变电站三维建模及精细化管理

变电站三维建模及精细化管理

仪荣

(国网黑龙江省电力有限公司经济技术研究院黑龙江哈尔滨150036)

摘要：三维设计技术凭借其自身的强大优势，在未来的发展过程当中必然会具有良好的发展空间。随着三维设计技术不断的深入发展，并在社会各个生产领域广泛应用，已经取得了显著性的应用成效。但是在变电站设计方面的应用，却仍然存在一定的缺陷与不足，导致其无法在变电站设计中发挥其应用优势。本文主要论述了变电站三维设计的主要平台，同时对三维设计技术在变电站设计中的运用作出了全面分析。

关键词：三维设计技术；变电站设计；主要平台；应用分析

引言

三维设计技术在设计行业发挥着重要的作用，不但提升了设计的效率，而且还确保了设计的质量。而三维设计技术在变电站设计中的应用，成功的解决了传统二维设计技术存在的问题，弥补了二维技术设计存在的交叉干扰的不足，为变电站设计发展起到了积极的推动作用。

1、概述

（1）二维设计的缺点；电气一次专业在变电站各阶段均为龙头专业，而一贯以来传统的二维CAD作图方式设计流程有诸多弊端：①单机版的二维绘图工具，缺乏集中部属，缺乏技术手段支持。例如主接线图和布置图、平面图和断面图间容易存在不对应。②现场施工需要在三维空间进行设备安装，二维施工图纸不够直观。变更时需要在多张图纸之间反复修改，难以保证设计质量。③通用设计方案没有在全院范围内形成电子文档，导致个人内参考的通用设计不一致等等。（2）三维设计的优点；①三维设计相比二维设计多了一个维度，因此使其具备了“空间”的概念，具备比二维图像内容更为丰富真实、更加符合人类视觉特性的特点。②三维设计中生成的大量数据（几何数据、属性数据等）、文档、图纸等相互之间均可以实现关联整合，其相比二维中的数据展示来说，呈现出更为强大的、便于管理、计算和使用的数字化特点。在高压变电站工程设计中，利用三维设计的空间特点，可以实现复杂的地下管线布置、电缆优化布置、碰撞检查、施工模拟、可视化展示等内容；利用三设计的数字化特点，可以实现主接线设计（如从设备属性中抽取主接线需要的主要参数，自动生成主接线参数表等）、电气计算（如防雷计算）、工程量统计、物资上报、施工进度管理、运维管理、数字化移交等内容。采用三维设计手段[9,10]，在变电专业内的全过程流通和对变电站总平面布置进行优化设计是非常必要的，这对于工程设计行业来说既是机遇，也是挑战。

2、变电站三维设计主要平台介绍

2.1博超三维软件功能分析

2.1.1电气一次设计

变电站工程设计的电力是主要和主导专业，除了对主要、软件功能的最高要求、基本的三维建模功能外，还必须包括电气逻辑设计功能和逻辑设计与布局设计之间的关联功能、通过软件高效的关联功能进行智能设计、减少设计师意外、提高设计精度以及提高图纸设计质量。STD-r平台的电气主要设计功能模块主要包括主布线设计、三维配电装置设计、防雷接地设计、电缆布局设计、照明设计等。

2.1.2电气二次设计

软件平台具有特定的电气二次三维设计功能，如端子排定义、屏幕机柜和布局定义、电路信息定义、电缆清理提取等，可减少设计师绘图和电缆长度计算工作，提高工作效率，提高电缆体积准确性。

2.2.3土建专业设计

2017年bochao的软件升级使revit取代了基于AutoCAD平台开发的三维土木设计模块。revit本身也提供了复杂的建筑解决方案，可用于某些大型国内建筑项目，并且可以通过revit平台构建建筑详图模型和打印施工图。

2.2Bentley三维软件功能分析

2.2.1电气专业设计

Bentley可以从二维原理设计、三维布局设计、二维数据同步、使用OPECCK软件模块快速完成电气三维建模、自动生成BOM表和计算图书，以及从三维布局设计中快速获得二维平面施工图。主要布线图设计、设备布局、三维导线建模、防雷系统设计、接地系统设计、横断面图生成、项目重用、辅助设计和工作站电气设计。

2.2.土建专业设计

Bentley平台土木工程设计模块使用aecsosimbuidinggdigner来处理建筑、结构和卫浴设计功能子模块。用户可以根据需要载入，在进行建筑设计的同时，根据需要载入其他专业设计模块。通过这些设计，土木设计专业设计模块可以集成到同一个设计环境中，并使用相同的标准进行设计。

2.23Dmax软件

3dmax软件是Autodesk开发的三维建模、渲染和动画制作软件，其工作界面简单、方便、视图功能强大、渲染效果好、兼容性高、设计效率高。前面提到的bochaoSTD平台也开发了类似的功能，但使用3dmax软件制作设计完毕的变电站3d图形和展示动画漫游比较好。因此，3dmax软件不用作实际工程设计的变电站3d软件，而且作为后期工具也有重要的价值。

3、三维设计技术在变电站设计中的应用

3.1三维建模深度要求

若想实现三维设计，则需要预先对建模深度进行深入研究。建模深度不但影响着三维设计的进度与工作量，而且还关系到三维设计的总体质量及效率。电气设备作为变电站的核心设备，需要对其模型的建模深度、建模精度等作出明确的规定，以此为三维设计人员开展相关工作提供保障。

3.2创建三维模型库

三维模型库的创建主要针对土建支架模型与设备模型，而当前这两种模型又构成了元件模型。因此在三维设计过程中，元件建模是三维设计工作开展的初始环节，而三维设计方案的整体质量，在很大程度上决定着元件建模的水平。在确保三维布置校检有效性的前提下，设计人员需要结合实际情况，不断简化元件信息。而元件模型是否合理，严重影响着三维设计的是否流畅，同时对于后续工作的开展具有一定的直接性影响。基于土建支架模型与设备模型而言，设备建模难度系数相对较高。一般情况下，要想实现设备模型创建达到预期的理想效果，则需要设备供应商提供指定的文件格式，或者提供较为完善的三维模型。同时要确保模型的绘制比例达标。此外，设备供应商要为其模型质量负责。在创建模型的过程当中，设备模型的命名要严格执行相关标准规定，不可出现较为随意化的情况。相对于三维数字模型命名而言，其命名具备唯一性、准确性、以及合理性等特点。而当前这种命名方式主要是为了方便识别，以及对其进行一些列的管理。同时，三维数字模型的命名还可以使用数字、字母、下划线等。此外，创建模型库的过程中，设计人员需要简化模型的几何细节，以此来节约模型库的存储空间。而简化模型几何细节需要遵循以下原则：（1）模型的简化，主要为了方便识别或者绘图，不得产生过多的歧义。（2）充分保证模型自身功能表达不会受到影响，并且也不会对其基本结构造成不良影响。（3）不得对模型装配造成影响。（4）在模型几何细节简化过程中，要保证其关键尺寸不得被简化，也不能够简化其专业接口部分。

结束语

目前，我国电力行业主要设计单位已广泛引进了三维设计系统，三维设计已逐步进入变电站设计领域，并已经引起各大设计院的重视。三维设计是一种新一代的数字化、虚拟化、智能化的设计平台，它以三维空间技术为标志、数字化技术为纽带，将各专业的设计信息融会贯通。和二维设计相比，三维设计的特点在于“空间”和“数字化”。采用三维设计手段，在变电专业内的全过程流通和对变电站总平面布置进行优化设计是非常必要的，这对于工程设计行业来说既是机遇，也是挑战。

参考文献:

[1]肖晶民.三维设计技术在变电站设计中的运用[J].低碳世界,2017(10):38-39.

[2]吴昊.变电站三维设计方法的探索与实现[J].电力学报,2016,31(06):499-504.

[3]杨志远.论三维设计技术在变电站设计中的运用[J].科技展望,2015,25(26):156.