三維設計技術在變電站設計中的運用

侯升旗++蘇耀國+趙雅媛++張沅

摘 要：本文分析了三維設計技術在變電站設計中的發展與運用，對比了現有變電站三維設計主要平臺，明確了變電站三維設計目標，進行了變電站三維設計最終的成果展示，有力證明了三維設計技術在變電站設計中實效顯著，前景光明。

關鍵詞：三維設計技術 全專業設計協同 數字化移交

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）11（a）-0023-02

1 三維設計技術發展背景與基礎

隨著全球計算機軟件高效化、智能化的推進方向，電力勘察設計行業的信息化也在持續發展，基于信息化智能三維設計平臺的作業模式，極大優化了設計作業流程，使得設計重點從布置設計前移到系統方案設計，繁瑣的數據建模工作在系統方案設計前已經完成，借助不斷積累完善的標準化數據模型庫和強大的自動計算分析設計功能，使得設計方式變得更加簡潔，這將會對傳統電力設計生產的設計校審制度和人力資源結構帶來變革，以數字化三維設計平臺引領設計行業第二次革命，以實現知識管理體系標準化，以數字化移交為手段，建立工程全生命周期服務盈利模式，拓展設計服務鏈和范圍，促進設計企業轉型升級。

2 變電站三維設計主要平臺介紹

2.1 博超STD平臺

博超STD平臺軟件最早是利用AutoCAD平臺開發的變電站三維設計軟件，目前已逐漸轉為利用Revit平臺開發的變電站三維設計軟件。由于Revit與CAD軟件均是由Autodesk公司開發的設計軟件，因此博超軟件的轉型開發速度較快，目前已能夠進行全面覆蓋電氣專業的三維設計，實現電氣主接線自動生成電氣總平面功能、自動剖切配電裝置斷面圖功能、防雷布置功能和安全凈距自動校驗功能等設計。土建各專業的功能在逐步完善過程中。博超STD平臺較其他同類型軟件在設計上更能體現技術平臺的系統性、信息流程的系統性、解決方案的系統性、在三維協同設計方面以面向對象的三維協同設計技術帶來解決方案的變革，以三維協同設計驅動整個變電設計流程并為后續的一切信息化系統提供數據基礎。

2.2 3Dmax軟件

3Dmax軟件是由Autodesk公司開發的三維造型、渲染和動畫制作軟件，操作界面簡單方便、視圖功能強大、渲染效果強、兼容性好、容易上手設計效率高。雖然之前說的博超STD平臺也開發出類似功能，但采用3Dmax軟件為設計完成的變電站三維圖紙制作效果圖和動畫漫游展示效果更佳。因此3Dmax軟件不作為實際工程設計的變電站三維軟件，而作為后期工具也有其重要價值。

2.3 Bentley軟件

Bentley軟件是美國Bentley公司開發的“二三維工程設計軟件”，主要用于建筑、公路橋梁、電力等行業。該軟件具有實體建模、多專業協同設計、實時三維碰撞檢查等特點。由于該在電氣行業中主要應用于水電設計，特別是水電站的結構設計，其電氣設計功能相對薄弱，變電站各專業設計功能簡單，沒有導線創建工具，缺少架構透視等主要設計功能，多個專業需要二次定制開發。

3 變電站三維設計目標

3.1 目標一：計算分析、繪圖一體化（一次輸入便可出圖，其他圖紙自動生成）

實現計算分析、繪圖一體化功能，一次性輸入數據便可出圖，其他圖紙可自動生成，大大節約了設計周期。

3.2 目標二：全專業設計協同

三維協同設計是通過內容管理平臺的管理，建立標準的工程目錄管理結構層次，制定文件檔案及模型的命名、存放位置等規則，將參與同一個項目的所有人員進行權限分配，按設定的工作流開展設計。

所有項目人員在同一個整體模型下，即同一個數據庫支撐，一次輸入多次利用數據。每個人員只對自己負責部分的內容有讀、寫的權限，對其他的人員負責部分只有讀的權限。設計人員根據需要隨時隨地地以參考的方式將其他內容參考進自己設計的部分，以高效地、直觀地完成自己的設計，大大降低了本專業與其他專業發生沖突的可能性，進一步提高了設計質量。同時由于可方便地引入外專業的內容及直觀多方位的瀏覽，提高了溝通效率，進一步提高設計效率，為縮短設計時間提供了基礎。

協同設計改變了常規設計的串行設計模式為并行設計模式，可縮短項目的設計周期。

3.3 目標三：全專業三維設計

變電站設計中系統、通信、電氣一次、電氣二次、總圖、建筑、結構、給排水和暖通9個專業應有各自設計功能，滿足電力工業部電力規劃設計總院發布的《變電站初步設計內容深度規定》及國家電網公司發布的《國家電網公司輸變電工程施工圖設計內容深度規定》的深度要求。

3.4 目標四：數字化移交

以傳統方式進行數據、信息、資料的移交，工作量大、持續時間長，不能滿足工程建設過程中的信息化、智能化管理的要求，容易造成移交資料和內容的不全面，降低工程建設的整體管理水平。三維數字化移交是全新的、智能化的移交方式，通過建立統一的信息平臺、統一的數據約束規范、統一的數據接口規范，形成數據、成果向運行階段的整體移交。移交內容包括地理信息數據（高分辨率影像、數字高程模型、變電站地形地貌、基礎地理矢量數據、專題數據等）、三維設計模型及臺賬（變電站及桿塔三維模型及臺賬）、工程數據（電子化檔案、設計信息）等，通過以上數據輸出，以數據庫、軟件和規范文檔的形式進行提交。為運行管理單位管理信息化及智能化提供基礎數據。

4 變電站三維設計成果展示

以富平330kV變電站工程為例，通過應用三維協同設計工作模式，借助數字化信息模型、協同工作平臺、工作進度管理工具等手段，首次采用智能一次設備和層次化保護控制系統；首次全站兩級電壓均采用支持型管型母線和多個新型技術；在確保工程設計質量的同時實現了變電站三維設計目標，提高設計效率與自動化程度。

利用Revit數據建模平臺進行統一建模，在一個數據架構下進行開發集成，以STD軟件為主，融合各專業設計分析軟件，搭建全專業體系三維數字化協同設計平臺。實現數據橫向縱向貫通，連續性傳遞，多專業協同設計及數字化移交，實現一體化和量化管理，支撐變電站設計、采購、施工、運維直至退役的全生命周期管理理念。

5 結語

變電站三維設計技術隨著信息化科技發展，在不斷的完善過程之中，可以預見，不久的將來，全專業三維協同設計、一體化管理模式將是變電站設計未來發展的方向，充分利用一體化三維平臺協同設計優勢和特點，能有效減少和降低平臺底層設計人員數量、勞動強度和技能水平要求，有利于設計企業對高層次重點和核心人才培養，提高設計企業核心競爭力。通過智能變電站三維設計可提供可視化、精細化的三維設計圖紙成果，滿足業主、用戶三維數字化移交技術要求，進一步擴大和延伸設計服務及市場，為智能電網、全壽命周期管理提供三維數字化、智能化管理平臺建設奠定堅實基礎。

參考文獻

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