三維設計在風電場變電站設計中的應用

周硯 劉吳天 劉濤

摘要：隨著信息技術發(fā)展，三維技術在設計行業(yè)發(fā)揮著越來越重要的作用，不但提升了設計的效率，而且還確保了設計的質(zhì)量。而三維設計技術在風電場變電站設計中的應用，成功的解決了傳統(tǒng)二維設計技術存在的問題，彌補了二維技術設計存在的應對交叉干擾的不足，為變電站設計發(fā)展起到了積極的推動作用。本文主要論述了風電場變電站三維設計的主要平臺，同時對三維設計技術在風電場變電站設計中的運用作出了全面分析。

關鍵詞：三維設計技術;風電場變電站設計;主要平臺;應用分析

引言

縱觀我國變電站設計工程發(fā)展史，歷經(jīng)了圖版制圖、計算機制圖和計算機輔助設計三個重要階段。信息技術發(fā)展踵事增華，計算機技術輔助變電站設計的廣度和深度一波才動萬波隨。一方面，工程模型上二維模型正逐步向?qū)嶓w模型開始過渡，另一方面，設計信息的傳遞日趨便捷，逐步顯現(xiàn)出跨專業(yè)，多平臺的合作。最近科學技術的發(fā)展，三維數(shù)字化設計技術逐漸被應用在風電場變電站設計工作中。

1風電場變電站數(shù)字化三維設計的常見技術平臺分析

當前世界的信息化軟件技術不斷發(fā)展，特別是在電力勘察以及設計等方面，有著更加廣泛的數(shù)字化運用，因此在信息化的基礎上，運用智能化的三維設計平臺，能夠幫助在變電站在設計過程中解決一些實際問題，在設計與作業(yè)的推進上有著流程優(yōu)化的積極作用，而且也能夠?qū)⑶岸嗽O計逐漸轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)方案的設計中，把相關的數(shù)據(jù)融合到信息化軟件平臺里，有效提升整個風電場變電站設計效率。在傳統(tǒng)的信息化平臺的支持下，如何運用更標準化的數(shù)據(jù)模型以及相關的信息化計算能力，對于風電場變電站的設計進一步輔助是需要將相關數(shù)據(jù)錄入到軟件中并且借助數(shù)字化的三維設計軟件，把整體設計的流程變得更加簡潔，這樣能夠把傳統(tǒng)的電力勘察與設計繁瑣的人力過程進行優(yōu)化，能夠優(yōu)化人力資源以及其他的配套設計資源，讓數(shù)字化三維設計平臺真正能夠帶動整體變電站設計的技術革命。由此可見，在數(shù)字化三維設計技術應用到變電站的設計過程中，重點還是在于對軟件平臺的應用，特別是以知識管理的信息化系統(tǒng)為基礎，借助大數(shù)據(jù)以及信息化的計算平臺，把信息化的建模技術應用到變電站的設計過程中，把整個工程的生命周期控制進行構(gòu)建。針對這一問題，如何運用好數(shù)字化的三維設計技術，把相關的服務鏈條進行拓展，才能夠幫助生產(chǎn)企業(yè)與設計企業(yè)進行銜接，從而促進風電場變電站設計的有效升級。

2數(shù)字化三維設計技術在風電場變電站中的發(fā)展情況

快速發(fā)展的是數(shù)字化三維設計技術和手段逐漸引起電力行業(yè)的重視，針對于數(shù)字化三維設計技術，電網(wǎng)行業(yè)對其提出了更嚴謹?shù)囊蟆Ｔ?016年，電網(wǎng)行業(yè)就明確提出了數(shù)字化三維設計推廣計劃，并且積極推動工程數(shù)據(jù)中心建設，要求在變電站設計工程中，要創(chuàng)新的運用數(shù)字化三維設計技術，有計劃有目標的建設工程數(shù)據(jù)中心。在2017年的時候，又在全國展開了關于數(shù)字化三維設計技術的調(diào)研活動，活動包括書面調(diào)查和實地調(diào)查兩種方式，深入探究和理順了在當前時代背景下施工單位、電力企業(yè)、設計部門對數(shù)字化三維設計技術的運用和需求。為了適用我國電力行業(yè)的發(fā)展局勢，部分設計單位逐漸開始轉(zhuǎn)型，在這個過程中融合了設計資源、建造資源、采購資源以及運維環(huán)節(jié)資源，滿足設計單位的基本業(yè)務需求，也提高了設計單位的設計水平，拓展延伸了設計單位的服務范圍。

3三維設計在風電場變電站設計中的應用

3.1創(chuàng)建三維模型庫

三維模型庫的創(chuàng)建主要針對支架模型與設備模型，而當前這兩種模型又構(gòu)成了元件模型。因此在三維設計過程中，元件建模是三維設計工作開展的初始環(huán)節(jié)，而三維設計方案的整體質(zhì)量，在很大程度上決定著元件建模的水平。在確保三維布置校檢有效性的前提下，設計人員需要結(jié)合實際情況，不斷簡化元件信息。而元件模型是否合理，嚴重影響著三維設計的是否流暢，同時對于后續(xù)工作的開展具有一定的直接性影響?；谥Ъ苣Ｐ团c設備模型而言，設備建模難度相對較高。一般情況下，要想實現(xiàn)設備模型創(chuàng)建達到預期效果，則需要設備供應商提供指定的文件格式，或者提供較為完善的三維模型。同時要確保模型的繪制比例達標。此外，設備供應商要為其模型質(zhì)量負責。

在創(chuàng)建模型的過程當中，設備模型的命名要嚴格執(zhí)行相關標準規(guī)定，不可出現(xiàn)較為隨意化的情況。相對于三維數(shù)字模型命名而言，其命名具備唯一性、準確性、以及合理性等特點。而當前這種命名方式主要是為了方便識別，以及對其進行一些列的管理。同時，三維數(shù)字模型的命名還可以使用數(shù)字、字母、下劃線等。此外，創(chuàng)建模型庫的過程中，設計人員需要簡化模型的幾何細節(jié)，以此來節(jié)約模型庫的存儲空間。而簡化模型幾何細節(jié)需要遵循以下原則：（1）模型的簡化，主要為了方便識別或者繪圖，不得產(chǎn)生過多的歧義。（2）充分保證模型自身功能表達不會受到影響，并且也不會對其基本結(jié)構(gòu)造成不良影響。（3）不得對模型裝配造成影響。

3.2三維建模深度要求

若想實現(xiàn)三維設計，則需要預先對建模深度進行深入研究。建模深度不但影響著三維設計的進度與工作量，而且還關系到三維設計的總體質(zhì)量及效率。電氣設備作為變電站的核心設備，需要對其模型的建模深度、建模精度等作出明確的規(guī)定，以此為三維設計人員開展相關工作提供保障。

4三維軟件的實用性分析

4.1BenfleySubstalion軟件的特點

BentleySubstation軟件是專用于變電站集成電氣和結(jié)構(gòu)設計的三維軟件，具有創(chuàng)建物料清單、執(zhí)行沖突檢測、間距檢測等功能，其最突出的優(yōu)點是實現(xiàn)了分布式工程設計。變電站的設計通常涉及到如電氣一次、二次、土建等多個不同的專業(yè)，方案的修改會帶來大量的專業(yè)間協(xié)調(diào)工作，Bentley通過ProjectWise組件為工程內(nèi)容管理和團隊協(xié)作提供了很好的支持，并實現(xiàn)了變電站設計工作流的概念。

4.2Microstalion軟件的特點

Mierostation軟件自身帶有三維渲染功能。在完成三維設計工作之后，能夠?qū)⑵湔w渲染效果和三維動畫輸出，從而就能夠較為真實的看到變電站全景。需要注意的是，選擇的模型必須是設計人員之間建立好的、無任何差錯的模型，將其作為藍本，從而實現(xiàn)效果圖或者是動畫的制作，這一功能使得相關人員能夠看到變電站建成之后的效果。對于需要細展示細節(jié)的部位，設計人員通過Microstation軟件中的內(nèi)置功能就能夠?qū)崿F(xiàn)。

Microstation軟件便于實現(xiàn)數(shù)據(jù)對接。在傳統(tǒng)設計下的工程信息主要體現(xiàn)在圖樣上，通常都是通過文檔或者是圖樣的方式移交給運行單位。每類信息都被存儲在不同的文檔或者圖樣中，信息之間沒有實現(xiàn)有效關聯(lián)，給檢驗工作帶來諸多困難。經(jīng)常出現(xiàn)一個消息在其他文檔或圖樣中出現(xiàn)的情況。Microstation軟件以工程設施作為對象，每一臺設備模型都有獨立的帶標識碼，三維模型將標識碼作為線索，與數(shù)字化網(wǎng)絡平臺自動相互關聯(lián)，形成模型與工程數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。

結(jié)語

在風電場變電站的設計過程中，對信息化的三維設計技術進行綜合運用，需要運用協(xié)同設計的理念，對相關的設計數(shù)據(jù)進行綜合，從而對于工程數(shù)據(jù)庫所支撐的各種數(shù)據(jù)模型進行綜合剖析，保障設計生命周期中對于整個設計流程的有效把控。在未來這種設計的優(yōu)化必須是由專業(yè)的設計軟件進行處理，因此對于設計人員也提出了更高的要求，必須要善于運用這些相關的數(shù)據(jù)庫，對模型相關的資源進行直接計算與校驗，通過對材料的分析與統(tǒng)計等，推動變電站設計不斷的優(yōu)化。