變電站設計中三維設計技術的運用研究

張磊

摘要：近年來，我國電力事業發展迅速，且較好地滿足了人們日益增長的用電需求。變電站作為電力系統中變化電壓以及接受、分配與控制電能的主要場所，對于電力運行的效率和安全具有重要影響。隨著信息化時代智能電網等全新觀念的不斷深入，對設計手段、設計理念也提出了更多新的要求。大量的設計基礎數據需要通過新的手段存儲、展示及分析，三維設計以立體的展示手段、強大的數據庫功能，契合了智能電網的發展需求。在變電站設計過程中采用三維設計技術，具有無可比擬的優勢，其設計不僅直觀生動，利于多個方面的有效協調配合。還能有效降低變電站設計的費用，壓縮工期，幫助做出更好地決策。在未來的變電站設計過程中，三維設計技術將是一個很好的發展趨勢，值得多加重視，所以本文就針對三維設計技術的變電站設計展開簡要探討。

關鍵詞：變電站設計；三維設計技術；運用研究

為了更好的滿足電力公司對于新建變電站全壽命周期管理的需求，電力設計由傳統二維設計轉變為三維數字化協同設計是有必要的。借助三維數字化設計平臺，解決了傳統二維設計僅依靠設計師的空間想象力和基本制圖技能完成空間設計的局限性，突出體現了使用三維數字化平臺后，對于變電站設計尤其是戶內變電站詳細布置方面的經濟性和合理性。在協同設計平臺中將專業間提資與協同設計平臺融合，保證設計人員的有效溝通，提高設計工作效率。

1、三維變電站設計的特點

三維設計技術，是以數據庫為基礎平臺，三維設計環境為基本的工作環境，三維模型為載體，對數據的處理是整個數字化三維設計工作的核心。變電數字化三維設計涉及變電設計工作的全部內容，面向于變電設計中的電氣、土建、結構、水暖、場地等專業。在設計過程中也要注意層次結構的劃分，便于在項目中對某一區域或系統進行調整和修改，同時也要考慮到后續項目中對某些模型的復用。項目的層次劃分和數據的完善情況也要考慮到后續數字化移交和智能變電站應用的需要，根據項目的實際情況進行微調。

2、變電站三維設計目標

2.1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。

2.2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。

3、變電站設計中三維設計技術的運用

三維設計軟件主要應用于變電站數字化三維設計，其主要特點是采用開放性網絡公共數據庫為底層，以二三維一體化設計為手段，軟件中內嵌通用計算，實現變電站在進行三維設計的同時，同步完成變電計算與施工圖的設計。作為智能電網的基礎，70%的數據都出自設計。

在整個設計過程中，可利用三維建模工具，從現有的目錄中選擇對象插入項目中，以數據驅動模型，模型的組件與數據庫連接，可提供組件的數據、符號以及與該部件相關聯的任何附屬套件的信息。在編輯過程中，繪圖軟件還有一定的自動糾錯功能，減少手工檢查的工作量，提高整體繪圖的準確性，這種模式減輕了修改和校審工作中的一部分工作量。數字化三維設計，利用了一個集成的部件數據庫，使用在項目中不同區域的元件能夠有相同的標識，并能夠在工作的不同階段進行快速的統計，并根據需要生成統計報告。還可以生成訂購單、工作量統計單等，為后續的統計工作提供相應數據。在完成布置設計后，可生成各種布置圖紙，單線圖、軸測圖、接線圖等，并且在生成的不同圖紙上，信息可以互通，選擇某個元件可以查到相關圖紙上同一個元件的信息。

對比常規的二維設計平臺，三維設計不僅在提升設計工作效率方面優勢明顯，還大大降低了設計出錯的概率，提升了工程設計質量。另一方面，三維設計雖然應用前景較好，但在工程具體應用過程中，還存在以下幾點不足。（1）國網公司設備模型庫不全，目前主要設備模型都有，但部分輔助設備，如主變壓器中性點設備、消弧線圈及保護測控等二次設備模型依然空缺。該部分模型的不統一必將造成各廠家及各設計人員建模型式的多樣化。（2）設備建模深度及技術要求仍需進一步明確，對建模的基本圖元沒有明確的說明。（3）各設計單位三維設計成果如何實現信息共享，工程竣工資料、三維設計移交的范圍、格式要求和深度還需進一步明確。

4、結束語

變電站設計中運用三維設計技術具有極大的發展前景，但是具體操作中還是存在很大的需要改進的空間，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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（作者單位：湖北省咸寧市豐源電力勘測設計有限公司）