“基于Bentley平臺500kV變電站三維數字化設計”初探

王國珍 周鵬

（江西省電力設計院江西南昌 330096）

“基于Bentley平臺500kV變電站三維數字化設計”初探

王國珍 周鵬

（江西省電力設計院江西南昌 330096）

1 三維數字化設計目的及背景

隨著信息化技術的不斷發展，三維設計系統應運而生，三維設計手段已逐步進入到了各個傳統設計領域，如電力、石化、建筑等，成為國內外高水平工程公司在工程設計、工程管理及實施階段的重要輔助手段。三維設計技術打破傳統二維平面繪圖設計的概念，在三維空間進行工程設計，建立與施工現場一一對應的實體模型。體現了三維設計超前的設計思想和質量檢測，也成為國際大型工程公司進入國際市場參與競爭的準入保證。

目前，我國電力行業主要設計單位已廣泛引進了三維設計系統。三維設計已逐步進入變電站設計領域，并已經引起各大設計院的重視。國內各大設計院，如中南院、西北院、華北院、福建院等都已引進了三維設計軟件，開始了革新變電站設計手段的嘗試。

針對PDS、PDMS、Plant Space軟件在變電站三維設計應用存在諸多缺點，Bentley推出了Substation變電設計解決方案，國內博超軟件推出了Istation三維變電設計軟件，這兩個面向變電三維設計的軟件在國內各設計院都已有不少客戶，此外也有部分設計院繼續沿用PDMS等進行變電三維設計。

主要研究內容：將500kV變電工程設計所涉及的主要專業軟件（如電氣專業軟件、土建專業建筑及分析軟件等）集成在變電工程一體化設計平臺上，實現在施工圖設計工程中的規劃、系統設計、計算、分析、建模、布置、詳圖設計、效果圖制作、移交等全過程、全專業、全工程應用。

研究方法：依托某個500kV變電站新建工程（施工圖階段），使用Substation軟件，完成電氣一次建模、計算、校驗及二維出圖，同時形成三維展示模型；使用BRCM及Promis.e軟件，完成電纜橋架及二次系統原理設計；使用Aecosim土建專業軟件對場地，建筑，排水及構架進行三維可視化設計。

預期目標：

（1）建立500kV變電站電氣設備的二維符號和三維模型。

（2）實現多專業三維可視化協同設計，碰撞檢查、安全距離校驗等在二維中不能實現的工作。

（3）主要設備材料的精確化統計。

2 三維數字化設計創新之處及社會經濟效益

2.1 創新之處

（1）變電工程各專業設計軟件集成在一體化變電設計平臺中，真正實現變電工程設計工程中專業與專業間及專業內部不同設計者之間協同設計。

（2）過去變電工程設計必須嚴格執行串形設計流程，采用一體化變電設計平臺后，各專業可部分并行設計，縮短設計周期。

（3）實現了結構分析軟件與AECOsim軟件無縫對接，即解決了以往土建專業重復建模，減少建模工作量，又解決了參與專業間配合用的可視化三維模型與結構分析模型可能不一致的問題。

（4）將項目團隊成員所涉及的工作空間和工作內容都托管在服務器上，利用Project Wise的目錄結構管理和權限控制機制技術，分級建立文件夾，對各文件夾按項目團隊成員的不同控制要求設置相應的讀、寫等訪問權限，由項目管理員快速完成項目團隊的工作部署。

（5）Bentley Project Wise將項目團隊成員集成在一個統一的工作平臺上，改變了傳統的分散的交流模式，實現信息的集中存儲與訪問，從而縮短信息交流時間，增強了信息的準確性和及時性，提高了項目團隊成員間協同工作的效率。

2.2 社會經濟效益

三維設計主要以數據庫為核心，以三維模型為依托，通過數據驅動模型，從二維到三維，再從三維到二維，完成設計過程。三維設計精準、直觀、高效，采用變電站三維設計，不僅可以提升設計手段，還可以在為業主提供設計成品的同時，提供一個可以終生儲存變電站設備數據的數字化平臺，包括工程設計數據、布置設計數據、材料數據、采購數據和運營維護數據等，為變電工程的后期維護和改造提供方便，為設計服務產業的延伸提供可能。

現有的三維設計模式，只要建好模型，在統一的定制環境下，三維模型通過動態剖切可以自動生成二維平斷面圖紙，同時可根據特定的搜索標準生成配套的材料統計表，滿足施工要求，在三維設計中，二維原理圖、三維模型的布置和二維平斷面圖均可以實時、動態、高效地關聯，當發生設計修改時，只需要在三維布置中進行調整，所有二維圖紙都會自動刷新，而不需要像以往二維出圖模式一樣張張圖紙修改，也不會出現漏改、圖紙不相對應的現象，大幅提高出圖效率和出圖質量。

數字化協同設計在設計優化、成本控制、施工管理以及項目的形象推廣等多個方面具有非常獨特的效果，其帶來的社會經濟效益明顯，社會影響力很大。我院數字化技術在促進企業數字化設計水平、增強企業核心競爭力、提高企業社會影響力以及開拓新的市場業務等方面具有突出貢獻。

3 三維數字化設計研究成果的應用前景

（1）將變電工程設計所涉及的各專業軟件（如各Bentley軟

件、PKPM軟件等）集成在變電工程一體化設計平臺上，實現在施工圖設計工程中的規劃、系統設計、計算、分析、建模、布置、詳圖設計、效果圖制作、移交等全過程、全專業、全工程應用。

（2）設計產品和設計過程的數字化移交，移交的是數字化信息模型及設計過程的所有信息和數據，為工廠全壽命周期管理打下良好基礎。

（3）數字化集成設計，實現全專業、全站模型的動態空間校驗和碰撞檢查，使常規設計過程中難以避免的設計差錯得以消滅，提高工程設計質量。

（4）在數字化集成設計平臺上，各專業間及專業內部不同設計者間協同設計，標準化流程化設計、二三維間聯動，PW豐富內容管理手段等，為設計企業提高工作效率。

4 進一步計劃、設想

本文僅對某一個500kV變電站施工圖階段開展了相關的三維數字化設計，在模型建設方面種類偏少，變電站布置形式較為單一，并不能全面的涵蓋電氣模型庫，變電站布置方案。下一步可結合其他不同類型工程，充實豐富電氣模型庫，變電站布置方案，建筑方案等，開發利用參數化手段建模方法，簡化復雜模型的建模方式，優化定制二維圖紙模板，提高直接由三維模型到二維圖紙的成品出圖率。

通過工程數字化設計，探索出適合變電工程數字化集成設計系統的設計流程，制定了相應專業的標準文件。

TM63

A

1673-0038（2015）47-0217-02

2015-9-10

王國珍（1985-），男，工程師，工學碩士，主要從事變電土建設計工作。

周鵬（1984-），男，工程師，工學碩士，主要從事變電土建設計工作。