三維信息模型在變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)軟件中的應(yīng)用

黃煥鑫

摘要：信息化、智能化是發(fā)展的必然趨勢，而電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的方向也是智能電網(wǎng)，智能電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展離不開設(shè)計(jì)，這就對(duì)變電站構(gòu)架的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，需要不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)。大量的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也需要通過先進(jìn)的手段進(jìn)行展示、存儲(chǔ)等，三維信息模型以先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念以及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫功能為變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)和前提，從而推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)我國電網(wǎng)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：三維信息模型;變電站構(gòu)架;設(shè)計(jì)軟件;應(yīng)用分析

引言

互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用越來越普遍，這也為三維設(shè)計(jì)的發(fā)展提供了技術(shù)支持，能夠提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。三維信息模型在變電站架構(gòu)設(shè)計(jì)軟件中的應(yīng)用能夠改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式的不足，使設(shè)計(jì)更加科學(xué)，而且可以避免出現(xiàn)與其他工程交叉設(shè)計(jì)的問題。因此，本文首先介紹三維信息模型在變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)軟件中的應(yīng)用的背景以及三維軟件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，之后則重點(diǎn)分析三維信息模型在變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)軟件中的應(yīng)用，不斷創(chuàng)新變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)方式和手段，從而提高變電站架構(gòu)設(shè)計(jì)的高效性與科學(xué)性。

一、三維信息模型在變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)軟件中的應(yīng)用的背景以及三維軟件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

1.1應(yīng)用背景

信息化以及智能化的發(fā)展為推動(dòng)了電網(wǎng)的智能化建設(shè)以及設(shè)計(jì)的三維化，使原有的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)手段不斷創(chuàng)新，有效提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，以滿足日益增長的用電需求。與此同時(shí)，隨著人們生活水平的提高，生產(chǎn)生活用電量也不斷增加，變電站作為輸配電系統(tǒng)的信息源以及執(zhí)行終端，其重要性越來越突出，需要不斷利用新手?jǐn)嗤晟谱冸娬緲?gòu)架設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以及智能化發(fā)展。三維設(shè)計(jì)則以三維模型為依托，以數(shù)據(jù)庫為核心，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，也更加直觀高效，與傳統(tǒng)平面設(shè)計(jì)相比，三維模型設(shè)計(jì)可以有效提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，使變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)更加科學(xué)。三維模型設(shè)計(jì)的應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的效果，其首先在發(fā)電廠的設(shè)計(jì)中應(yīng)用和推廣并且取得了良好的效果，變電行業(yè)也在逐步應(yīng)用三維模型設(shè)計(jì)。變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)軟件中應(yīng)用三維模型設(shè)計(jì)可以提升設(shè)計(jì)手段，形成終生儲(chǔ)存變電站設(shè)備數(shù)據(jù)的數(shù)字化平臺(tái)，從而為后期的維護(hù)和改造工作提供了極大地便利，從而使變電站構(gòu)架的設(shè)計(jì)更加科學(xué)。

1.2三維軟件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

三維軟件設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)相比最主要的特點(diǎn)有兩個(gè)即可操作性強(qiáng)以及可視性強(qiáng)，三維模型設(shè)計(jì)在變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)軟件中的應(yīng)用不僅能夠提高設(shè)計(jì)的效率，還能夠提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量，使變電站的建設(shè)符合智能電網(wǎng)的發(fā)展需要以及日益增長的用電量需求。三維軟件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)分析具體如下：一是有利于實(shí)現(xiàn)空間距離的直接測量，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要通過切換平面圖以及斷面圖的方式，不僅浪費(fèi)時(shí)間，還容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，而三維模型設(shè)計(jì)則可以直接測量數(shù)據(jù)，大大節(jié)省了時(shí)間，而且也避免了人為差錯(cuò)。二是避免了可能存在的設(shè)計(jì)誤差，傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)使得各個(gè)管道之間的問題考慮不充分，可能會(huì)發(fā)生電氣設(shè)備與管道的碰撞問題，影響后期維護(hù)，而三維模型設(shè)計(jì)則可以避免這一問題，能夠進(jìn)行任意角度的切換，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與建筑之間的相對(duì)關(guān)系，設(shè)計(jì)考慮更全面合理。三是設(shè)計(jì)方案的使用性大大提高，通過使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備型號(hào)庫等方式，明確設(shè)備的信息和屬性，每一條信息的新增或修改，模型更新后，平面圖紙也隨之更新。這樣為變電站的后續(xù)工作提供了極大地便利。

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)只能對(duì)變電站的建筑物和設(shè)備進(jìn)行平面呈現(xiàn)，而三維設(shè)計(jì)則可以通過三維空間進(jìn)行構(gòu)建，能夠使變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)中所涉及的各個(gè)專業(yè)有效結(jié)合起來。一方面，相同的功能模塊，各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)其負(fù)責(zé)的部分進(jìn)行模擬，為之后的建設(shè)打下基礎(chǔ);另一方面，協(xié)同設(shè)計(jì)的情況下，各個(gè)部門之間的信息能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通，避免了信息溝通不暢的問題，便于及時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的修改與完善。

二、三維模型設(shè)計(jì)在變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)軟件中的應(yīng)用

三維模型設(shè)計(jì)在變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)軟件中的應(yīng)用首先要了解工程的背景，之后才能夠根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行三維設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)的比選，選擇出最佳的設(shè)計(jì)軟件，之后就是進(jìn)行三維建模、模型組裝、碰撞檢查，從而創(chuàng)建利用數(shù)據(jù)庫信息，初步實(shí)現(xiàn)二維、三維的貫通，并且順利完成三維數(shù)字化的移交工作，從而發(fā)揮三維模型設(shè)計(jì)在變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)軟件中的作用。

2.1工程背景

這一環(huán)節(jié)主要是分析工程的背景，了解變電站建設(shè)區(qū)域的環(huán)境，根據(jù)實(shí)際情況合理確定設(shè)計(jì)所需要的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行三維建模。

2.2平臺(tái)比選

在確定了變電站工程的背景下要進(jìn)行三維軟件平臺(tái)的比選?，F(xiàn)階段，市面上有多個(gè)三維軟件平臺(tái)，而應(yīng)用比較廣的還是PDMS平臺(tái)，這一平臺(tái)一般情況下是針對(duì)發(fā)電廠管道設(shè)計(jì)的，能夠高效地處理好變電工程中涉及到的龐雜的導(dǎo)線，而且并不需要專門的工具，僅僅通過彎曲的鋼管就可以，弧垂等不能滿足工程實(shí)際的擬合曲線。與此同時(shí)，Bentley公司的SUBSTATION三維設(shè)計(jì)平臺(tái)優(yōu)勢明顯，與PDMS平臺(tái)相比其有專用的軟件進(jìn)行具有弧度的導(dǎo)線設(shè)計(jì)，可擬合實(shí)際的弧度曲線，而且有專業(yè)的軟件用于帶電距離設(shè)計(jì)、防雷接地設(shè)計(jì)以及電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)等，其更適合用于變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)。

2.3三維建模

平臺(tái)確定之后，就需要各個(gè)專業(yè)的工作人員有效配合進(jìn)行三維建模工作，統(tǒng)一專業(yè)間的模型標(biāo)準(zhǔn)。一是要統(tǒng)一模型單位，便于不同部門之間信息的共享;二是要采用統(tǒng)一的坐標(biāo)系，使Z軸正向朝上;三是各專業(yè)設(shè)備、材料模型在生成時(shí)應(yīng)賦予合乎模型總體設(shè)計(jì)所規(guī)定的層次和顏色。;四是三維建模過程中一般應(yīng)該采用基本體，比如圓柱等，減少復(fù)雜體以及不規(guī)則體的使用，而且要避免在建模過程中使用“開孔”或“切割”的操作

2.4模型組裝

在三維模型完成之后就需要進(jìn)行模型組裝，這一環(huán)節(jié)有兩個(gè)注意事項(xiàng)，一是三維模型在進(jìn)行組裝時(shí)一般按照專業(yè)組裝—區(qū)域組裝—總裝的順序進(jìn)行;二是總裝模型是將各區(qū)域組裝模型按統(tǒng)一座標(biāo)原點(diǎn)的位置進(jìn)行布置，并連接各區(qū)域間接口。

2.5碰撞檢查

在進(jìn)行模型組裝之后還需要進(jìn)行硬碰撞檢查和軟碰撞檢查。一是硬碰撞檢查，這一檢查主要是看電氣設(shè)備與其他模型之間是否發(fā)生位置沖突，比如，電氣設(shè)備與土建結(jié)構(gòu)的碰撞;電纜溝與水工等管道的碰撞等。二是軟碰撞檢查，這一檢查主要是進(jìn)行帶電距離校驗(yàn)，一般情況下會(huì)采用直接三維空間測量和軟碰撞相結(jié)合的辦法，分區(qū)域進(jìn)行三維空間帶電距離校驗(yàn)。

2.6創(chuàng)建、利用數(shù)據(jù)庫信息

創(chuàng)建、利用數(shù)據(jù)庫信息主要是從三個(gè)方面著手實(shí)現(xiàn)，第一，要將三維電氣模型賦予一定的屬性，一般包括生產(chǎn)廠家以及參數(shù)編碼等信息。第二，要結(jié)合工程的實(shí)際情況完善混凝土截面庫等。第三，初步定制了相關(guān)工程量的統(tǒng)計(jì)功能，由三維模型自動(dòng)統(tǒng)計(jì)相關(guān)設(shè)備材料信息，以確保三維模型發(fā)生變化時(shí)，設(shè)備材料表以及其他信息可以實(shí)現(xiàn)同步更新。

2.7初步實(shí)現(xiàn)了二維、三維的貫通

通過Part Database數(shù)據(jù)庫建立二維符號(hào)和三維模型的關(guān)聯(lián)（Part Number），實(shí)現(xiàn)二維智能主接線與三維模型之間的數(shù)據(jù)貫通。之后則實(shí)現(xiàn)由三維剖切二維平、斷面圖。

2.8三維數(shù)字化移交

在完成三維模型設(shè)計(jì)之后要進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)和材料的移交工作，一般情況下包括工程設(shè)計(jì)全過程中的各種批復(fù)文件、設(shè)計(jì)文件、圖紙以及技術(shù)規(guī)范書等，以PDF格式、三維文件以i-model格式進(jìn)行移交，便于各主體通過Project Navigater軟件平臺(tái)進(jìn)行相關(guān)信息的訪問，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程技術(shù)數(shù)據(jù)、相關(guān)設(shè)計(jì)文件和設(shè)計(jì)資料的瀏覽、查詢，并可通過鏈接直接打開設(shè)計(jì)文件和設(shè)計(jì)資料。

三、結(jié)束語

綜上所述，隨著三維模型設(shè)計(jì)應(yīng)用越來越廣泛，變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)軟件中采用三維模型設(shè)計(jì)勢在必行，這就需要采取一系列舉措完善三維模型設(shè)計(jì)在變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)軟件中的應(yīng)用，從而確保設(shè)計(jì)的高效與高質(zhì)量。