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【摘要】 我国提出数字中国战略发展目标，落实国家决策部署，提出建设数字电网的发展策略。联合信息化现状，建立电网单位数字化平台，优化系统功能与结构设计，服务于工程评审与基建施工，仅供参考。
【关键词】 三维全景 電网数字化建设 研究应用
近年来，关于建设网络强国的进程加快，以新型数字技术为代表，全面促进电网数字化转型。国网企业发展中，注重输变电三维设计、工程数据中心建设。为了积极响应数字电网要求，提升工程技术与管理效果，建立高度统一数据规范，应当制定电网建设方案。按照数据模型标准，共享电网资源数据库，保障数据权威性与唯一性。建设电网三维数字化应用性，需要应用可视化技术、信息化技术，集中管理电网工程设计与施工。
一、三维全景电网技术
1.1空间数据组织与管理
海量空间数据，多是高分辨影响、数字高程模型。为了确保显示精度，在绘制三维地图场景时，应用金字塔结构合理分层影响。金字塔模型属于多层次模型，在建设金字塔模型时，将原始影像放置在金字塔地层，在原始像素上做好采样，从而生成第二层，做好分块处理，以此形成金字塔结构。从上述结构可知，金字塔明显特征在于数据分辨率，层次数据量持续减少。当场景范围比较小时，秩序对高分辨率进行加载，提升三维场景绘制效率。通过四叉树索引方式，刻意提升空间查询效率。为了提升系统运行效率，需要应用视点技术实现。
1.2电网设备高精建模与渲染
对于电网设备来说，具备较高三维可视化程度，按照杆塔与变电站设备建模。高精建模期间，划分为杆塔建模、变电站建模、绝缘子建模。杆塔建模，涉及到杆塔明细表、基础配置表、结构图等。绝缘子资料包含绝缘子设备图;变电站建模，涉及到电气主接线图、总平面布设图、电压登记配电装置间隔图。当前，三维建模格式多为3DS格式，利用格式转换方式，可以在系统中实行三维渲染，加强三维展示效果。
1.3电网业务数据一体化整合
当前，电力企业部门业务数据，以独立方式为主，数据管理难度大。因此，建设数据中心，优化整合业务系统数据，不仅可以简化数据管理，还可以查询数据，共享数据资源。建立数据中心，分析业务系统数据，获取共享数据源，同时可以将业务系统数据传输至数据中心，优化整合业务数据。为了提升数据访问效率，保障系统稳定性，需要做好数据中心服务器热备。
1.4空间信息与数据融合
长期以来，业务数据表达以文字、表格方式为主，无法体现出数据直观性与空间性。三维全景电网技术，可以借助电网空间信息、业务数据关系，实现二者融合发展。密切观察电网工程空间位置。技术人员利用电网设备模型，能够对业务信息进行查询与管理。空间信息与业务数据融合，为电网规划决策提供依据。
二、电网三维数字化建设方案
2.1方案架构
电网三维数字化平台架构，可以划分为数据访问层、数据管理层、基础设施层。应用服务层等，同时包含信息安全防护体系、信息化标准体系。图1为三维数字化平台架构。应用层、应用服务层、数据访问层、用户层相互分离，可以有效扩展系统。通过大数据技术、三维数字化技术、物联网技术，可以移交接收输变电工程成果，同时做好集中化管理、三维可视化应用，实现数据共享，从根本上促进输变电工程数据体系建设，同时为输变电工程数据提供支持，实行全生命周期管理。服务器端，能够存储和发布电网设计成果数据，利用网页形式，确保客户端访问获取可视化场景、功能深化应用。执行数据管理、数据应用功能，可以集中化管理电网数据设计成果，持续积累工程数字资产，共享数据信息，以免产生“信息孤岛”现象。在发展过程中，可以为电网工程检核、生产指挥推广，提供三维可视化服务、数据支撑服务，有效支持数字电网工程建设。
2.2整体功能
电网三维数字化平台，功能模块划分如下：数据传输工具、移交进度管理、地理空间数据、电网项目管理，三维数字化平台、成果共享服务等。
2.3关键技术与实现
第一，地理信息系统、综合基础信息平台：通过遥感数据获取平台，可以采集基础地理影像，建立数字高程模型，纠正和配准遥感影像，科学处理影像数据。按照空间四叉树原理，搭建空间数据金字塔，建设高效索引机制，通过瓦片文件方式，存储和管理数据信息。第二，建设层级电网：地理信息数据丰富，可以将电力设备模型纳入到库中，包括防震锤、间隔棒、绝缘子串、杆塔与变电站。遵循业务逻辑关系，通过回路单位，组织层级电网明细入库，初步检测、提示和校验不合理数据。通过电力引擎渠道，建设三维电网成果。建设电网成果后，注重成果优化处理，建立动态导线索引、优化多细节层次。第三，建立动态导线：为了确保电网成果加载、渲染效率，通过多元技术与算法，创建和渲染导线，以此达到实际应用效果。涉及到以下内容：首先，四叉树动态索引：针对参数化模型，实行四叉树动态索引与创建，包括导线、隧道、电缆工井、电缆线路等，同时按照尺度范围，对数据进行瓦片分块。在三维场景中，采用实时窗口调动方式，实现渲染和加载，维护三维场景稳定性。其次，悬链线算法：在送电线路中，受到导线刚性影响后，邻近杆塔间导线，出现明显弧垂问题，从而形成弧线。合理选择弧垂公式，关注电线应力误差、电线交叉跨越物间距误差问题。再者，贝塞尔曲线插值算法：确保导线弧度流畅性、渲染效果。第四，多细节层次渲染技术：多细节层次渲染，可以将原始多面体，建立为面片模型，按照距离有尺寸，剔除算法、三角面数量恒定算法。同时联合网格简化算法、材质合并算法。共享集合数据块间、纹理块间，减少面片结构拓扑片、结构面数量，避免影响视觉效果，降低数据复杂度，减少IO吞吐量，同时可以提升多面体数据访问、渲染效率。
2.4试点现状与总结 第一，试点移交流程：电网三维数字化，可以建立电网三维信息模型，从前期设计、建设环节，将数据移交至运行环节，实现数据管理与应用功能。过程包含移交设计数据、审核数据、管理数据、共享与展示数据等，同时可以提供数据共享、服务接口，有效加强数据共享服务，防止出现信息孤岛现象。在电网工程移交流程，涉及到数据手机、移交与审核，同时要做好发布管理与共享展示。移交工程数据资料，遵循标准化移交规范，准确移交成果数据。利用三维建模、三维设计、倾斜摄影、激光扫描等方式，注重电网工程设计方案、设备设施建模。遵循移交规范，围绕三维移交成果，做好成果审核与质量检查。确保审核合格后，做好数字化存储与管理，检核输变电工程、数字化信息模型。第二，试点移交现状：在项目试点期间，电网三维数字化平台，落实三维设计与移交规范，做好三维设计标准教育与宣传，确保设计单位、建设单位，可以深入理解和执行三维设计标准。下属各单位，移交试点工程三维数字化。按照相关统计可知，南方五省计划移交电网工程40个，现移交工程共计35个，总移交率为87.5%。第三，总结试点情况：电网三维数字化平台，在设计环节、施工环节，可以集中化管理设计成果资料，共享设计成果。利用数字化、三维可视化方式，对电网工程三维设计成果资料进行存储与发布，在输变电工程建设中，可以实现三维设计成果应用，对工程评审、基建施工、生产管控予以服务。在试点单位，建设电网三维数字化平台，可以完成基本目标：首先，围绕电网工程数字化，建立统一化规范与标准;其次，确定三维数字化移交方案，理清二维GIS移交方案不不清晰问题;再者，设计成果三维数字化表达;通过走廊三维数字沙盘，开展施工现场调查、辅助设计检查，以此提升工程设计与评审准确性与直观性。同时，建立电网工程三维可视化资产，实现资产管理、生产运营的数据共享服务。最后， 电网三维数字化应用，从设计环节、施工环节、竣工环节，可以有效积累工程数据，实现三维数字化管理与展示，同时为后期运行监管提供优质服务。在试点应用过程中，应当提出各项解决问题：第一，运电网改造、配电网工程移交，必须明确标准范围。同时对移交应用业务予以规范。三维移交平台，仅支持增量移交;第二，注重移交流程梳理与规范，细化竣工环节数据来源。第三，生产系统对接台账方案，细化系统业务流程中的职责问题。
三、结束语
综上所述，建设电网三维数字化平台，通过云计算技术、大数据技术、物联网技术，优化电网工程设计与施工，集中化管理三维数字化，共享设计成果。共享共用资源，通过一体化理念，提升基建数字化水平，共享共用功能服务、数据资源，积累影像、地形等基础地理数据。落实档案查询发布功能、空间分析功能，实时共享空间数据，为信息化项目实施打好基础。加大多层次、多方向业务支撑流，合理应用三维数字化，以此展示出二维、三维融合价值，满足三维信息获取需求。同时建设可视化展示系统，实行可视化管理。
参 考 文 献
[1]楊漾，敖知琪，刘佳，陈若，江瑾.面向数字电网的基于容器技术的边缘计算数据处理机制[J].南方电网技术：2021，02（33）：5-6.
[2]陈丰.发挥大数据价值，支撑数字化转型——南方电网公司数字电网建设探索与实践[J].软件和集成电路，2021，25（05）：61-62.
[3]李金保，刘晓蒙，叶青，谭晓天.三维数字化设计在变电站建设中的管理应用研究[J].中国管理信息化，2019，22（18）：82-83.
[4]高扬，贺兴，艾芊.基于数字孪生驱动的智慧微电网多智能体协调优化控制策略[J].电网技术：2021，03（14）：9-10.
[5]范江东，高瞻，郑逸林，陈达强.电网现代智慧供应链数字物流体系构建要素、演化及其实践[J].物流技术，2021，40（02）：102-109.
[6]文江海，尚福瑞.基于电网资产统一身份编码的基建数字化移交信息管理平台建设及应用[J].电力设备管理，2021，10（01）：153-154.
[7]李洪江，杨永昆，冉启鹏.基于数字化虚拟推演的电网建设过程三维可视化研究[J].机械与电子，2020，38（08）：33-37.
【关键词】 三维全景 電网数字化建设 研究应用
近年来，关于建设网络强国的进程加快，以新型数字技术为代表，全面促进电网数字化转型。国网企业发展中，注重输变电三维设计、工程数据中心建设。为了积极响应数字电网要求，提升工程技术与管理效果，建立高度统一数据规范，应当制定电网建设方案。按照数据模型标准，共享电网资源数据库，保障数据权威性与唯一性。建设电网三维数字化应用性，需要应用可视化技术、信息化技术，集中管理电网工程设计与施工。
一、三维全景电网技术
1.1空间数据组织与管理
海量空间数据，多是高分辨影响、数字高程模型。为了确保显示精度，在绘制三维地图场景时，应用金字塔结构合理分层影响。金字塔模型属于多层次模型，在建设金字塔模型时，将原始影像放置在金字塔地层，在原始像素上做好采样，从而生成第二层，做好分块处理，以此形成金字塔结构。从上述结构可知，金字塔明显特征在于数据分辨率，层次数据量持续减少。当场景范围比较小时，秩序对高分辨率进行加载，提升三维场景绘制效率。通过四叉树索引方式，刻意提升空间查询效率。为了提升系统运行效率，需要应用视点技术实现。
1.2电网设备高精建模与渲染
对于电网设备来说，具备较高三维可视化程度，按照杆塔与变电站设备建模。高精建模期间，划分为杆塔建模、变电站建模、绝缘子建模。杆塔建模，涉及到杆塔明细表、基础配置表、结构图等。绝缘子资料包含绝缘子设备图;变电站建模，涉及到电气主接线图、总平面布设图、电压登记配电装置间隔图。当前，三维建模格式多为3DS格式，利用格式转换方式，可以在系统中实行三维渲染，加强三维展示效果。
1.3电网业务数据一体化整合
当前，电力企业部门业务数据，以独立方式为主，数据管理难度大。因此，建设数据中心，优化整合业务系统数据，不仅可以简化数据管理，还可以查询数据，共享数据资源。建立数据中心，分析业务系统数据，获取共享数据源，同时可以将业务系统数据传输至数据中心，优化整合业务数据。为了提升数据访问效率，保障系统稳定性，需要做好数据中心服务器热备。
1.4空间信息与数据融合
长期以来，业务数据表达以文字、表格方式为主，无法体现出数据直观性与空间性。三维全景电网技术，可以借助电网空间信息、业务数据关系，实现二者融合发展。密切观察电网工程空间位置。技术人员利用电网设备模型，能够对业务信息进行查询与管理。空间信息与业务数据融合，为电网规划决策提供依据。
二、电网三维数字化建设方案
2.1方案架构
电网三维数字化平台架构，可以划分为数据访问层、数据管理层、基础设施层。应用服务层等，同时包含信息安全防护体系、信息化标准体系。图1为三维数字化平台架构。应用层、应用服务层、数据访问层、用户层相互分离，可以有效扩展系统。通过大数据技术、三维数字化技术、物联网技术，可以移交接收输变电工程成果，同时做好集中化管理、三维可视化应用，实现数据共享，从根本上促进输变电工程数据体系建设，同时为输变电工程数据提供支持，实行全生命周期管理。服务器端，能够存储和发布电网设计成果数据，利用网页形式，确保客户端访问获取可视化场景、功能深化应用。执行数据管理、数据应用功能，可以集中化管理电网数据设计成果，持续积累工程数字资产，共享数据信息，以免产生“信息孤岛”现象。在发展过程中，可以为电网工程检核、生产指挥推广，提供三维可视化服务、数据支撑服务，有效支持数字电网工程建设。
2.2整体功能
电网三维数字化平台，功能模块划分如下：数据传输工具、移交进度管理、地理空间数据、电网项目管理，三维数字化平台、成果共享服务等。
2.3关键技术与实现
第一，地理信息系统、综合基础信息平台：通过遥感数据获取平台，可以采集基础地理影像，建立数字高程模型，纠正和配准遥感影像，科学处理影像数据。按照空间四叉树原理，搭建空间数据金字塔，建设高效索引机制，通过瓦片文件方式，存储和管理数据信息。第二，建设层级电网：地理信息数据丰富，可以将电力设备模型纳入到库中，包括防震锤、间隔棒、绝缘子串、杆塔与变电站。遵循业务逻辑关系，通过回路单位，组织层级电网明细入库，初步检测、提示和校验不合理数据。通过电力引擎渠道，建设三维电网成果。建设电网成果后，注重成果优化处理，建立动态导线索引、优化多细节层次。第三，建立动态导线：为了确保电网成果加载、渲染效率，通过多元技术与算法，创建和渲染导线，以此达到实际应用效果。涉及到以下内容：首先，四叉树动态索引：针对参数化模型，实行四叉树动态索引与创建，包括导线、隧道、电缆工井、电缆线路等，同时按照尺度范围，对数据进行瓦片分块。在三维场景中，采用实时窗口调动方式，实现渲染和加载，维护三维场景稳定性。其次，悬链线算法：在送电线路中，受到导线刚性影响后，邻近杆塔间导线，出现明显弧垂问题，从而形成弧线。合理选择弧垂公式，关注电线应力误差、电线交叉跨越物间距误差问题。再者，贝塞尔曲线插值算法：确保导线弧度流畅性、渲染效果。第四，多细节层次渲染技术：多细节层次渲染，可以将原始多面体，建立为面片模型，按照距离有尺寸，剔除算法、三角面数量恒定算法。同时联合网格简化算法、材质合并算法。共享集合数据块间、纹理块间，减少面片结构拓扑片、结构面数量，避免影响视觉效果，降低数据复杂度，减少IO吞吐量，同时可以提升多面体数据访问、渲染效率。
2.4试点现状与总结 第一，试点移交流程：电网三维数字化，可以建立电网三维信息模型，从前期设计、建设环节，将数据移交至运行环节，实现数据管理与应用功能。过程包含移交设计数据、审核数据、管理数据、共享与展示数据等，同时可以提供数据共享、服务接口，有效加强数据共享服务，防止出现信息孤岛现象。在电网工程移交流程，涉及到数据手机、移交与审核，同时要做好发布管理与共享展示。移交工程数据资料，遵循标准化移交规范，准确移交成果数据。利用三维建模、三维设计、倾斜摄影、激光扫描等方式，注重电网工程设计方案、设备设施建模。遵循移交规范，围绕三维移交成果，做好成果审核与质量检查。确保审核合格后，做好数字化存储与管理，检核输变电工程、数字化信息模型。第二，试点移交现状：在项目试点期间，电网三维数字化平台，落实三维设计与移交规范，做好三维设计标准教育与宣传，确保设计单位、建设单位，可以深入理解和执行三维设计标准。下属各单位，移交试点工程三维数字化。按照相关统计可知，南方五省计划移交电网工程40个，现移交工程共计35个，总移交率为87.5%。第三，总结试点情况：电网三维数字化平台，在设计环节、施工环节，可以集中化管理设计成果资料，共享设计成果。利用数字化、三维可视化方式，对电网工程三维设计成果资料进行存储与发布，在输变电工程建设中，可以实现三维设计成果应用，对工程评审、基建施工、生产管控予以服务。在试点单位，建设电网三维数字化平台，可以完成基本目标：首先，围绕电网工程数字化，建立统一化规范与标准;其次，确定三维数字化移交方案，理清二维GIS移交方案不不清晰问题;再者，设计成果三维数字化表达;通过走廊三维数字沙盘，开展施工现场调查、辅助设计检查，以此提升工程设计与评审准确性与直观性。同时，建立电网工程三维可视化资产，实现资产管理、生产运营的数据共享服务。最后， 电网三维数字化应用，从设计环节、施工环节、竣工环节，可以有效积累工程数据，实现三维数字化管理与展示，同时为后期运行监管提供优质服务。在试点应用过程中，应当提出各项解决问题：第一，运电网改造、配电网工程移交，必须明确标准范围。同时对移交应用业务予以规范。三维移交平台，仅支持增量移交;第二，注重移交流程梳理与规范，细化竣工环节数据来源。第三，生产系统对接台账方案，细化系统业务流程中的职责问题。
三、结束语
综上所述，建设电网三维数字化平台，通过云计算技术、大数据技术、物联网技术，优化电网工程设计与施工，集中化管理三维数字化，共享设计成果。共享共用资源，通过一体化理念，提升基建数字化水平，共享共用功能服务、数据资源，积累影像、地形等基础地理数据。落实档案查询发布功能、空间分析功能，实时共享空间数据，为信息化项目实施打好基础。加大多层次、多方向业务支撑流，合理应用三维数字化，以此展示出二维、三维融合价值，满足三维信息获取需求。同时建设可视化展示系统，实行可视化管理。
参 考 文 献
[1]楊漾，敖知琪，刘佳，陈若，江瑾.面向数字电网的基于容器技术的边缘计算数据处理机制[J].南方电网技术：2021，02（33）：5-6.
[2]陈丰.发挥大数据价值，支撑数字化转型——南方电网公司数字电网建设探索与实践[J].软件和集成电路，2021，25（05）：61-62.
[3]李金保，刘晓蒙，叶青，谭晓天.三维数字化设计在变电站建设中的管理应用研究[J].中国管理信息化，2019，22（18）：82-83.
[4]高扬，贺兴，艾芊.基于数字孪生驱动的智慧微电网多智能体协调优化控制策略[J].电网技术：2021，03（14）：9-10.
[5]范江东，高瞻，郑逸林，陈达强.电网现代智慧供应链数字物流体系构建要素、演化及其实践[J].物流技术，2021，40（02）：102-109.
[6]文江海，尚福瑞.基于电网资产统一身份编码的基建数字化移交信息管理平台建设及应用[J].电力设备管理，2021，10（01）：153-154.
[7]李洪江，杨永昆，冉启鹏.基于数字化虚拟推演的电网建设过程三维可视化研究[J].机械与电子，2020，38（08）：33-37.