王國珍 周鵬

（江西省電力設計院江西南昌 330096）

“基于Bentley平臺500kV變電站三維數字化設計”初探

王國珍 周鵬

（江西省電力設計院江西南昌 330096）

1 三維數字化設計目的及背景

隨著信息化技術的不斷發(fā)展，三維設計系統(tǒng)應運而生，三維設計手段已逐步進入到了各個傳統(tǒng)設計領域，如電力、石化、建筑等，成為國內外高水平工程公司在工程設計、工程管理及實施階段的重要輔助手段。三維設計技術打破傳統(tǒng)二維平面繪圖設計的概念，在三維空間進行工程設計，建立與施工現場一一對應的實體模型。體現了三維設計超前的設計思想和質量檢測，也成為國際大型工程公司進入國際市場參與競爭的準入保證。

目前，我國電力行業(yè)主要設計單位已廣泛引進了三維設計系統(tǒng)。三維設計已逐步進入變電站設計領域，并已經引起各大設計院的重視。國內各大設計院，如中南院、西北院、華北院、福建院等都已引進了三維設計軟件，開始了革新變電站設計手段的嘗試。

針對PDS、PDMS、Plant Space軟件在變電站三維設計應用存在諸多缺點，Bentley推出了Substation變電設計解決方案，國內博超軟件推出了Istation三維變電設計軟件，這兩個面向變電三維設計的軟件在國內各設計院都已有不少客戶，此外也有部分設計院繼續(xù)沿用PDMS等進行變電三維設計。

主要研究內容：將500kV變電工程設計所涉及的主要專業(yè)軟件（如電氣專業(yè)軟件、土建專業(yè)建筑及分析軟件等）集成在變電工程一體化設計平臺上，實現在施工圖設計工程中的規(guī)劃、系統(tǒng)設計、計算、分析、建模、布置、詳圖設計、效果圖制作、移交等全過程、全專業(yè)、全工程應用。

研究方法：依托某個500kV變電站新建工程（施工圖階段），使用Substation軟件，完成電氣一次建模、計算、校驗及二維出圖，同時形成三維展示模型；使用BRCM及Promis.e軟件，完成電纜橋架及二次系統(tǒng)原理設計；使用Aecosim土建專業(yè)軟件對場地，建筑，排水及構架進行三維可視化設計。

預期目標：

（1）建立500kV變電站電氣設備的二維符號和三維模型。

（2）實現多專業(yè)三維可視化協同設計，碰撞檢查、安全距離校驗等在二維中不能實現的工作。

（3）主要設備材料的精確化統(tǒng)計。

2 三維數字化設計創(chuàng)新之處及社會經濟效益

2.1 創(chuàng)新之處

（1）變電工程各專業(yè)設計軟件集成在一體化變電設計平臺中，真正實現變電工程設計工程中專業(yè)與專業(yè)間及專業(yè)內部不同設計者之間協同設計。

（2）過去變電工程設計必須嚴格執(zhí)行串形設計流程，采用一體化變電設計平臺后，各專業(yè)可部分并行設計，縮短設計周期。

（3）實現了結構分析軟件與AECOsim軟件無縫對接，即解決了以往土建專業(yè)重復建模，減少建模工作量，又解決了參與專業(yè)間配合用的可視化三維模型與結構分析模型可能不一致的問題。

（4）將項目團隊成員所涉及的工作空間和工作內容都托管在服務器上，利用Project Wise的目錄結構管理和權限控制機制技術，分級建立文件夾，對各文件夾按項目團隊成員的不同控制要求設置相應的讀、寫等訪問權限，由項目管理員快速完成項目團隊的工作部署。

（5）Bentley Project Wise將項目團隊成員集成在一個統(tǒng)一的工作平臺上，改變了傳統(tǒng)的分散的交流模式，實現信息的集中存儲與訪問，從而縮短信息交流時間，增強了信息的準確性和及時性，提高了項目團隊成員間協同工作的效率。

2.2 社會經濟效益

三維設計主要以數據庫為核心，以三維模型為依托，通過數據驅動模型，從二維到三維，再從三維到二維，完成設計過程。三維設計精準、直觀、高效，采用變電站三維設計，不僅可以提升設計手段，還可以在為業(yè)主提供設計成品的同時，提供一個可以終生儲存變電站設備數據的數字化平臺，包括工程設計數據、布置設計數據、材料數據、采購數據和運營維護數據等，為變電工程的后期維護和改造提供方便，為設計服務產業(yè)的延伸提供可能。

現有的三維設計模式，只要建好模型，在統(tǒng)一的定制環(huán)境下，三維模型通過動態(tài)剖切可以自動生成二維平斷面圖紙，同時可根據特定的搜索標準生成配套的材料統(tǒng)計表，滿足施工要求，在三維設計中，二維原理圖、三維模型的布置和二維平斷面圖均可以實時、動態(tài)、高效地關聯，當發(fā)生設計修改時，只需要在三維布置中進行調整，所有二維圖紙都會自動刷新，而不需要像以往二維出圖模式一樣張張圖紙修改，也不會出現漏改、圖紙不相對應的現象，大幅提高出圖效率和出圖質量。

數字化協同設計在設計優(yōu)化、成本控制、施工管理以及項目的形象推廣等多個方面具有非常獨特的效果，其帶來的社會經濟效益明顯，社會影響力很大。我院數字化技術在促進企業(yè)數字化設計水平、增強企業(yè)核心競爭力、提高企業(yè)社會影響力以及開拓新的市場業(yè)務等方面具有突出貢獻。

3 三維數字化設計研究成果的應用前景

（1）將變電工程設計所涉及的各專業(yè)軟件（如各Bentley軟

件、PKPM軟件等）集成在變電工程一體化設計平臺上，實現在施工圖設計工程中的規(guī)劃、系統(tǒng)設計、計算、分析、建模、布置、詳圖設計、效果圖制作、移交等全過程、全專業(yè)、全工程應用。

（2）設計產品和設計過程的數字化移交，移交的是數字化信息模型及設計過程的所有信息和數據，為工廠全壽命周期管理打下良好基礎。

（3）數字化集成設計，實現全專業(yè)、全站模型的動態(tài)空間校驗和碰撞檢查，使常規(guī)設計過程中難以避免的設計差錯得以消滅，提高工程設計質量。

（4）在數字化集成設計平臺上，各專業(yè)間及專業(yè)內部不同設計者間協同設計，標準化流程化設計、二三維間聯動，PW豐富內容管理手段等，為設計企業(yè)提高工作效率。

4 進一步計劃、設想

本文僅對某一個500kV變電站施工圖階段開展了相關的三維數字化設計，在模型建設方面種類偏少，變電站布置形式較為單一，并不能全面的涵蓋電氣模型庫，變電站布置方案。下一步可結合其他不同類型工程，充實豐富電氣模型庫，變電站布置方案，建筑方案等，開發(fā)利用參數化手段建模方法，簡化復雜模型的建模方式，優(yōu)化定制二維圖紙模板，提高直接由三維模型到二維圖紙的成品出圖率。

通過工程數字化設計，探索出適合變電工程數字化集成設計系統(tǒng)的設計流程，制定了相應專業(yè)的標準文件。

TM63

A

1673-0038（2015）47-0217-02

2015-9-10

王國珍（1985-），男，工程師，工學碩士，主要從事變電土建設計工作。

周鵬（1984-），男，工程師，工學碩士，主要從事變電土建設計工作。