三維信息模型在變電站構架設計軟件中的應用

黃煥鑫

摘要：信息化、智能化是發展的必然趨勢，而電網技術發展的方向也是智能電網，智能電網的建設與發展離不開設計，這就對變電站構架的設計提出了更高的要求，需要不斷優化設計。大量的設計基礎數據也需要通過先進的手段進行展示、存儲等，三維信息模型以先進的設計理念以及強大的數據庫功能為變電站構架設計提供了基礎和前提，從而推進智能電網建設，實現我國電網行業的可持續發展。

關鍵詞：三維信息模型;變電站構架;設計軟件;應用分析

引言

互聯網計算機的應用越來越普遍，這也為三維設計的發展提供了技術支持，能夠提高設計質量和設計效率。三維信息模型在變電站架構設計軟件中的應用能夠改變傳統設計方式的不足，使設計更加科學，而且可以避免出現與其他工程交叉設計的問題。因此，本文首先介紹三維信息模型在變電站構架設計軟件中的應用的背景以及三維軟件設計的特點，之后則重點分析三維信息模型在變電站構架設計軟件中的應用，不斷創新變電站構架設計方式和手段，從而提高變電站架構設計的高效性與科學性。

一、三維信息模型在變電站構架設計軟件中的應用的背景以及三維軟件設計的特點

1.1應用背景

信息化以及智能化的發展為推動了電網的智能化建設以及設計的三維化，使原有的設計理念和設計手段不斷創新，有效提高了設計的質量和效率，以滿足日益增長的用電需求。與此同時，隨著人們生活水平的提高，生產生活用電量也不斷增加，變電站作為輸配電系統的信息源以及執行終端，其重要性越來越突出，需要不斷利用新手斷完善變電站構架設計，從而實現自動化以及智能化發展。三維設計則以三維模型為依托，以數據庫為核心，實現了精準設計，也更加直觀高效，與傳統平面設計相比，三維模型設計可以有效提高設計的質量和效率，使變電站構架設計更加科學。三維模型設計的應用已經取得了一定的效果，其首先在發電廠的設計中應用和推廣并且取得了良好的效果，變電行業也在逐步應用三維模型設計。變電站構架設計軟件中應用三維模型設計可以提升設計手段，形成終生儲存變電站設備數據的數字化平臺，從而為后期的維護和改造工作提供了極大地便利，從而使變電站構架的設計更加科學。

1.2三維軟件設計的特點

三維軟件設計與傳統的平面設計相比最主要的特點有兩個即可操作性強以及可視性強，三維模型設計在變電站構架設計軟件中的應用不僅能夠提高設計的效率，還能夠提高設計的質量，使變電站的建設符合智能電網的發展需要以及日益增長的用電量需求。三維軟件設計的特點分析具體如下：一是有利于實現空間距離的直接測量，傳統的設計需要通過切換平面圖以及斷面圖的方式，不僅浪費時間，還容易出現錯誤，而三維模型設計則可以直接測量數據，大大節省了時間，而且也避免了人為差錯。二是避免了可能存在的設計誤差，傳統的平面設計使得各個管道之間的問題考慮不充分，可能會發生電氣設備與管道的碰撞問題，影響后期維護，而三維模型設計則可以避免這一問題，能夠進行任意角度的切換，實現設備與建筑之間的相對關系，設計考慮更全面合理。三是設計方案的使用性大大提高，通過使用標準設備型號庫等方式，明確設備的信息和屬性，每一條信息的新增或修改，模型更新后，平面圖紙也隨之更新。這樣為變電站的后續工作提供了極大地便利。

傳統的設計只能對變電站的建筑物和設備進行平面呈現，而三維設計則可以通過三維空間進行構建，能夠使變電站構架設計中所涉及的各個專業有效結合起來。一方面，相同的功能模塊，各個專業設計人員可以根據其負責的部分進行模擬，為之后的建設打下基礎;另一方面，協同設計的情況下，各個部門之間的信息能夠實現互聯互通，避免了信息溝通不暢的問題，便于及時進行設計方案的修改與完善。

二、三維模型設計在變電站構架設計軟件中的應用

三維模型設計在變電站構架設計軟件中的應用首先要了解工程的背景，之后才能夠根據實際情況進行三維設計軟件平臺的比選，選擇出最佳的設計軟件，之后就是進行三維建模、模型組裝、碰撞檢查，從而創建利用數據庫信息，初步實現二維、三維的貫通，并且順利完成三維數字化的移交工作，從而發揮三維模型設計在變電站構架設計軟件中的作用。

2.1工程背景

這一環節主要是分析工程的背景，了解變電站建設區域的環境，根據實際情況合理確定設計所需要的各項數據，進行三維建模。

2.2平臺比選

在確定了變電站工程的背景下要進行三維軟件平臺的比選。現階段，市面上有多個三維軟件平臺，而應用比較廣的還是PDMS平臺，這一平臺一般情況下是針對發電廠管道設計的，能夠高效地處理好變電工程中涉及到的龐雜的導線，而且并不需要專門的工具，僅僅通過彎曲的鋼管就可以，弧垂等不能滿足工程實際的擬合曲線。與此同時，Bentley公司的SUBSTATION三維設計平臺優勢明顯，與PDMS平臺相比其有專用的軟件進行具有弧度的導線設計，可擬合實際的弧度曲線，而且有專業的軟件用于帶電距離設計、防雷接地設計以及電纜敷設設計等，其更適合用于變電站構架設計。

2.3三維建模

平臺確定之后，就需要各個專業的工作人員有效配合進行三維建模工作，統一專業間的模型標準。一是要統一模型單位，便于不同部門之間信息的共享;二是要采用統一的坐標系，使Z軸正向朝上;三是各專業設備、材料模型在生成時應賦予合乎模型總體設計所規定的層次和顏色。;四是三維建模過程中一般應該采用基本體，比如圓柱等，減少復雜體以及不規則體的使用，而且要避免在建模過程中使用“開孔”或“切割”的操作

2.4模型組裝

在三維模型完成之后就需要進行模型組裝，這一環節有兩個注意事項，一是三維模型在進行組裝時一般按照專業組裝—區域組裝—總裝的順序進行;二是總裝模型是將各區域組裝模型按統一座標原點的位置進行布置，并連接各區域間接口。

2.5碰撞檢查

在進行模型組裝之后還需要進行硬碰撞檢查和軟碰撞檢查。一是硬碰撞檢查，這一檢查主要是看電氣設備與其他模型之間是否發生位置沖突，比如，電氣設備與土建結構的碰撞;電纜溝與水工等管道的碰撞等。二是軟碰撞檢查，這一檢查主要是進行帶電距離校驗，一般情況下會采用直接三維空間測量和軟碰撞相結合的辦法，分區域進行三維空間帶電距離校驗。

2.6創建、利用數據庫信息

創建、利用數據庫信息主要是從三個方面著手實現，第一，要將三維電氣模型賦予一定的屬性，一般包括生產廠家以及參數編碼等信息。第二，要結合工程的實際情況完善混凝土截面庫等。第三，初步定制了相關工程量的統計功能，由三維模型自動統計相關設備材料信息，以確保三維模型發生變化時，設備材料表以及其他信息可以實現同步更新。

2.7初步實現了二維、三維的貫通

通過Part Database數據庫建立二維符號和三維模型的關聯（Part Number），實現二維智能主接線與三維模型之間的數據貫通。之后則實現由三維剖切二維平、斷面圖。

2.8三維數字化移交

在完成三維模型設計之后要進行相關數據和材料的移交工作，一般情況下包括工程設計全過程中的各種批復文件、設計文件、圖紙以及技術規范書等，以PDF格式、三維文件以i-model格式進行移交，便于各主體通過Project Navigater軟件平臺進行相關信息的訪問，實現對工程技術數據、相關設計文件和設計資料的瀏覽、查詢，并可通過鏈接直接打開設計文件和設計資料。

三、結束語

綜上所述，隨著三維模型設計應用越來越廣泛，變電站構架設計軟件中采用三維模型設計勢在必行，這就需要采取一系列舉措完善三維模型設計在變電站構架設計軟件中的應用，從而確保設計的高效與高質量。