變電工程數(shù)字化三維設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用研究

張晨征　丁倩

【摘要】 本文介紹了變電數(shù)字化三維設(shè)計(jì)主要內(nèi)容，總結(jié)了變電數(shù)字化三維設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn).

【關(guān)鍵詞】 變電工程 三維數(shù)字化 協(xié)同設(shè)計(jì) 應(yīng)用

一、變電數(shù)字化三維應(yīng)用的范圍和特點(diǎn)

數(shù)字化三維設(shè)計(jì)，是以數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)平臺(tái)，三維設(shè)計(jì)環(huán)境為基本的工作環(huán)境，三維模型為載體，對(duì)數(shù)據(jù)的處理是整個(gè)數(shù)字化三維設(shè)計(jì)工作的核心。變電數(shù)字化三維設(shè)計(jì)涉及變電設(shè)計(jì)工作的全部?jī)?nèi)容，面向于變電設(shè)計(jì)中的電氣、土建、結(jié)構(gòu)、水暖、場(chǎng)地等專(zhuān)業(yè)。變電站建模的對(duì)象主要包括變電站設(shè)備建模、建構(gòu)筑物和輔助設(shè)施。設(shè)備建模包括：主要設(shè)備、高壓開(kāi)關(guān)柜、二次屏柜、金具材料等。建構(gòu)筑建模：建筑物的建模，是指利用三維模型，來(lái)對(duì)變電工程內(nèi)的建筑物進(jìn)行構(gòu)建，包括墻體、梁柱、門(mén)窗、孔洞、樓梯、爬梯等。構(gòu)筑物建模：指基礎(chǔ)、構(gòu)架、設(shè)備支架等，構(gòu)筑物的零部件較多，根據(jù)不同的工程構(gòu)筑物的尺寸和類(lèi)型變化也較多。輔助設(shè)施建模：主要包括總圖專(zhuān)業(yè)的道路、擋土墻、圍墻、地下管道、電纜溝等，還包括接地和防雷措施。在設(shè)計(jì)過(guò)程中也要注意層次結(jié)構(gòu)的劃分，便于在項(xiàng)目中對(duì)某一區(qū)域或系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和修改，同時(shí)也要考慮到后續(xù)項(xiàng)目中對(duì)某些模型的復(fù)用。項(xiàng)目的層次劃分和數(shù)據(jù)的完善情況也要考慮到后續(xù)數(shù)字化移交和智能變電站應(yīng)用的需要，根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行微調(diào)。

二、變電三維設(shè)計(jì)軟件

變電三維設(shè)計(jì)軟件作為一種專(zhuān)業(yè)化的三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在工程實(shí)際應(yīng)用有其突出的特點(diǎn)，現(xiàn)依據(jù)Bentley公司的Substation軟件來(lái)對(duì)變電三維設(shè)計(jì)軟件的特點(diǎn)和應(yīng)用方式來(lái)進(jìn)行一下分析。Substation軟件可協(xié)助設(shè)計(jì)人員在變電站設(shè)計(jì)中完成以下設(shè)計(jì)工作：二維原理圖、三維模型布置、二維平斷面圖、防雷設(shè)計(jì)、端子接線圖等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并能夠生成材料表和其他報(bào)告，可執(zhí)行沖突和干涉檢測(cè)和間距檢查，還可以利用模型進(jìn)行評(píng)審演示。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，可利用三維建模工具，從現(xiàn)有的目錄中選擇對(duì)象插入項(xiàng)目中，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型，模型的組件與數(shù)據(jù)庫(kù)連接，可提供組件的數(shù)據(jù)、符號(hào)以及與該部件相關(guān)聯(lián)的任何附屬套件的信息。 Substation中包含控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件和電氣設(shè)計(jì)軟件，導(dǎo)線在系統(tǒng)中作為單獨(dú)的導(dǎo)線類(lèi)型來(lái)處理，與通常的圖形線不同，在設(shè)備間連接時(shí)能夠自動(dòng)進(jìn)行連接或斷開(kāi)，連接處形成連接關(guān)系，又軟件來(lái)辨認(rèn)連接方式。導(dǎo)線的編號(hào)可自動(dòng)生成，不同類(lèi)型的導(dǎo)線可分配到不同的圖層，方便后續(xù)的修改和調(diào)整。在放置符號(hào)時(shí)，需要在系統(tǒng)中生成唯一的ID碼，并能夠參考到三維設(shè)計(jì)環(huán)境中，并能夠在設(shè)計(jì)中通過(guò)關(guān)聯(lián)關(guān)系快速導(dǎo)航到三維模塊中的位置，便于后續(xù)工作的查找和修改。在編輯過(guò)程中，繪圖軟件還有一定的自動(dòng)糾錯(cuò)功能，減少手工檢查的工作量，提高整體繪圖的準(zhǔn)確性，這種模式減輕了修改和校審工作中的一部分工作量。數(shù)字化三維設(shè)計(jì)，利用了一個(gè)集成的部件數(shù)據(jù)庫(kù)，使用在項(xiàng)目中不同區(qū)域的元件能夠有相同的標(biāo)識(shí)，并能夠在工作的不同階段進(jìn)行快速的統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)需要生成統(tǒng)計(jì)報(bào)告。還可以生成訂購(gòu)單、工作量統(tǒng)計(jì)單等，為后續(xù)的統(tǒng)計(jì)工作提供相應(yīng)數(shù)據(jù)。在完成布置設(shè)計(jì)后，可生成各種布置圖紙，單線圖、軸測(cè)圖、接線圖等，并且在生成的不同圖紙上，信息可以互通，選擇某個(gè)元件可以查到相關(guān)圖紙上同一個(gè)元件的信息。數(shù)字化三維設(shè)計(jì)模型，為數(shù)字化移交提供了技術(shù)手段，其中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息，作為數(shù)字化移交的主要內(nèi)容，也是數(shù)字化變電站的初始化信息，為后續(xù)的數(shù)字化變電站和數(shù)字電網(wǎng)工作做好了基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

三、工程應(yīng)用情況

數(shù)字化三維設(shè)計(jì)技術(shù)，在我院首次應(yīng)用是在“寧東—山東±660KV直流輸電示范項(xiàng)目”上進(jìn)行應(yīng)用，該項(xiàng)目是國(guó)家實(shí)施西電東送的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，是國(guó)家電網(wǎng)公司打造精品工程為目標(biāo)的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。本工程兩段的換流站和變電站也是國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)首次全面采用三維數(shù)字化設(shè)計(jì)并進(jìn)行數(shù)字化移交的變電工程。該項(xiàng)目已于2010年12月單極建成投運(yùn)，2011年6月雙極建成投運(yùn)。該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程采用了數(shù)字化三維技術(shù)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用數(shù)字化三維設(shè)計(jì)平臺(tái)中的計(jì)算模塊輔助完成了接線圖設(shè)計(jì)，并根據(jù)電氣主接線圖的設(shè)計(jì)開(kāi)展三維布置設(shè)計(jì).完成全站的布置設(shè)計(jì)后，進(jìn)行防雷計(jì)算、碰撞檢查、安全凈距校驗(yàn)等工作。檢查完成后，生成相應(yīng)的圖紙和材料表，供現(xiàn)場(chǎng)施工使用，數(shù)據(jù)文件和模型通過(guò)整理，進(jìn)行數(shù)字化移交。整個(gè)項(xiàng)目在實(shí)施過(guò)程中，避免了很多的布置不合理和地下碰撞的問(wèn)題，減少了在現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的設(shè)計(jì)變更，使整個(gè)項(xiàng)目在施工過(guò)程中能夠順利的進(jìn)行，加快了工程建設(shè)進(jìn)度，降低了工程建設(shè)的費(fèi)用。

四、技術(shù)應(yīng)用前景分析

數(shù)字化三維設(shè)計(jì)技術(shù)在變電設(shè)計(jì)過(guò)程中已經(jīng)體現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)，在后續(xù)的項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，采用數(shù)字化三維設(shè)計(jì)的變電項(xiàng)目會(huì)逐步增加。數(shù)字化三維設(shè)計(jì)，也是進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的重要途徑，在項(xiàng)目中的各種物項(xiàng)均需要按照項(xiàng)目約定的編碼規(guī)則來(lái)進(jìn)行實(shí)施，使整個(gè)項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)形成一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的整體，方便數(shù)據(jù)的互通和數(shù)據(jù)查閱，也為數(shù)字化移交和后續(xù)的維護(hù)工作打下良好基礎(chǔ)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]于明國(guó)，嚴(yán)福章三維數(shù)字化設(shè)計(jì)在寧東—山東±660 kV直流輸電示范工程中的應(yīng)用[J].電力建設(shè)，2011，（03）：37-40.

[2]梅念，陳東，杜曉磊. ±400 kV青藏直流聯(lián)網(wǎng)工程換流站三維數(shù)字化移交[J]. 電力建設(shè)，2012，33（5）：21-24.

[3]冉瑞江.Bentley軟件在變電站三維數(shù)字化設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用與探討[J].電力信息化，2012，5（5）：43-45.