电站改扩建工程的应用问题，介绍了数字化技术包含点云技术、数字化模拟技术、数字化运维、智能工地等技术。以尖山500千伏变电站3#主变扩建工程为例，详细分析了传统变电站改扩建工程的常见问题、数字化技术解决传统变电站改扩建工程问题的方法，并对数字化技术在变电站改扩建工程中的应用价值进行了分析。通过在变电站改扩建工程中应用数字化技术，极大地拓展了改扩建工程的工程价值，避免了施工与运维等阶段的质量问题。
关键词：数字化技术 变电站改扩建 应用价值
0 引言
数字化技术也称为信息模型技术，是指利用信息化技术来较好呈现和表达工程项目的各方面信息的技术。进而利用信息化模型，使工程项目能够更好的在项目实施的各阶段进行呈现，提升工程项目的设计、施工与管理水平。随着计算机技术的发展及工程精细化管理要求的加强，对于数字化技术在工程中使有的需求越来越迫切。国家电网公司在2018年加大对三维数字化的支持力度，强调新建工程中必须进行三维数字化设计，倒逼行业进行三维数字化改革。而数字化技术在变电工程中的应用也在不断地进行尝试，特别是变电站改扩建工程更是需要尝试运用数字化技术解决搜资、前期工程资料缺失、现场场地复杂等情况。运用数字化技术进行工程项目价值提升，是行业进行改革过程中必须面临的问题。
１ 数字化技术
数字化技术不仅仅包含三维数字化技术，还包含点云技术、数字化模拟技术、数字化运维、智能工地等技术。而其中三维数字化技术是所有技术的基石。
在建筑行业中，三维数字化技术也叫作BIM技术，BIM技术指的是收集与建筑工程项目相关的数据信息，促进与实际工程项目特征相符合的建筑模型的构建，充分利用了仿真模型技术，对建筑工程项目各项工作详细深入的分析[1－2]。
在逆向工程中通过测量仪器得到的产品外观表面的点数据集合也称之为点云，通常使用三维坐标测量机所得到的点数量比较少，点与点的间距比较大，叫稀疏点云；而使用三维激光扫描仪或照相式扫描仪得到的点云，点数量比较大并且比较密集，叫密集点云。
在电力工程勘测设计中，一般使用全站仪进行激光点云数据的扫描。全站仪是全站型电子速测仪的简称，是电子经纬仪、光电测距仪及微处理器相结合的光电仪器。全站仪是人们在角度测量自动化的过程中应运而生的，各类电子经纬仪在各种测绘作业中起着巨大的作用。
勘测设计专业在现场利用全站仪进行全站点云扫描，在现场选取多个点位，分区分片进行点云数据的扫描与提取。为了在不失精度，又能节省扫描时间的前提下，本工程采用重点区域加大扫描点数，非重点区域采用常规扫描点数的方法，复现全站三维实景。在本工程扩建区域，采用密集布扫描点位，并且加大扫描精度的方法，对扩建区域已有导线、构架、线夹等实现点云数据密集全覆盖。
其余还有无人机航拍、三维数字化模拟技术作为数字化技术的重要手段进行数字化设计的补充，作为数字化技术的重要补充，可以为变电站设计及改扩建工程提供支撑。
２ 传统改扩建工程中存在的问题
我公司承担了尖山500千伏变电站3号主变扩建工程，以尖山500千伏变电站3号主变扩建工程为例进行数字化设计中改扩建工程存在的问题，分析改扩建工程中的存在的问题：
根据设计前期对尖山500千伏变电站工程情况分析，其它改扩建工程也存在着与尖山站一样的问题，问题如下：
1、变电站场地放坡复杂，传统二维设计无法准确形象地反映电气设备和土建结构筑物布置。
场地出现多坡情况
2、变电站前期由于已建设备多，由于可能存在着现场施工不按图施工的情况，导致如果按照施工图图纸进行施工的话，可能导致带电距离不满足要求的情况。尖山站出现静触头位置与实际位置相差0.5米，并且前期图纸未表示坡度，且构架定位与图纸不一致的情况。220千伏场地有后期扩建间隔收到到的图纸与现场实际情况不一致。
现场情况与图纸情况不一致
3、传统设计无法进行施工模拟，而扩建现场有大量机械进行施工，如果施工组织不当，极有可能出现现场损坏已有设备或出现安全事故。
传统改扩建工程与尖山500千伏变电站一样，由于年代久远，且由于当年信息化技术手段不发达，导致在进行改扩建工程资料收集时，可能会出现收集资料版本较多，图纸与现场不一致，或者资料不齐的情况。还有前期已建工程存在图纸与现场不一致的情况，这些情况都会存在于改扩建工程当中。而且有的工程项目由于场地坡度原因，现场实际情况较为复杂，对于应用数字化技术更是有迫切需求。
3 数字化技术在改扩建工程中的应用
在尖山500千伏变电站中，应用了点云技术、无人机技术与数字化施工模拟技术。应用数字化技术，解决带电距离校核、现场复核及现场设备吊装的问题。
（1）运用点云技术复现现场已建工程，为设计校核提供支持。
全站运用点云技术，扫描全站电气设备、建筑、基础及构支架信息，利用数字化测试技术，还原全站的电气设备、建筑、基础及构支架信息。并根据点云扫描信息，复原扩建部分关键构支架、接线板、上跨线等信息，现场根据获得的点云信息，利用空间距离测量的方法，测量本期新建设备与前期已建导线等的空间距离信息，并检测本期设备与前期已建构架、跨线之间的带电距离。利用点云技术，避免了传统仅仅靠肉眼观察或者仅仅靠前期图纸来设计本期工程的问题，利用点云技术复原现场，并通过三维设计技术与点云技术结合，成功的复原三维现场，对于电气距离校的软碰撞以及其它的硬碰撞等问题，都能够很好的解决。
点云技术与三维建模技术结合进行带电距离校核
（2）利用无人机辅助现场测绘。
由于前期设计资料不全及缺失，并且不能保证现场前期施工方案完全采用设计方案，必须对前期工程的资料进行复核。由于跨线所处位置较高，前期跨线已上，如果用T形线夹进行引接，可能需要对跨线进行重新连接，需核实耐张线夹是否带引流线夹，并核实引流线夹接线板是否已开孔，利用无人机进行现场飞行，对耐张线夹进行拍照，观察耐张线夹是否带引流线夹接线板，并观察接线板是否已开孔。
无人机航拍耐张线夹
（3）三维吊装模拟
本工程运用FUZOR平台进行三维吊装模拟，基于该平台进行数字化施工模拟，该平台可以进行三维模型的吊装模拟，可以进行三维模型的安装模拟。运用该平台，进行数字化模拟，将三维模型数据，导入三维模拟平台，并利用FUZOR模拟平台进行施工的模拟。利用FUZOR平台进行设备吊装的模拟，模拟设备吊装过程中与其它设备的带电距离是否满足要求。
断路器吊装
4 数字化技术在变电站改扩建工程中的应用价值
数字化技术作为变电设计的革命技术，在变电站设计中注入了新的方法与思种，特别是在变电站改扩建工程中更能发挥这种技术的强大生命力。数字化技术在变电站改扩建工程中的应用价值主要体现在以下几方面：
1、贯穿了传统工程中数据离散的问题，传统设计中设计的数据为图面数据，一般来说设计的数据无法在工程各环节进行传统，而数字化设计的数据为模型数据，在施工、运维等各环节可以基于一个模型进行全生命周期数据管理。
2、数字化技术在改扩建工程中的应用，摒弃了传统设计中搜集资料过程中，由于现场资料与现场实际情况不一致的情况。由于年代久远，变电站资料保存等存在问题，可能出现现场设计资料缺失的情况。
3、数字化技术提供了复核现场的新的手段，特别是对于改扩建工程，由于前期已建工程的实际情况与收集到的图纸情况可能存在差异，而传统手段只能通过肉眼观察等手段进行复核，而对于比如说前期导线弧垂等数据则很难通过测量获得，或者获得的数据使用起来困难比较大。
4、运用施工模拟技术，进行现场吊装模拟，可以为现场机械定位提供指导。利用施工模拟技术，模拟机械吊装的路径，防止现场吊装过程中出现带电距离不满中要求的情况。
数字化技术在变电站改扩建工程中的应用，极大了拓展了设计对改扩建工程的控制能力，利用全方位的数字化设计手段，贯穿上下游数据，复核已建工程数据，极大的避免了在施工、运维过程中出现安全质量问题。
4 结论
1）变电站改扩建工程，由于年代久远及信息化手段原因，利用传统手段，全方位获得准确的前期变电站情况，一般会存在偏差。
2)数字化设计手段，给出了点云、三维建模、施工模拟、无人机等手段，利用这些手段，可以为变电站改扩建工程提供全方位的设计、复核手段，极大的拓展了改扩建工程的工程价值，避免了施工与运维等阶段的质量问题。
[1]李素玲，刘鹏.浅述BIM技术在建筑工程中的应用[J].规划设计，2016：71.
[2]邓铭. BIM 技术在建筑工程设计中的应用优势分析[J].建筑与装饰，2016：94－95.