变电工程数字化三维设计的深入应用

谭将军, ,段丽萍

摘要：随着现代技术的发展，设计活动与信息工具的联系越来越密切，以三维设计为中心的数字设计将是项目整个生命周期的中心。对变电站三维数字化设计中的各种应用模块及其范围进行了深入研究，分析了这些模块的好处，并考虑了进一步的发展，为应用程序的广泛传播提供了参考。

关键词：数字化；三维设计；变电工程；变电站；应用

前言

在中国，变电站项目经历了三个主要阶段:测绘、计算机制图和计算机辅助设计。随着信息技术的不断发展，计算机辅助设计变得更加深入和广泛。一方面，工程模型开始从二维模型过渡到实体模型，另一方面，传递和共享设计信息变得更加容易，从而逐步实现跨平台、跨规程的共同理解。最常见的三维数字技术的应用在一定程度上促进了变电站三维设计的发展和资源的有效利用。在这方面，必须分析这一技术的深入应用。

1变电工程数字化三维设计主要特点

在海量数据分析技术和数据库的支持下，项目载体逐步发展成为一个以信息为中心的信息模型。一旦平台的结构完全统一，就必须特别关注资金流动、工作流程和材料流动，最终实现资源信息共享，确保每个流程的顺利运行，并实现工程整合。其中，工程数字化的核心是以信息图形技术、数据库技术和网络技术为主要手段的数字三维设计，实现准确的工程设计，实现三维可视化和信息集成，并得到全体人员的协调与合作。这种方法与传统设计的不同之处在于，传统设计在描述设计图纸上的信息数据的同时，对这些数据进行了记录，从而在一定程度上造成了信息数据的分散。对于技术设计的各个阶段，只有技术人员才能收集和分析数据信息，以判断其数据的有效性。这不仅增加了工作人员的工作量，而且还导致信息和数据丢失，从而损害了完整性。采用这种技术将有助于避免传统技术的缺陷，确保统一管理数据信息，并在设计和技术建设过程中共享和使用各种类型的数据信息。主要特点有:(1)实现多专业三维协调设计，建立完整的站三维模型，实现智能主布线设计，三维智能布置，剖面提取，三维防雷接地，碰撞检测和电气距离检查，原则设计以实现全站仪的可视化、信息化和数字化。(2)建立数字交付系统，整合设计、施工、运行和维护，具备向数字系统传输数据和文件的条件，便利数字化信息在项目周期内的流动，打破信息孤岛，协助业主建立交付平台。

2变电工程数字化三维设计应用

2.1变电工程数字化三维设计平台建设

构建变电站三维数字设计平台，辅之以包含基本模型和标准化方案的大型网络数据库，实现电力、结构、建筑、通用地图等的协同设计，使用三维工具和智能数据关联机制在同一个子工作站项目中。变电站三维数字设计平台系统包括两个子系统:涵盖电气主设计、电气次设计、建筑设计、结构设计、供热、通风、电气液压设计、总平面设计等设计领域。例如，Bentley集成的变电站电气设计软件、AECOsimBD建筑设计软件、STAADpro结构设计软件、geopak站点设计软件等。如基于Bentley Microstation平台，工程项目的生命周期管理，以软件公司提供的三维设计软件介绍为基础，一方面消化吸收，充分利用软件本身的数字优势；另一方面，根据设计和施工图纸的深度要求，将根据专业进行深度模块化开发。许多专业方案目前都是以国际开发平台为基础的，例如Bentley变电站的电气设计软件，其操作方法和做法与大多数国家设计机构不一致，往往需要定制开发本地化软件。

2.2数据模型一体化

能够轻松、快速地对多维信息建模，并提供了极大的可扩展性。多维信息模型是数字化三维设计和变电站全生命周期管理的核心和基础。它以3d模型为基础，并载入有关设备和材料的基本资讯，例如数量、参数和技术规格、模型之间的从属关系、与外部环境的关系、时间关系等。其数字结果反映了其可扩展性:多维信息模型可以随着设计、构建和运营而丰富，并且可以在构建、生产和运营阶段得到改进。数据模型的整合也有助于使用国家电力公司近年来推广的通用设备。将通用设备名称、编号、技术参数、电气接口和土木工程接口等相关要求纳入模型特性，充分利用三维软件平台中强大的应用程序和数据管理功能，固定通用属性数据。同时，在整个工程施工过程中，包括闭环最终环节，通过模型属性数据明确记录和管理通用设备的应用，实现通用设备的全闭环应用管理。

2.3变电工程数字化三维设计应用模块

2.2.1电气一次专业设计

BentleySubstaion系统包含多个功能设计模块，为电力专业人员设计了整个过程。阻抗图表可以透过从模型样板计算短路电流来自动产生。基于标准模板库快速绘制二维主布线示意图。设置过滤参数，选择智能设备；透过设定范围参数来大量配置3d资产：对设备进行编码，结合接线图和布置图，确保设备的唯一性；剪切从三维布局提取的轮廓以将其与布局关联，并自动标注设备和统计信息。参数式配线图面、配线强度分析、建构报告，开展全站碰撞校验，完成电缆沟与基础、地下管线等硬碰撞校验；对全站进行电气距离检查，对带电体与带电体、带电体、建筑物和结构进行净安全距离检查；利用视觉模型设计辅助系统，如防雷、接地和照明；集成一个计算模块，以便使用软件的自动信息流进行计算的输入和输出。

2.2.2专业二次电气设计

使用SmartDesigner智能变电站设计大师软件，设计二次智能电气逻辑原理，自动导入智能设备的ICD配置文件，建立模型，自动生成SV/GOOSE信息方案，工作站控制/工艺层网络方案，光缆接线方案，列表修改逻辑和连接关系：使用autolay电缆软件对设备进行建模和布局，完成电缆接入设计，包括电缆接入的建模、布局和位置、电缆/光缆沟支架、保持架、光缆槽盒、埋管等。根据放置结果，导出绝缘线束、电缆桥架和其他关联的布线方案的材质列表，自动计算电缆/光缆的长度，并导出包含长度信息的列表。

2.2.3土木工程专业设计

BentleyAECOsimBuildingDesigner是一套完整的建筑设计软件，包括建筑、结构、供暖、供水、卫生和电力模块。通过该程序，您可以在工作站中快速完成主建筑的建筑设计，以参数化方式创建完整的三维建筑信息模型，并提取分段施工图纸。并通过计算噪声环境进行噪声分析；照明计算，放置照明装置：通过对设备构件建模进行加热、供电和排水设计。STAADpro软件可用于结构计算分析，并允许对钢、木材、铝、混凝土结构等各种结构的静态、反应谱和时间反应进行线性和非线性分析。STAADpro软体具有强大的3d塑型系统和大量结构样板，可让您快速轻松地建立复杂的3d模型。

2.2.4成品发布应用

BentleyNavigator平台是一种导航和查看模型的工具，用于快速查看数字化三维设计的结果。对于复杂的操作和执行管理、执行进度模拟、设备提升模拟、动态/静态碰撞检查等。为建设提供数字建议。发布的结果不仅可以显示各种类型的数字信息，还可以在移动应用程序终端上显示。

结束语

一般而言，在变电站设计中，三维数字设计技术的集成应用需要使用协同设计概念集成设计数据，从而能够对数据模型进行深入分析，并在整个设计生命周期中有效地控制设计过程。在实际设计中，需要专门的设计软件来更好地满足设计要求，并帮助优化和持续升级设计过程。

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