关键词：数字化三维设计；变电站设计；运用
引言
三维设计凭借多视角、全方位的图形展示界面，以及其图纸联动调整及自动净距校验等功能，正在越来越多被电力行业设计单位采用。
1数字化三维设计技术
数字化三维设计技术是以三维物理模型为载体，数据关联模型为核心，以强大的数据库实现变电站的可视化、数字化管控，其中嵌入协同模块，为变电站设计中各专业协同一致提供了完整的平台，电气、土建、总图、水暖等专业在同一平台内协作可有效避免设计缺项、错项的产生，既提高了设计效率，又减少了繁琐的纸质提资带来的资源浪费。
2三维设计的特点
（1） 数字化时代，智能电网建设对变电站工程设计提出了更高的要求，目前国网公司已经建立了工程数据中心和数字化移交系统，并在新建工程中要求进行设计成果的数字化移交。传统CAD工作模式下，采用图纸复制修改为特征的作业模式，其质量与效率已无法进一步提高，设计成果不具备全生命周期数字化移交的能力。三维设计技术条件下，变电站建筑物和设备等能够在计算机提供的三维空间中建造出来，它将变电站涉及到的各个专业结合到一起。在协同设计工作平台下，各专业能看到其他设计人员的成果，通过专业间沟通，共同完善工程设计方案。（2）变电站三维设计是集电气、建筑、结构、水暖功能于一身，以工程数据库为核心，通过数据驱动三维模型，最终实现自动出图、联动更新、净距校核及数字化三维协同，从而大幅提高设计工作效率与设计质量。
3变电工程数字化三维设计应用
3.1变电工程数字化三维设计平台建设
变电站三维数字设计平台系统包含两大子系统：①涵盖电气一次设计、电气二次设计、建筑设计、结构设计、暖通水工设计、总图设计等各设计专业，如基于BentleyMicrostation平台，集成Bentley公司的Substation电气设计软件、AECOsimBD建筑设计软件、STAADpro结构设计软件、GEOPAK场地设计软件等。并通过开发软件接口，对接如中国建筑科学研究院的PKPM建筑结构计算软件、上海同磊土木工程技术公司的3D3S钢结构软件和3DPTower构架集成软件、南京博力斯信息技术公司的SmartDesigner智能二次设计软件、北京科翼顺驰公司的AutoLay电缆敷设软件等；②工程项目的全寿命周期管理提供集成的工程管理协同设计系统，如Bentley公司的ProjectWise系统。在引进软件公司提供的三维设计软件的基础上，一方面进行消化吸收，最大程度利用软件本身的数字化方面的优势，另一方面依据设计图纸施工图深度的要求，进行深入的分专业模块化开发。由于目前不少专业程序是基于国际开发平台，如BentleySubstation电气设计软件，操作习惯和方法等与国内大多数设计院并不一致，因此往往需进行本地化的软件定制开发工作。
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3.2数字化三维设计线路选线
在传统的电网设计过程中，优选线路路径主要是依靠工作人员的个人主观经验，利用数字化三维设计技术在采用动态性的规划思路将较为复杂的问题进行分段化解决，优化过程采用递推的方式进行分段，进而达到整个过程最优化，辅助企业的决策管理人员进行决策。输电线路工程能够实现快速、精确的自动优化排位。在完成起始点与终止点的选择之后，在数字化三维系统中建立起矢量地理信息，同时与应该设置好障碍物的缓冲半径，数字化三维系统可以自动化的选择出适合该工程的诸多电线线路路径，对输电线路影响村镇、耕地和厂矿的能力作出分析，并且在设计交互的过程中可以避免风景名胜区、自然保护区等多种重点设施，若是存在问题将会在最短的时间内发出警告。智能选择好多条路径之后，再通过手动选线将智能选项的路径进行优化。设计人员在进行设计的时候利用数字三维设计，能可以将传统的设计方式进行转变，降低大量的统计工作时间，提高工作的准确率。在选择站点的时候，能够自动的计算出所选定的范围最近的缓冲区距离。
3.3数字化三维设计的实际应用
3.3.1变电站三维协同设计
变电一次、变电二次及变电土建专业人员在同一平台开展工作，在线完成专业间提资及校审，图纸的更新、修改一目了然，相关图纸数据自动更改。相比常规CAD制图设计，采用线下提资确认的方式，不仅提高了设计工作的效率，同时降低了专业间多次提资引发出错的风险，有效提升了设计工作质量。
3.3.2STD数字化三维变电设计
STD数字化三维变电设计平台的基础环境是AutoCAD环境，其核心是工程数据，基本的技术手段是数字化三维技术，通过将这些基本元素进行综合利用，逐步实现全专业三维协同设计数字化设计平台。STD数字化三维变电设计平台通过对数据驱动的设计和共享，可以实现设计流程的自动化，借助于数字化三维技术，能够将设计的最终成果达到精细化，从而实现全专业模型级的协同设计。平台的组成主要分成四个部分，分别是对平台的管理部分，设计电气的部分，设计土建的部分以及设计协同的部分，将变电站的设计工作人员展开科学化管理，有效结合工程管理、标准化管理和三维数字设计手段，通过利用数字化三维设计技术直接生成相关平面和断面图以及相关的图纸成果，并且可以实现多种专业的协同设计以及三维校验，其设计的成果可以直接的用于数字化移交。
3.3.3精细化设计
（1）基于三维模型的精细化设计，具有管线综合碰撞检查、安全净距校核等能力，从根本上避免设计错误，避免返工，有效节约现场解决问题的时间。三维设计软件自带碰撞检查功能，可自动检验变电站设备基础之间、基础与电缆沟、基础与预埋管间的碰撞检查，并通过三维设计展示立体空间，可视化效果好。相比二维设计平台，空间上的交叉碰撞，只能依靠设计人员的空间想象分析判断，在错综复杂的设备基础及设备间的布置方式下，很难直观的发现问题。（2）安全净距校核功能可根据设计人员需求，自动校验不同电压设备间、设备与地之间的安全距离是否满足要求。在变电站出线回路较多或接线型式复杂的情况下，带电设备与导线存在空间上的交叉，仅依靠二维图形界面进行设计，安全距离校验费时费力且错误率高。三维设计不仅提供了全方位360度旋转观察，且通过自动净距校验功能，有效降低了设计周期，提升了设计工作效率。
结语
变电站数字化三维设计是对变电工程设计领域的一场革命，已逐步在国内外各家电力设计院开展研发应用。如何使之更好的提高设计质量和设计效率，是目前各个设计院研究的重点。
参考文献
[1]李炜.地面三维激光扫描技术在变电站三维数字化设计中的应用[J].资源信息与工程，2019（1）.
[2]涂福荣.变电站电气二次专业三维数字化协同设计方案探讨[J].电工技术，2019（5）.
论文作者:王琳琳
论文发表刊物:《中国电业》2019年 19期
论文发表时间:2020/3/4
标签：变电站论文; 三维设计论文; 平台论文; 工程论文; 设计软件论文; 专业论文; 技术论文; 《中国电业》2019年 19期论文;