CN114818064A - 一种基于多项目优化的中压配电网排管规划方法 - Google Patents

Abstract

一种基于多项目优化的中压配电网排管规划方法，属电力地下管网设计领域。对现有电力公司的电力电缆排管规划的中台PMS系统数据进行收集和提取，通过建立电力排管数据库及边界条件的设置及其他协同步骤对电力排管数据进行三维建模；在三维建模时，包括下列步骤：建模条件设定；管线数据建模；附着物位置建模；管线分块及LOD生成；输出应用场景。最终导出电力电缆排管三维仿真建模图像。其将电力电缆排管敷设二维数据进行可视化处理，得到排管规划三维仿真建模图像，将空间三维及边界模型算法应用于地下电力管网规划中，实现了电力电缆排管规划工作由经验判断型向数据分析型的转变。

Description

一种基于多项目优化的中压配电网排管规划方法

技术领域

本发明属于电力地下管网的设计领域，尤其涉及一种用于中压配电网排管的规划方法。

背景技术

电力排管是一种为满足变电站电缆进出线通道和架空线入地的要求，并为沿线地块供电配套提供电力通道。

电力排管又名电缆管、电力电缆管、水泥电缆管、电力排管或配电网排管等。

一般结合道路建设或市政管线建设，同步建设电力排管。

电力排管可以分为三类：A类适用城乡电力电缆建设、交通路桥、工业园区电缆工程地下电力排管；B类适用人行道和绿化带等非机动车道直埋敷设，也适用于有重载车辆通过的机动车道混凝土包封敷设；C类适用高速公路、一、二级公路和重载车辆通过路段的直埋敷设。

上海市中心城区的电力通道紧张，随着近年来电源优化类工程大批开工建设，在完善网架结构提高可靠性的同时，也占用了大量的通道资源存量，加剧了通道需求压力。

市内各电力公司供电范围内存在较多的地铁、河流、铁路等，在局部地区形成了通道死角，电力通道难以逾越。另一方面，由于以往配电通信通道缺少规划指导，配电通信光缆落地困难、或者通信通道资源利用效率低下，制约配电网的智能化发展水平。

按照规划电压等级的不同，城市配电网规划可分为城市高压配电网规划和城市中低压配电网规划。

现有城市配电网排管规划主要依靠手工规划和规划人员的知识经验，存在工作量大、效率不高且延续性差等问题。基于上述在城市电网排管规划中亟待解决的问题，需要更智能化、可视化及更科学的排管规划方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于多项目优化的中压配电网排管规划方法。其对现有电力公司的电力电缆排管规划的中台PMS系统数据进行收集和提取，基于BIM技术，将电力电缆排管敷设二维数据进行可视化处理，得到排管规划三维仿真建模图像，通过建立电力排管数据库及边界条件的设置及其他协同步骤对电力排管数据，进行三维建模，最终导出电力电缆排管三维仿真建模图像。其提高了当前电力电缆排管规划工作的智能化和工作质量，弥补了现有城市配电网电力电缆排管规划工作方法的缺陷。

本发明的技术方案是：提供一种基于多项目优化的中压配电网排管规划方法，包括对现有电力公司的电力电缆排管规划的中台PMS系统数据进行收集和提取，通过建立电力排管数据库及边界条件的设置及其他协同步骤对电力排管数据进行三维建模，最终导出电力电缆排管三维仿真建模图像，其特征是包括下列步骤：

1)建模条件设定；

2)管线数据建模；

3)附着物位置建模；

4)管线分块及LOD生成；

5)输出应用场景。

具体的，所述的建模条件设定包括读取数据库中管线信息、设备编码在内的信息，并根据实际需要修改相关信息，将修改信息映射到建模标准接口上。

进一步的，所述的数据库中管线信息包括地址、位置信息、长度、管径及埋深在内的信息。

具体的，所述的管线数据建模，首先通过管线信息数据计算管线中心点，根据具体管形状记录和定义管点表各字段数据及含义，再根据管段连接特征计算管段起止位置数据，并记录在管段表中。

具体的，所述的附着物位置建模，通过Matrix矩阵函数计算附着物的平移和旋转参数数据，并记录在管线表的相应Matrix字段中。

具体的，所述的管线分块及LOD生成，对建模成果按xoy平面网格进行分块，形成两级LOD，将包括管点、线在内的数据增加顶级节点，将各模型合并，建立管网LOD。

具体的，所述的输出应用场景包括：远景时加载简要模型，近景时加载精细模型；在查询时，先查询到管线的网格级别，再到网格中包括的内容。

本发明所述的中压配电网排管规划方法，基于BIM技术，将电力电缆排管敷设二维数据进行可视化处理，得到排管规划三维仿真建模图像，有效区分现状设备与规划排管，将空间三维及边界模型算法应用于地下电力管网规划中，实现电力电缆排管规划工作由经验判断型向数据分析型的转变，提高当前电力电缆排管规划工作的智能化和工作质量，弥补现有城市配电网电力电缆排管规划工作方法的缺陷。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.本发明的技术方案，基于BIM技术，将电力电缆排管敷设二维数据进行可视化处理，得到排管规划三维仿真建模图像，通过建立电力排管数据库及边界条件的设置及其他协同步骤对电力排管数据，进行三维建模，最终导出电力电缆排管三维仿真建模图像；

2.采用本发明技术方案所获得的三维仿真建模图像，能够有效区分现状设备与规划排管，提高当前电力电缆排管规划工作的智能化和工作质量，弥补现有城市配电网电力电缆排管规划工作方法的缺陷；

3.本发明的技术方案，在规划前期构建三维可视化模型，结合传统的城市配电网规划方法，综合评价地区定位、用电负荷、道路空间、建设时序、投资成本控制等要素，将空间三维及边界模型算法应用于传统管网规划中，实现由经验判断型向数据分析型转变。

附图说明

图1是城市配电网电缆通道的规划流程示意图；

图2是本发明中压配电网排管规划方法的实施流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

相对于城市配电网建设中的变电站规划、馈线规划而言，电力部门对电力电缆通道规划的重视程度还很不够，再加上日常管理手段有限、地区间管理水平参差不齐，电缆通道的建设缺乏现状分析，规划理念缺乏全局性和超前性意识。

在当前的实际规划工程中，电缆通道的建设往往依赖于工程人员对电网规划的线路方案进行人工修正，不仅工作量大、效率低，而且通道规划的结果方案经济性也较差。因此，建设和规划好城市配电网电缆通道，已经成为城市配电网规划的一项重要内容。

如图1中所示，与配电网络中的变电站或馈线规划相同，电力电缆通道规划的重点仍是经济性，充分考虑到电力公司本身投资的成本和投资的利用率。同时，规划中应考虑到未来发展中的不确定因素，如负荷预测的不确定性，城乡建设和经济发展中政策的不确定性，经济环境变化的影响，配电网本身技术的发展等。在通道敷设方式、通道规格大小、数量的考虑上，不仅要注意其技术寿命和施工的影响，还要考虑市政重大工程的形象要素，电力用户的具体要求及工程的实际情况。

BIM是Building information Modeling的英文缩写，其中文含义是建筑信息模型。BIM技术具有可视化、协同性、仿真性、模拟性等诸多优点，且计算功能强大，可进行虚拟建造和信息集成，让多部门智能化协同作业成为可能。

本发明的技术方案，基于BIM技术，对现有电力公司的电力电缆排管规划的中台PMS(power production management system，工程生产管理系统)系统数据进行收集和提取，通过建立电力排管数据库及边界条件的设置及其他协同步骤，对电力排管数据进行三维建模，最终导出电力电缆排管三维仿真建模图像。

1、通过电力公司外业人员的GPS定位反馈数据汇总和人工输入的方式采集电力电缆排管中电缆及其附属设备的基础属性数据、位置信息和GIS地理信息数据等；

2、通过规划和设计单位获取规划中的电力电缆排管的路径、规模等基础属性数据及位置信息数据；

3、建立电力电缆排管规划中各设备二维数据库、设备位置关系数据库、电力系统网络拓扑数据库以及控规数据库，并将数据类型选择为三维建模软件可识别数据类型。其中地下电力电缆设备二维数据库包括：电力排管数据库、电力非开挖管道数据库、电缆过路管数据库、电力工井二维数据库、电缆及其附件二维数据库；电缆排管二维数据库包括：电缆排管的经纬度坐标信息、规模尺寸信息、孔位信息、埋设深度数据；电力非开挖管道数据库包括：非开挖管道的三维坐标信息、非开挖管道的规模信息、管道使用情况信息:电力工井的二维数据库包括：工井的经纬坐标信息、工井高程信息和孔位信息；电缆及其附件二维数据库包括：电缆附属设备的坐标信息和类型，电缆附属设备的基础属性信息；

4、通过三维建模软件平台建立电力电缆通道中排管、非开挖、工井等设备的三维元器件模型数据库以及元器件位置关系数据库；

5、根据电缆排管敷设及配套设备的设计规范、安装要求及控规要求等情况，对建模边界条件进行设置。所需设置的边界条件包括:电力排管三维模型生成规则、电力非开挖管道模型生成规则、电缆过路管三维模型生成规则、电力工井模型生成规则和电缆附属设备三维模型生成规则。其中，电力排管三维模型生成规则为:首先以电力排管二维矢量数据为三维隧道的底部中心线向两边延伸1/4电缆隧道宽度形成电力排管底面，然后以排管底部高程值为底面高程，向上延伸形成电力排管立面，最后，结合三维元件模型数据库中的电缆道的元件模型，生成电力排管三维数据。电缆排管三维模型生成规则为:首先根据电缆的二维矢量数据和电缆高度数据，然后结合三维元件模型数据库中的相匹配电缆元件模型，生成电缆的三维数据。电缆附属设备三维模型生成规则为:根据电缆附属设备的坐标、高程等二维数据，结合三维元件模型数据库中的相匹配电缆附属设备元件模型生成电缆附属设备的三维数据。电缆附属设备包括:支架、电缆正中间接头、电缆终端接头；

6、设计、建设、运检专业协同作业，可使三维仿真建模图像更加科学合理，是电力排管规划三维仿真建模建立的关键步骤，一方面可以提高各部门沟通效果，显著缩短建设周期，优化建设时序，另一方面又可在规划阶段对建设项目进行实时监测和调整，便于各部门协同完善；

7、根据设定的边界条件及各部门协同作业，完成三维建模条件设定，导出三维仿真建模图像。

如图2中所示，本发明技术方案中的建模具体过程如下：

1)、建模条件设定：读取数据库中管线信息(如地址、位置信息、长度、管径及埋深等)、设备编码等，并根据实际需要修改相关信息，将修改信息映射到建模标准接口上。

2)、管线数据建模：首先通过管线信息数据计算管线中心点，根据具体管形状记录和定义管点表各字段数据及含义。再根据管段连接特征计算管段起止位置数据，并记录在管段表中。

3)、附着物位置建模：通过Matrix矩阵函数计算附着物的平移和旋转参数数据，并记录在管线表的相应Matrix字段中。

4)、管线分块及LOD生成：对建模成果按xoy平面网格进行分块，形成两级LOD，将管点、线等数据增加顶级节点，将各模型合并，建立管网LOD(Levels of Detail，意为多细节层次，LOD技术是指根据物体模型的节点在显示环境中所处的位置和重要度，决定物体渲染的资源分配，降低非重要物体的面数和细节度，从而获得高效率的渲染运算)。

5)、应用场景：远景时加载简要模型，近景时加载精细模型。在查询时，先查询到管线的网格级别，再到网格中包括的内容。

本发明的技术方案，基于BIM技术，将电力电缆排管敷设二维数据进行可视化处理，得到排管规划三维仿真建模图像，提高了当前电力电缆排管规划工作的智能化和工作质量，弥补了现有城市配电网电力电缆排管规划工作方法的缺陷。

采用本发明的技术方案，通过三维仿真建模后排管规划图，可以得出科学合理的规划决策，并能充分满足现状需求及未来规划目标。对比局部道路平面规划图和三维仿真建模排管图，得出三维仿真建模优势如下：可视性强，省去人工手工绘图，提升制图效率及准确性，并可以对三维图像进行路牌标记、管线深度对比等多维度操作，丰富了排管规划决策的多角度性和多元性，让电力排管规划向智能化方向发展成为可能。

本发明可广泛用于电力地下管网的规划及设计领域。

Claims (8)

1.一种基于多项目优化的中压配电网排管规划方法，包括对现有电力公司的电力电缆排管规划的中台PMS系统数据进行收集和提取，通过建立电力排管数据库及边界条件的设置及其他协同步骤对电力排管数据进行三维建模，最终导出电力电缆排管三维仿真建模图像，其特征是包括下列步骤：

1)建模条件设定；

2)管线数据建模；

3)附着物位置建模；

4)管线分块及LOD生成；

5)应用场景：远景时加载简要模型，近景时加载精细模型。在查询时，先查询到管线的网格级别，再到网格中包括的内容。

2.按照权利要求1所述的基于多项目优化的中压配电网排管规划方法，其特征是所述的建模条件设定包括读取数据库中管线信息、设备编码在内的信息，并根据实际需要修改相关信息，将修改信息映射到建模标准接口上。

3.按照权利要求2所述的基于多项目优化的中压配电网排管规划方法，其特征是所述的数据库中管线信息包括地址、位置信息、长度、管径及埋深在内的信息。

4.按照权利要求1所述的基于多项目优化的中压配电网排管规划方法，其特征是所述的管线数据建模，首先通过管线信息数据计算管线中心点，根据具体管形状记录和定义管点表各字段数据及含义，再根据管段连接特征计算管段起止位置数据，并记录在管段表中。

5.按照权利要求1所述的基于多项目优化的中压配电网排管规划方法，其特征是所述的附着物位置建模，通过Matrix矩阵函数计算附着物的平移和旋转参数数据，并记录在管线表的相应Matrix字段中。

6.按照权利要求1所述的基于多项目优化的中压配电网排管规划方法，其特征是所述的管线分块及LOD生成，对建模成果按xoy平面网格进行分块，形成两级LOD，将包括管点、线在内的数据增加顶级节点，将各模型合并，建立管网LOD。

7.按照权利要求1所述的基于多项目优化的中压配电网排管规划方法，其特征是所述的应用场景包括：远景时加载简要模型，近景时加载精细模型；在查询时，先查询到管线的网格级别，再到网格中包括的内容。

8.按照权利要求1所述的基于多项目优化的中压配电网排管规划方法，其特征是所述的中压配电网排管规划方法，基于BIM技术，将电力电缆排管敷设二维数据进行可视化处理，得到排管规划三维仿真建模图像，有效区分现状设备与规划排管，将空间三维及边界模型算法应用于地下电力管网规划中，实现电力电缆排管规划工作由经验判断型向数据分析型的转变，提高当前电力电缆排管规划工作的智能化和工作质量，弥补现有城市配电网电力电缆排管规划工作方法的缺陷。

Images