三維設計技術(shù)在變電站設計中的運用

侯升旗++蘇耀國+趙雅媛++張沅

摘 要：本文分析了三維設計技術(shù)在變電站設計中的發(fā)展與運用，對比了現(xiàn)有變電站三維設計主要平臺，明確了變電站三維設計目標，進行了變電站三維設計最終的成果展示，有力證明了三維設計技術(shù)在變電站設計中實效顯著，前景光明。

關(guān)鍵詞：三維設計技術(shù) 全專業(yè)設計協(xié)同 數(shù)字化移交

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）11（a）-0023-02

1 三維設計技術(shù)發(fā)展背景與基礎(chǔ)

隨著全球計算機軟件高效化、智能化的推進方向，電力勘察設計行業(yè)的信息化也在持續(xù)發(fā)展，基于信息化智能三維設計平臺的作業(yè)模式，極大優(yōu)化了設計作業(yè)流程，使得設計重點從布置設計前移到系統(tǒng)方案設計，繁瑣的數(shù)據(jù)建模工作在系統(tǒng)方案設計前已經(jīng)完成，借助不斷積累完善的標準化數(shù)據(jù)模型庫和強大的自動計算分析設計功能，使得設計方式變得更加簡潔，這將會對傳統(tǒng)電力設計生產(chǎn)的設計校審制度和人力資源結(jié)構(gòu)帶來變革，以數(shù)字化三維設計平臺引領(lǐng)設計行業(yè)第二次革命，以實現(xiàn)知識管理體系標準化，以數(shù)字化移交為手段，建立工程全生命周期服務盈利模式，拓展設計服務鏈和范圍，促進設計企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

2 變電站三維設計主要平臺介紹

2.1 博超STD平臺

博超STD平臺軟件最早是利用AutoCAD平臺開發(fā)的變電站三維設計軟件，目前已逐漸轉(zhuǎn)為利用Revit平臺開發(fā)的變電站三維設計軟件。由于Revit與CAD軟件均是由Autodesk公司開發(fā)的設計軟件，因此博超軟件的轉(zhuǎn)型開發(fā)速度較快，目前已能夠進行全面覆蓋電氣專業(yè)的三維設計，實現(xiàn)電氣主接線自動生成電氣總平面功能、自動剖切配電裝置斷面圖功能、防雷布置功能和安全凈距自動校驗功能等設計。土建各專業(yè)的功能在逐步完善過程中。博超STD平臺較其他同類型軟件在設計上更能體現(xiàn)技術(shù)平臺的系統(tǒng)性、信息流程的系統(tǒng)性、解決方案的系統(tǒng)性、在三維協(xié)同設計方面以面向?qū)ο蟮娜S協(xié)同設計技術(shù)帶來解決方案的變革，以三維協(xié)同設計驅(qū)動整個變電設計流程并為后續(xù)的一切信息化系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.2 3Dmax軟件

3Dmax軟件是由Autodesk公司開發(fā)的三維造型、渲染和動畫制作軟件，操作界面簡單方便、視圖功能強大、渲染效果強、兼容性好、容易上手設計效率高。雖然之前說的博超STD平臺也開發(fā)出類似功能，但采用3Dmax軟件為設計完成的變電站三維圖紙制作效果圖和動畫漫游展示效果更佳。因此3Dmax軟件不作為實際工程設計的變電站三維軟件，而作為后期工具也有其重要價值。

2.3 Bentley軟件

Bentley軟件是美國Bentley公司開發(fā)的“二三維工程設計軟件”，主要用于建筑、公路橋梁、電力等行業(yè)。該軟件具有實體建模、多專業(yè)協(xié)同設計、實時三維碰撞檢查等特點。由于該在電氣行業(yè)中主要應用于水電設計，特別是水電站的結(jié)構(gòu)設計，其電氣設計功能相對薄弱，變電站各專業(yè)設計功能簡單，沒有導線創(chuàng)建工具，缺少架構(gòu)透視等主要設計功能，多個專業(yè)需要二次定制開發(fā)。

3 變電站三維設計目標

3.1 目標一：計算分析、繪圖一體化（一次輸入便可出圖，其他圖紙自動生成）

實現(xiàn)計算分析、繪圖一體化功能，一次性輸入數(shù)據(jù)便可出圖，其他圖紙可自動生成，大大節(jié)約了設計周期。

3.2 目標二：全專業(yè)設計協(xié)同

三維協(xié)同設計是通過內(nèi)容管理平臺的管理，建立標準的工程目錄管理結(jié)構(gòu)層次，制定文件檔案及模型的命名、存放位置等規(guī)則，將參與同一個項目的所有人員進行權(quán)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(shù)據(jù)庫支撐，一次輸入多次利用數(shù)據(jù)。每個人員只對自己負責部分的內(nèi)容有讀、寫的權(quán)限，對其他的人員負責部分只有讀的權(quán)限。設計人員根據(jù)需要隨時隨地地以參考的方式將其他內(nèi)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(yè)與其他專業(yè)發(fā)生沖突的可能性，進一步提高了設計質(zhì)量。同時由于可方便地引入外專業(yè)的內(nèi)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(chǔ)。

協(xié)同設計改變了常規(guī)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。

3.3 目標三：全專業(yè)三維設計

變電站設計中系統(tǒng)、通信、電氣一次、電氣二次、總圖、建筑、結(jié)構(gòu)、給排水和暖通9個專業(yè)應有各自設計功能，滿足電力工業(yè)部電力規(guī)劃設計總院發(fā)布的《變電站初步設計內(nèi)容深度規(guī)定》及國家電網(wǎng)公司發(fā)布的《國家電網(wǎng)公司輸變電工程施工圖設計內(nèi)容深度規(guī)定》的深度要求。

3.4 目標四：數(shù)字化移交

以傳統(tǒng)方式進行數(shù)據(jù)、信息、資料的移交，工作量大、持續(xù)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(nèi)容的不全面，降低工程建設的整體管理水平。三維數(shù)字化移交是全新的、智能化的移交方式，通過建立統(tǒng)一的信息平臺、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)約束規(guī)范、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口規(guī)范，形成數(shù)據(jù)、成果向運行階段的整體移交。移交內(nèi)容包括地理信息數(shù)據(jù)（高分辨率影像、數(shù)字高程模型、變電站地形地貌、基礎(chǔ)地理矢量數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)（電子化檔案、設計信息）等，通過以上數(shù)據(jù)輸出，以數(shù)據(jù)庫、軟件和規(guī)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(chǔ)數(shù)據(jù)。

4 變電站三維設計成果展示

以富平330kV變電站工程為例，通過應用三維協(xié)同設計工作模式，借助數(shù)字化信息模型、協(xié)同工作平臺、工作進度管理工具等手段，首次采用智能一次設備和層次化保護控制系統(tǒng)；首次全站兩級電壓均采用支持型管型母線和多個新型技術(shù)；在確保工程設計質(zhì)量的同時實現(xiàn)了變電站三維設計目標，提高設計效率與自動化程度。

利用Revit數(shù)據(jù)建模平臺進行統(tǒng)一建模，在一個數(shù)據(jù)架構(gòu)下進行開發(fā)集成，以STD軟件為主，融合各專業(yè)設計分析軟件，搭建全專業(yè)體系三維數(shù)字化協(xié)同設計平臺。實現(xiàn)數(shù)據(jù)橫向縱向貫通，連續(xù)性傳遞，多專業(yè)協(xié)同設計及數(shù)字化移交，實現(xiàn)一體化和量化管理，支撐變電站設計、采購、施工、運維直至退役的全生命周期管理理念。

5 結(jié)語

變電站三維設計技術(shù)隨著信息化科技發(fā)展，在不斷的完善過程之中，可以預見，不久的將來，全專業(yè)三維協(xié)同設計、一體化管理模式將是變電站設計未來發(fā)展的方向，充分利用一體化三維平臺協(xié)同設計優(yōu)勢和特點，能有效減少和降低平臺底層設計人員數(shù)量、勞動強度和技能水平要求，有利于設計企業(yè)對高層次重點和核心人才培養(yǎng)，提高設計企業(yè)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(yè)主、用戶三維數(shù)字化移交技術(shù)要求，進一步擴大和延伸設計服務及市場，為智能電網(wǎng)、全壽命周期管理提供三維數(shù)字化、智能化管理平臺建設奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻

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