基于三维模块化设计下的智能变电站设计

房岭锋

(国网上海市电力公司，上海 200122)

1 智能变电站设计现状

近年来，我国各单位和电力研究所都已经开始引进三维设计系统和三维设计软件，并且取得了一定的成果，有效降低了智能变电站设计的成本。但现在还处于由二维平面设计向三维设计的过渡时期，目前对于能够熟练使用三维设计软件且能独立完成电力系统设计的人才还非常欠缺。现在的三维设计软件虽然可以实现变电站设计的大多数功能，但都还存在一些问题，如智能化程度不够、效率不高、与技经等专业软件接口较少等[1-2]。

2 三维模块化设计

三维设计是设计本身从平面走向立体的一种新方式，同样也是二维设计的一种新发展方向。同时，三维平面设计的发展也是基于当前设计本身的立体化、仿真化的需求。三维平面设计是实施的过程中，主要通过3DMAX、CAD等软件，综合使用建模、渲染等方式，以此来取得设计本身的效果。三维模块化设计是实施过程中的一种设计方式，按照设计的需求，可生成不同的设计指令，按照不同的模块和指令进行划分，并在相应程序的开展过程中，通过程序之间的作用实施设计，最终输出设计的成果。三维模块化设计的优点如下。

(1)三维模块化设计可以实现设计人员之间的高效协同、精确设计的最终目标，完成智能变电站三维可视化和信息一体化。

(2)三维设计是基于空间概念的设计，比二维平面设计的内容更加丰富、更加真实，也更加符合人们的视觉需求特点。它的可视化程度高，也更加精确和直观。业主能更清晰地明白设计意图，减少项目前期沟通中的分歧和误解[3]。

(3)三维设计中可以生成大量的几何数据和属性数据等，以及文档和图纸，它们之间均可以实现相互的关联和整合，呈现出更为方便管理、计算和使用的特点。三维设计可以提高设计的质量，各专业在同一模型空间中开展设计，专业之间的协同合作的紧密度得到了大幅提高，可以有效避免传统设计中多专业交叉碰撞的问题。另外三维设计不同于二维图纸的视图表达，它可以建立符合实际的三维模型，不论是设计范围还是设计深度都可得到大幅地增加。

(4)三维设计软件有自带的碰撞检查功能，可以自动检验变电站的基础设备、电缆沟、预埋空间之间的碰撞检查，并通过三维图像设计展示其立体空间，可视化的效果很好。而且在智能变电站错综复杂的基础设备布置方式下，可以很快速、直观地发现问题。

(5)基于三维模块化设计下的智能变电站设计，可以根据设计人员的需求，自动效验不同电压设备之间、设备与地面之间的距离是否满足安全距离的需求。对于变电站的出线回路较多和各种接线错综复杂的情况下，且带电设备的线路之间容易交叉的情况，三维设计不仅能提供360°全方位无死角的旋转观察，而且还能有效地降低设计周期，提高工作效率。

3 基于三维模块化设计智能变电站的意义

在三维模块化设计开展之前，智能变电站的设计是基于自身的任务流程单独进行的，容易造成设计之间的关联性不强，最终的合成效果甚至会出现问题。三维模块化设计出现以后，各个设计师可以在共享平台上进行设计，在设计过程中能够对其他模块内容进行充分结合，以此来保证最终设计的效果。如果在设计过程中出现设计契合性不高的问题，平台就会对各个设计师进行提醒，以此来保证最终的设计效果。让设计人员在进行现场施工之前发现问题，并及时发出修改通知，可以最大限度地减少损失。基于三维模块化设计智能变电站的意义如图1所示。

图1 基于三维模块化设计智能变电站的意义

三维模块化设计逐渐改变了人们的制图习惯。由之前的以图纸为核心转变为以数据为核心，以往图纸文字里的信息需要由人为辨识转变为信息模型里结构化数据到现在由计算机进行识别，将离散的电子化信息转变为了可以统计分析的数据信息，并且将个人经验教训转化为企业知识积累。为大数据分析、人工智能等的优化开展提供基础数据的支撑[4]。相对于平面设计来说，三维设计在设计过程中打造出了“Z”轴，这也为设计师的设计测量提供了精准依托，便于设计人员对设计部分的实时把握，以此来保证最终的设计成果的精准性。从之前的图纸只能显示变电站平面，空间关系需要凭借人们自己想象，到现在可以按比例绘制空间关系，相当于将“变电站缩小后放到图纸上”，更加的直观，大大减小了各设计人员之间分析探讨的难度，提高了合作的效率。

三维模块化设计的实施也对原有效益的方式进行了调整，对设计工作的效率与质量进行了提升。在三维模块化设计的过程中，平面设计中的重复性问题与无效性问题得以解决，对于立体内容中的相同点，只需要进行一次设计就可以多元化应用。此外，在设计过程中，一些原本由设计师来完成的编号、数据等，能够在三维模块化中直接生成，也减少了原有的设计工作体量进行减少[5]。将设计人员从各种琐碎的事务中解放了出来，让其可以将更多的精力投入到设计中来，使得最终的成品无论是在深度还是在精度上都能得到进一步地提升。使得工程从原来的粗放型效益模式转变到了精细化的效益模式。

4 结语

三维模块化设计以其先进的设计理念，契合了智能变电站的发展需求[6]。在智能变电站工程设计中，利用三维模块化设计的空间特点，已经实现复杂的电缆线优化布置、管线布置、碰撞检查、模拟施工、空间可视化展示等内容，但是如何通过三维模块化设计手段，提高设计效率、提高产品质量，满足人们日益增长的用电需求是现阶段研究的重点。相信在这个科技发展越来越迅速的时代，基于三维模块化设计下的智能变电站设计在不久的将来就能更适用于当下的方案。