变电站设计中三维设计技术的运用研究

张磊

摘要：近年来，我国电力事业发展迅速，且较好地满足了人们日益增长的用电需求。变电站作为电力系统中变化电压以及接受、分配与控制电能的主要场所，对于电力运行的效率和安全具有重要影响。随着信息化时代智能电网等全新观念的不断深入，对设计手段、设计理念也提出了更多新的要求。大量的设计基础数据需要通过新的手段存储、展示及分析，三维设计以立体的展示手段、强大的数据库功能，契合了智能电网的发展需求。在变电站设计过程中采用三维设计技术，具有无可比拟的优势，其设计不仅直观生动，利于多个方面的有效协调配合。还能有效降低变电站设计的费用，压缩工期，帮助做出更好地决策。在未来的变电站设计过程中，三维设计技术将是一个很好的发展趋势，值得多加重视，所以本文就针对三维设计技术的变电站设计展开简要探讨。

关键词：变电站设计；三维设计技术；运用研究

为了更好的满足电力公司对于新建变电站全寿命周期管理的需求，电力设计由传统二维设计转变为三维数字化协同设计是有必要的。借助三维数字化设计平台，解决了传统二维设计仅依靠设计师的空间想象力和基本制图技能完成空间设计的局限性，突出体现了使用三维数字化平台后，对于变电站设计尤其是户内变电站详细布置方面的经济性和合理性。在协同设计平台中将专业间提资与协同设计平台融合，保证设计人员的有效沟通，提高设计工作效率。

1、三维变电站设计的特点

三维设计技术，是以数据库为基础平台，三维设计环境为基本的工作环境，三维模型为载体，对数据的处理是整个数字化三维设计工作的核心。变电数字化三维设计涉及变电设计工作的全部内容，面向于变电设计中的电气、土建、结构、水暖、场地等专业。在设计过程中也要注意层次结构的划分，便于在项目中对某一区域或系统进行调整和修改，同时也要考虑到后续项目中对某些模型的复用。项目的层次划分和数据的完善情况也要考虑到后续数字化移交和智能变电站应用的需要，根据项目的实际情况进行微调。

2、变电站三维设计目标

2.1全专业设计协同

三维协同设计是通过内容管理平台的管理，建立标准的工程目录管理结构层次，制定文件档案及模型的命名、存放位置等规则，将参与同一个项目的所有人员进行权限分配，按设定的工作流开展设计。所有项目人员在同一个整体模型下，即同一个数据库支撑，一次输入多次利用数据。每个人员只对自己负责部分的内容有读、写的权限，对其他的人员负责部分只有读的权限。设计人员根据需要随时随地地以参考的方式将其他内容参考进自己设计的部分，以高效地、直观地完成自己的设计，大大降低了本专业与其他专业发生冲突的可能性，进一步提高了设计质量。同时由于可方便地引入外专业的内容及直观多方位的浏览，提高了沟通效率，进一步提高设计效率，为缩短设计时间提供了基础。协同设计改变了常规设计的串行设计模式为并行设计模式，可缩短项目的设计周期。

2.2数字化移交

以传统方式进行数据、信息、资料的移交，工作量大、持续时间长，不能满足工程建设过程中的信息化、智能化管理的要求，容易造成移交资料和内容的不全面，降低工程建设的整体管理水平。三维数字化移交是全新的、智能化的移交方式，通过建立统一的信息平台、统一的数据约束规范、统一的数据接口规范，形成数据、成果向运行阶段的整体移交。移交内容包括地理信息数据（高分辨率影像、数字高程模型、变电站地形地貌、基础地理矢量数据、专题数据等）、三维设计模型及台账（变电站及杆塔三维模型及台账）、工程数据（电子化档案、设计信息）等，通过以上数据输出，以数据库、软件和规范文档的形式进行提交。为运行管理单位管理信息化及智能化提供基础数据。

3、变电站设计中三维设计技术的运用

三维设计软件主要应用于变电站数字化三维设计，其主要特点是采用开放性网络公共数据库为底层，以二三维一体化设计为手段，软件中内嵌通用计算，实现变电站在进行三维设计的同时，同步完成变电计算与施工图的设计。作为智能电网的基础，70%的数据都出自设计。

在整个设计过程中，可利用三维建模工具，从現有的目录中选择对象插入项目中，以数据驱动模型，模型的组件与数据库连接，可提供组件的数据、符号以及与该部件相关联的任何附属套件的信息。在编辑过程中，绘图软件还有一定的自动纠错功能，减少手工检查的工作量，提高整体绘图的准确性，这种模式减轻了修改和校审工作中的一部分工作量。数字化三维设计，利用了一个集成的部件数据库，使用在项目中不同区域的元件能够有相同的标识，并能够在工作的不同阶段进行快速的统计，并根据需要生成统计报告。还可以生成订购单、工作量统计单等，为后续的统计工作提供相应数据。在完成布置设计后，可生成各种布置图纸，单线图、轴测图、接线图等，并且在生成的不同图纸上，信息可以互通，选择某个元件可以查到相关图纸上同一个元件的信息。

对比常规的二维设计平台，三维设计不仅在提升设计工作效率方面优势明显，还大大降低了设计出错的概率，提升了工程设计质量。另一方面，三维设计虽然应用前景较好，但在工程具体应用过程中，还存在以下几点不足。（1）国网公司设备模型库不全，目前主要设备模型都有，但部分辅助设备，如主变压器中性点设备、消弧线圈及保护测控等二次设备模型依然空缺。该部分模型的不统一必将造成各厂家及各设计人员建模型式的多样化。（2）设备建模深度及技术要求仍需进一步明确，对建模的基本图元没有明确的说明。（3）各设计单位三维设计成果如何实现信息共享，工程竣工资料、三维设计移交的范围、格式要求和深度还需进一步明确。

4、结束语

变电站设计中运用三维设计技术具有极大的发展前景，但是具体操作中还是存在很大的需要改进的空间，变电站三维设计技术随着信息化科技发展，在不断的完善过程之中，可以预见，不久的将来，全专业三维协同设计、一体化管理模式将是变电站设计未来发展的方向，充分利用一体化三维平台协同设计优势和特点，能有效减少和降低平台底层设计人员数量、劳动强度和技能水平要求，有利于设计企业对高层次重点和核心人才培养，提高设计企业核心竞争力。通过智能变电站三维设计可提供可视化、精细化的三维设计图纸成果，满足业主、用户三维数字化移交技术要求，进一步扩大和延伸设计服务及市场，为智能电网、全寿命周期管理提供三维数字化、智能化管理平台建设奠定坚实基础。

参考文献：

[1]陈晶.三维协同设计在智能变电站设计中的应用研究[J].电气应用，2013（S1）.

[2]李颖瑾，李波，李绍生.变电站三维设计的应用探讨[J].中国电业（技术版）2012.

[3]杨志远.论三维设计技术在变电站设计中的运用[J].科技展望，2015（26）.

（作者单位：湖北省咸宁市丰源电力勘测设计有限公司）