基于三維模塊化設計下的智能變電站設計

房嶺鋒

(國網上海市電力公司，上海 200122)

1 智能變電站設計現狀

近年來，我國各單位和電力研究所都已經開始引進三維設計系統和三維設計軟件，并且取得了一定的成果，有效降低了智能變電站設計的成本。但現在還處于由二維平面設計向三維設計的過渡時期，目前對于能夠熟練使用三維設計軟件且能獨立完成電力系統設計的人才還非常欠缺。現在的三維設計軟件雖然可以實現變電站設計的大多數功能，但都還存在一些問題，如智能化程度不夠、效率不高、與技經等專業軟件接口較少等[1-2]。

2 三維模塊化設計

三維設計是設計本身從平面走向立體的一種新方式，同樣也是二維設計的一種新發展方向。同時，三維平面設計的發展也是基于當前設計本身的立體化、仿真化的需求。三維平面設計是實施的過程中，主要通過3DMAX、CAD等軟件，綜合使用建模、渲染等方式，以此來取得設計本身的效果。三維模塊化設計是實施過程中的一種設計方式，按照設計的需求，可生成不同的設計指令，按照不同的模塊和指令進行劃分，并在相應程序的開展過程中，通過程序之間的作用實施設計，最終輸出設計的成果。三維模塊化設計的優點如下。

(1)三維模塊化設計可以實現設計人員之間的高效協同、精確設計的最終目標，完成智能變電站三維可視化和信息一體化。

(2)三維設計是基于空間概念的設計，比二維平面設計的內容更加豐富、更加真實，也更加符合人們的視覺需求特點。它的可視化程度高，也更加精確和直觀。業主能更清晰地明白設計意圖，減少項目前期溝通中的分歧和誤解[3]。

(3)三維設計中可以生成大量的幾何數據和屬性數據等，以及文檔和圖紙，它們之間均可以實現相互的關聯和整合，呈現出更為方便管理、計算和使用的特點。三維設計可以提高設計的質量，各專業在同一模型空間中開展設計，專業之間的協同合作的緊密度得到了大幅提高，可以有效避免傳統設計中多專業交叉碰撞的問題。另外三維設計不同于二維圖紙的視圖表達，它可以建立符合實際的三維模型，不論是設計范圍還是設計深度都可得到大幅地增加。

(4)三維設計軟件有自帶的碰撞檢查功能，可以自動檢驗變電站的基礎設備、電纜溝、預埋空間之間的碰撞檢查，并通過三維圖像設計展示其立體空間，可視化的效果很好。而且在智能變電站錯綜復雜的基礎設備布置方式下，可以很快速、直觀地發現問題。

(5)基于三維模塊化設計下的智能變電站設計，可以根據設計人員的需求，自動效驗不同電壓設備之間、設備與地面之間的距離是否滿足安全距離的需求。對于變電站的出線回路較多和各種接線錯綜復雜的情況下，且帶電設備的線路之間容易交叉的情況，三維設計不僅能提供360°全方位無死角的旋轉觀察，而且還能有效地降低設計周期，提高工作效率。

3 基于三維模塊化設計智能變電站的意義

在三維模塊化設計開展之前，智能變電站的設計是基于自身的任務流程單獨進行的，容易造成設計之間的關聯性不強，最終的合成效果甚至會出現問題。三維模塊化設計出現以后，各個設計師可以在共享平臺上進行設計，在設計過程中能夠對其他模塊內容進行充分結合，以此來保證最終設計的效果。如果在設計過程中出現設計契合性不高的問題，平臺就會對各個設計師進行提醒，以此來保證最終的設計效果。讓設計人員在進行現場施工之前發現問題，并及時發出修改通知，可以最大限度地減少損失。基于三維模塊化設計智能變電站的意義如圖1所示。

圖1 基于三維模塊化設計智能變電站的意義

三維模塊化設計逐漸改變了人們的制圖習慣。由之前的以圖紙為核心轉變為以數據為核心，以往圖紙文字里的信息需要由人為辨識轉變為信息模型里結構化數據到現在由計算機進行識別，將離散的電子化信息轉變為了可以統計分析的數據信息，并且將個人經驗教訓轉化為企業知識積累。為大數據分析、人工智能等的優化開展提供基礎數據的支撐[4]。相對于平面設計來說，三維設計在設計過程中打造出了“Z”軸，這也為設計師的設計測量提供了精準依托，便于設計人員對設計部分的實時把握，以此來保證最終的設計成果的精準性。從之前的圖紙只能顯示變電站平面，空間關系需要憑借人們自己想象，到現在可以按比例繪制空間關系，相當于將“變電站縮小后放到圖紙上”，更加的直觀，大大減小了各設計人員之間分析探討的難度，提高了合作的效率。

三維模塊化設計的實施也對原有效益的方式進行了調整，對設計工作的效率與質量進行了提升。在三維模塊化設計的過程中，平面設計中的重復性問題與無效性問題得以解決，對于立體內容中的相同點，只需要進行一次設計就可以多元化應用。此外，在設計過程中，一些原本由設計師來完成的編號、數據等，能夠在三維模塊化中直接生成，也減少了原有的設計工作體量進行減少[5]。將設計人員從各種瑣碎的事務中解放了出來，讓其可以將更多的精力投入到設計中來，使得最終的成品無論是在深度還是在精度上都能得到進一步地提升。使得工程從原來的粗放型效益模式轉變到了精細化的效益模式。

4 結語

三維模塊化設計以其先進的設計理念，契合了智能變電站的發展需求[6]。在智能變電站工程設計中，利用三維模塊化設計的空間特點，已經實現復雜的電纜線優化布置、管線布置、碰撞檢查、模擬施工、空間可視化展示等內容，但是如何通過三維模塊化設計手段，提高設計效率、提高產品質量，滿足人們日益增長的用電需求是現階段研究的重點。相信在這個科技發展越來越迅速的時代，基于三維模塊化設計下的智能變電站設計在不久的將來就能更適用于當下的方案。