房嶺鋒

(國網(wǎng)上海市電力公司，上海 200122)

1 智能變電站設(shè)計現(xiàn)狀

近年來，我國各單位和電力研究所都已經(jīng)開始引進(jìn)三維設(shè)計系統(tǒng)和三維設(shè)計軟件，并且取得了一定的成果，有效降低了智能變電站設(shè)計的成本。但現(xiàn)在還處于由二維平面設(shè)計向三維設(shè)計的過渡時期，目前對于能夠熟練使用三維設(shè)計軟件且能獨(dú)立完成電力系統(tǒng)設(shè)計的人才還非常欠缺?，F(xiàn)在的三維設(shè)計軟件雖然可以實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)計的大多數(shù)功能，但都還存在一些問題，如智能化程度不夠、效率不高、與技經(jīng)等專業(yè)軟件接口較少等[1-2]。

2 三維模塊化設(shè)計

三維設(shè)計是設(shè)計本身從平面走向立體的一種新方式，同樣也是二維設(shè)計的一種新發(fā)展方向。同時，三維平面設(shè)計的發(fā)展也是基于當(dāng)前設(shè)計本身的立體化、仿真化的需求。三維平面設(shè)計是實(shí)施的過程中，主要通過3DMAX、CAD等軟件，綜合使用建模、渲染等方式，以此來取得設(shè)計本身的效果。三維模塊化設(shè)計是實(shí)施過程中的一種設(shè)計方式，按照設(shè)計的需求，可生成不同的設(shè)計指令，按照不同的模塊和指令進(jìn)行劃分，并在相應(yīng)程序的開展過程中，通過程序之間的作用實(shí)施設(shè)計，最終輸出設(shè)計的成果。三維模塊化設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)如下。

(1)三維模塊化設(shè)計可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計人員之間的高效協(xié)同、精確設(shè)計的最終目標(biāo)，完成智能變電站三維可視化和信息一體化。

(2)三維設(shè)計是基于空間概念的設(shè)計，比二維平面設(shè)計的內(nèi)容更加豐富、更加真實(shí)，也更加符合人們的視覺需求特點(diǎn)。它的可視化程度高，也更加精確和直觀。業(yè)主能更清晰地明白設(shè)計意圖，減少項目前期溝通中的分歧和誤解[3]。

(3)三維設(shè)計中可以生成大量的幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)等，以及文檔和圖紙，它們之間均可以實(shí)現(xiàn)相互的關(guān)聯(lián)和整合，呈現(xiàn)出更為方便管理、計算和使用的特點(diǎn)。三維設(shè)計可以提高設(shè)計的質(zhì)量，各專業(yè)在同一模型空間中開展設(shè)計，專業(yè)之間的協(xié)同合作的緊密度得到了大幅提高，可以有效避免傳統(tǒng)設(shè)計中多專業(yè)交叉碰撞的問題。另外三維設(shè)計不同于二維圖紙的視圖表達(dá)，它可以建立符合實(shí)際的三維模型，不論是設(shè)計范圍還是設(shè)計深度都可得到大幅地增加。

(4)三維設(shè)計軟件有自帶的碰撞檢查功能，可以自動檢驗(yàn)變電站的基礎(chǔ)設(shè)備、電纜溝、預(yù)埋空間之間的碰撞檢查，并通過三維圖像設(shè)計展示其立體空間，可視化的效果很好。而且在智能變電站錯綜復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)備布置方式下，可以很快速、直觀地發(fā)現(xiàn)問題。

(5)基于三維模塊化設(shè)計下的智能變電站設(shè)計，可以根據(jù)設(shè)計人員的需求，自動效驗(yàn)不同電壓設(shè)備之間、設(shè)備與地面之間的距離是否滿足安全距離的需求。對于變電站的出線回路較多和各種接線錯綜復(fù)雜的情況下，且?guī)щ娫O(shè)備的線路之間容易交叉的情況，三維設(shè)計不僅能提供360°全方位無死角的旋轉(zhuǎn)觀察，而且還能有效地降低設(shè)計周期，提高工作效率。

3 基于三維模塊化設(shè)計智能變電站的意義

在三維模塊化設(shè)計開展之前，智能變電站的設(shè)計是基于自身的任務(wù)流程單獨(dú)進(jìn)行的，容易造成設(shè)計之間的關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，最終的合成效果甚至?xí)霈F(xiàn)問題。三維模塊化設(shè)計出現(xiàn)以后，各個設(shè)計師可以在共享平臺上進(jìn)行設(shè)計，在設(shè)計過程中能夠?qū)ζ渌K內(nèi)容進(jìn)行充分結(jié)合，以此來保證最終設(shè)計的效果。如果在設(shè)計過程中出現(xiàn)設(shè)計契合性不高的問題，平臺就會對各個設(shè)計師進(jìn)行提醒，以此來保證最終的設(shè)計效果。讓設(shè)計人員在進(jìn)行現(xiàn)場施工之前發(fā)現(xiàn)問題，并及時發(fā)出修改通知，可以最大限度地減少損失?；谌S模塊化設(shè)計智能變電站的意義如圖1所示。

圖1 基于三維模塊化設(shè)計智能變電站的意義

三維模塊化設(shè)計逐漸改變了人們的制圖習(xí)慣。由之前的以圖紙為核心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詳?shù)據(jù)為核心，以往圖紙文字里的信息需要由人為辨識轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒛Ｐ屠锝Y(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)到現(xiàn)在由計算機(jī)進(jìn)行識別，將離散的電子化信息轉(zhuǎn)變?yōu)榱丝梢越y(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)信息，并且將個人經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)轉(zhuǎn)化為企業(yè)知識積累。為大數(shù)據(jù)分析、人工智能等的優(yōu)化開展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支撐[4]。相對于平面設(shè)計來說，三維設(shè)計在設(shè)計過程中打造出了“Z”軸，這也為設(shè)計師的設(shè)計測量提供了精準(zhǔn)依托，便于設(shè)計人員對設(shè)計部分的實(shí)時把握，以此來保證最終的設(shè)計成果的精準(zhǔn)性。從之前的圖紙只能顯示變電站平面，空間關(guān)系需要憑借人們自己想象，到現(xiàn)在可以按比例繪制空間關(guān)系，相當(dāng)于將“變電站縮小后放到圖紙上”，更加的直觀，大大減小了各設(shè)計人員之間分析探討的難度，提高了合作的效率。

三維模塊化設(shè)計的實(shí)施也對原有效益的方式進(jìn)行了調(diào)整，對設(shè)計工作的效率與質(zhì)量進(jìn)行了提升。在三維模塊化設(shè)計的過程中，平面設(shè)計中的重復(fù)性問題與無效性問題得以解決，對于立體內(nèi)容中的相同點(diǎn)，只需要進(jìn)行一次設(shè)計就可以多元化應(yīng)用。此外，在設(shè)計過程中，一些原本由設(shè)計師來完成的編號、數(shù)據(jù)等，能夠在三維模塊化中直接生成，也減少了原有的設(shè)計工作體量進(jìn)行減少[5]。將設(shè)計人員從各種瑣碎的事務(wù)中解放了出來，讓其可以將更多的精力投入到設(shè)計中來，使得最終的成品無論是在深度還是在精度上都能得到進(jìn)一步地提升。使得工程從原來的粗放型效益模式轉(zhuǎn)變到了精細(xì)化的效益模式。

4 結(jié)語

三維模塊化設(shè)計以其先進(jìn)的設(shè)計理念，契合了智能變電站的發(fā)展需求[6]。在智能變電站工程設(shè)計中，利用三維模塊化設(shè)計的空間特點(diǎn)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的電纜線優(yōu)化布置、管線布置、碰撞檢查、模擬施工、空間可視化展示等內(nèi)容，但是如何通過三維模塊化設(shè)計手段，提高設(shè)計效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的用電需求是現(xiàn)階段研究的重點(diǎn)。相信在這個科技發(fā)展越來越迅速的時代，基于三維模塊化設(shè)計下的智能變電站設(shè)計在不久的將來就能更適用于當(dāng)下的方案。