三維設計在風電場變電站設計中的應用

周硯 劉吳天 劉濤

摘要：隨著信息技術發展，三維技術在設計行業發揮著越來越重要的作用，不但提升了設計的效率，而且還確保了設計的質量。而三維設計技術在風電場變電站設計中的應用，成功的解決了傳統二維設計技術存在的問題，彌補了二維技術設計存在的應對交叉干擾的不足，為變電站設計發展起到了積極的推動作用。本文主要論述了風電場變電站三維設計的主要平臺，同時對三維設計技術在風電場變電站設計中的運用作出了全面分析。

關鍵詞：三維設計技術;風電場變電站設計;主要平臺;應用分析

引言

縱觀我國變電站設計工程發展史，歷經了圖版制圖、計算機制圖和計算機輔助設計三個重要階段。信息技術發展踵事增華，計算機技術輔助變電站設計的廣度和深度一波才動萬波隨。一方面，工程模型上二維模型正逐步向實體模型開始過渡，另一方面，設計信息的傳遞日趨便捷，逐步顯現出跨專業，多平臺的合作。最近科學技術的發展，三維數字化設計技術逐漸被應用在風電場變電站設計工作中。

1風電場變電站數字化三維設計的常見技術平臺分析

當前世界的信息化軟件技術不斷發展，特別是在電力勘察以及設計等方面，有著更加廣泛的數字化運用，因此在信息化的基礎上，運用智能化的三維設計平臺，能夠幫助在變電站在設計過程中解決一些實際問題，在設計與作業的推進上有著流程優化的積極作用，而且也能夠將前端設計逐漸轉移到系統方案的設計中，把相關的數據融合到信息化軟件平臺里，有效提升整個風電場變電站設計效率。在傳統的信息化平臺的支持下，如何運用更標準化的數據模型以及相關的信息化計算能力，對于風電場變電站的設計進一步輔助是需要將相關數據錄入到軟件中并且借助數字化的三維設計軟件，把整體設計的流程變得更加簡潔，這樣能夠把傳統的電力勘察與設計繁瑣的人力過程進行優化，能夠優化人力資源以及其他的配套設計資源，讓數字化三維設計平臺真正能夠帶動整體變電站設計的技術革命。由此可見，在數字化三維設計技術應用到變電站的設計過程中，重點還是在于對軟件平臺的應用，特別是以知識管理的信息化系統為基礎，借助大數據以及信息化的計算平臺，把信息化的建模技術應用到變電站的設計過程中，把整個工程的生命周期控制進行構建。針對這一問題，如何運用好數字化的三維設計技術，把相關的服務鏈條進行拓展，才能夠幫助生產企業與設計企業進行銜接，從而促進風電場變電站設計的有效升級。

2數字化三維設計技術在風電場變電站中的發展情況

快速發展的是數字化三維設計技術和手段逐漸引起電力行業的重視，針對于數字化三維設計技術，電網行業對其提出了更嚴謹的要求。在2016年，電網行業就明確提出了數字化三維設計推廣計劃，并且積極推動工程數據中心建設，要求在變電站設計工程中，要創新的運用數字化三維設計技術，有計劃有目標的建設工程數據中心。在2017年的時候，又在全國展開了關于數字化三維設計技術的調研活動，活動包括書面調查和實地調查兩種方式，深入探究和理順了在當前時代背景下施工單位、電力企業、設計部門對數字化三維設計技術的運用和需求。為了適用我國電力行業的發展局勢，部分設計單位逐漸開始轉型，在這個過程中融合了設計資源、建造資源、采購資源以及運維環節資源，滿足設計單位的基本業務需求，也提高了設計單位的設計水平，拓展延伸了設計單位的服務范圍。

3三維設計在風電場變電站設計中的應用

3.1創建三維模型庫

三維模型庫的創建主要針對支架模型與設備模型，而當前這兩種模型又構成了元件模型。因此在三維設計過程中，元件建模是三維設計工作開展的初始環節，而三維設計方案的整體質量，在很大程度上決定著元件建模的水平。在確保三維布置校檢有效性的前提下，設計人員需要結合實際情況，不斷簡化元件信息。而元件模型是否合理，嚴重影響著三維設計的是否流暢，同時對于后續工作的開展具有一定的直接性影響。基于支架模型與設備模型而言，設備建模難度相對較高。一般情況下，要想實現設備模型創建達到預期效果，則需要設備供應商提供指定的文件格式，或者提供較為完善的三維模型。同時要確保模型的繪制比例達標。此外，設備供應商要為其模型質量負責。

在創建模型的過程當中，設備模型的命名要嚴格執行相關標準規定，不可出現較為隨意化的情況。相對于三維數字模型命名而言，其命名具備唯一性、準確性、以及合理性等特點。而當前這種命名方式主要是為了方便識別，以及對其進行一些列的管理。同時，三維數字模型的命名還可以使用數字、字母、下劃線等。此外，創建模型庫的過程中，設計人員需要簡化模型的幾何細節，以此來節約模型庫的存儲空間。而簡化模型幾何細節需要遵循以下原則：（1）模型的簡化，主要為了方便識別或者繪圖，不得產生過多的歧義。（2）充分保證模型自身功能表達不會受到影響，并且也不會對其基本結構造成不良影響。（3）不得對模型裝配造成影響。

3.2三維建模深度要求

若想實現三維設計，則需要預先對建模深度進行深入研究。建模深度不但影響著三維設計的進度與工作量，而且還關系到三維設計的總體質量及效率。電氣設備作為變電站的核心設備，需要對其模型的建模深度、建模精度等作出明確的規定，以此為三維設計人員開展相關工作提供保障。

4三維軟件的實用性分析

4.1BenfleySubstalion軟件的特點

BentleySubstation軟件是專用于變電站集成電氣和結構設計的三維軟件，具有創建物料清單、執行沖突檢測、間距檢測等功能，其最突出的優點是實現了分布式工程設計。變電站的設計通常涉及到如電氣一次、二次、土建等多個不同的專業，方案的修改會帶來大量的專業間協調工作，Bentley通過ProjectWise組件為工程內容管理和團隊協作提供了很好的支持，并實現了變電站設計工作流的概念。

4.2Microstalion軟件的特點

Mierostation軟件自身帶有三維渲染功能。在完成三維設計工作之后，能夠將其整體渲染效果和三維動畫輸出，從而就能夠較為真實的看到變電站全景。需要注意的是，選擇的模型必須是設計人員之間建立好的、無任何差錯的模型，將其作為藍本，從而實現效果圖或者是動畫的制作，這一功能使得相關人員能夠看到變電站建成之后的效果。對于需要細展示細節的部位，設計人員通過Microstation軟件中的內置功能就能夠實現。

Microstation軟件便于實現數據對接。在傳統設計下的工程信息主要體現在圖樣上，通常都是通過文檔或者是圖樣的方式移交給運行單位。每類信息都被存儲在不同的文檔或者圖樣中，信息之間沒有實現有效關聯，給檢驗工作帶來諸多困難。經常出現一個消息在其他文檔或圖樣中出現的情況。Microstation軟件以工程設施作為對象，每一臺設備模型都有獨立的帶標識碼，三維模型將標識碼作為線索，與數字化網絡平臺自動相互關聯，形成模型與工程數據的統一。

結語

在風電場變電站的設計過程中，對信息化的三維設計技術進行綜合運用，需要運用協同設計的理念，對相關的設計數據進行綜合，從而對于工程數據庫所支撐的各種數據模型進行綜合剖析，保障設計生命周期中對于整個設計流程的有效把控。在未來這種設計的優化必須是由專業的設計軟件進行處理，因此對于設計人員也提出了更高的要求，必須要善于運用這些相關的數據庫，對模型相關的資源進行直接計算與校驗，通過對材料的分析與統計等，推動變電站設計不斷的優化。