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

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

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

1 三維設(shè)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(shè)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(shè)計平臺的作業(yè)模式，極大優(yōu)化了設(shè)計作業(yè)流程，使得設(shè)計重點從布置設(shè)計前移到系統(tǒng)方案設(shè)計，繁瑣的數(shù)據(jù)建模工作在系統(tǒng)方案設(shè)計前已經(jīng)完成，借助不斷積累完善的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)模型庫和強大的自動計算分析設(shè)計功能，使得設(shè)計方式變得更加簡潔，這將會對傳統(tǒng)電力設(shè)計生產(chǎn)的設(shè)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(shè)計平臺引領(lǐng)設(shè)計行業(yè)第二次革命，以實現(xiàn)知識管理體系標(biāo)準(zhǔn)化，以數(shù)字化移交為手段，建立工程全生命周期服務(wù)盈利模式，拓展設(shè)計服務(wù)鏈和范圍，促進設(shè)計企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

2 變電站三維設(shè)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(shè)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(shè)計軟件。由于Revit與CAD軟件均是由Autodesk公司開發(fā)的設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計方面以面向?qū)ο蟮娜S協(xié)同設(shè)計技術(shù)帶來解決方案的變革，以三維協(xié)同設(shè)計驅(qū)動整個變電設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)用于水電設(shè)計，特別是水電站的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其電氣設(shè)計功能相對薄弱，變電站各專業(yè)設(shè)計功能簡單，沒有導(dǎo)線創(chuàng)建工具，缺少架構(gòu)透視等主要設(shè)計功能，多個專業(yè)需要二次定制開發(fā)。

3 變電站三維設(shè)計目標(biāo)

3.1 目標(biāo)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(shè)計周期。

3.2 目標(biāo)二：全專業(yè)設(shè)計協(xié)同

三維協(xié)同設(shè)計是通過內(nèi)容管理平臺的管理，建立標(biāo)準(zhǔn)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(shè)定的工作流開展設(shè)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(fù)責(zé)部分的內(nèi)容有讀、寫的權(quán)限，對其他的人員負(fù)責(zé)部分只有讀的權(quán)限。設(shè)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(shè)計的部分，以高效地、直觀地完成自己的設(shè)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(shè)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(shè)計效率，為縮短設(shè)計時間提供了基礎(chǔ)。

協(xié)同設(shè)計改變了常規(guī)設(shè)計的串行設(shè)計模式為并行設(shè)計模式，可縮短項目的設(shè)計周期。

3.3 目標(biāo)三：全專業(yè)三維設(shè)計

變電站設(shè)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(yīng)有各自設(shè)計功能，滿足電力工業(yè)部電力規(guī)劃設(shè)計總院發(fā)布的《變電站初步設(shè)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(shè)計內(nèi)容深度規(guī)定》的深度要求。

3.4 目標(biāo)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計成果展示

以富平330kV變電站工程為例，通過應(yīng)用三維協(xié)同設(shè)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(shè)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(shè)計質(zhì)量的同時實現(xiàn)了變電站三維設(shè)計目標(biāo)，提高設(shè)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(shè)計分析軟件，搭建全專業(yè)體系三維數(shù)字化協(xié)同設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(yù)見，不久的將來，全專業(yè)三維協(xié)同設(shè)計、一體化管理模式將是變電站設(shè)計未來發(fā)展的方向，充分利用一體化三維平臺協(xié)同設(shè)計優(yōu)勢和特點，能有效減少和降低平臺底層設(shè)計人員數(shù)量、勞動強度和技能水平要求，有利于設(shè)計企業(yè)對高層次重點和核心人才培養(yǎng)，提高設(shè)計企業(yè)核心競爭力。通過智能變電站三維設(shè)計可提供可視化、精細(xì)化的三維設(shè)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(shè)計服務(wù)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(shè)奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻

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