三维设计在变电站中的应用探讨

智能电网是电网技术发展的大势所趋，智能电网70%的基础数据来自于设计，随着智能电网的大力推进，必定引起设计手段的一次革命，大量的设计基础数据需要通过新的手段存储、展示及分析，三维设计以其先进的设计理念，强大的数据库功能，契合了智能电网的发展需求，必将成为大势所趋。本文通过工程实例探索了变电站的三维设计及数字化移交工作，实现了三维建模、二、三维贯通、碰撞检查、自动工程量统计、三维漫游等功能，并对工程中有益的经验进行总结及探讨。

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Smart grid technology is the main stream of the development of network, intelligent power grid of 70% based data from design, with the intelligence of the power grid to promote, will cause design means a revolution, a large number of design basis data through the new means to store, display and analysis, 3 d design with its advanced design idea, strong database function, with the development of intelligent power grid needs, will become the trend of The Times. This paper explores the substation project example of the 3 d design and the digital transition process, realize the 3 d modeling, 2, 3 d breakthrough, collision check, automatic bill statistics, the three dimensional roaming, and other functions, and the engineering of the beneficial experience summarized and discussed.

中图分类号：S611 文献标识码：A文章编号：

2、应用背景

随着信息化时代、智能化电网等全新观念不断冲击着人们的生活和生产实践活动，这对设计手段、设计理念也提出了更多新的要求。如何提升变电工程的设计手段，提高设计效率、提高产品质量，如何满足业主日益增长的成品信息量的需求，如何实现变电站全过程、全寿命周期管理，成为越来越多的设计院研究的方向。

三维设计主要以数据库为核心，以三维模型为依托，通过数据驱动模型，从二维到三维，再从三维到二维，完成设计过程。三维设计精准、直观、高效，在发电厂的设计中，已逐渐推广使用了三维技术，并取得了很好的效果。变电行业也在逐步涉足三维设计。

采用变电站三维设计，不仅可以提升设计手段，还可以在为业主提供设计成品的同时，可以提供一个可以终生储存变电站设备数据的数字化平台，包括工程设计数据、布置设计数据、材料数据、采购数据和运营维护数据等，为变电工程的后期维护和改造提供方便，为设计服务产业的延伸提供可能。

我院依托±660kV宁东-山东直流输电工程青岛换流站、220kV西王变电站等分别进行了三维设计，探索了多种实现方式，由浅入深，逐步探索应用三维设计的各种功能，并总结了一定的工程经验。

3、660kV青岛换流站工程三维设计及移交工作

3.1工程背景

宁东-山东±660kV高压直流输电工程是世界上第一个±660kV直流工程，双极输送4000MW，也是国网公司当前的重点建设项目，是国网公司首次组织三维设计及移交工作，我院承担了此工程的受端青岛换流站的部分三维设计工作，主要进行了以下主要工作。

3.2平台比选

首先，进行了三维软件平台的比选。在发电应用较广的PDMS平台，主要针对发电厂的管道设计，对变电工程中数量庞大的导线的创建，没有专门的工具，仅能采用弯曲的钢管来代替，弧垂等不能满足工程实际的拟合曲线。Bentley公司的SUBSTATION三维设计平台在变电站三维设计方面具有突出的优点，有专用的软件进行具有弧度的导线设计，可拟合实际的弧度曲线。并且有专门的软件对带电距离进行设计校验，有专门的防雷接地、电缆敷设等专业软件，更加适合变电站设计，最终确定Bentley为此工程的三维设计及移交软件平台。

3.3三维建模

平台确定后，各专业首先进行三维建模工作，为专业间模型标准统一，特制定了以下规定：

(1) 各专业模型应采用统一的模型单位。推荐采用“毫米（mm）”作为长度单位，度（°）作为角度单位。

(2)各专业子模型都应采用统一的坐标系，Z轴正向朝上。

(3) 各专业设备、材料模型在生成时应赋予合乎模型总体设计所规定的层次和颜色。

(4)建模宜使用基本体如立方体、圆柱体等，尽量减少使用复杂形体如旋转体、拉伸体。并避免在建模过程中使用“开孔”或“切割”的操作。单个设备建模时应尽量减少三维实体的数量。

3.4模型组装

(1) 三维模型可分为整体组装模型、区域组装模型（包含所有专业）、区域专业组装模型（单一专业）、设备模型。三维模型宜按“专业组装——区域组装——总装”的顺序依次组装。

(2) 总装模型是将各区域组装模型按照各区域按统一座标原点的位置进行布置，并连接各区域间接口。

3.5碰撞检查

三维模型总装完成后，需要进行硬碰撞及软碰撞检查。

(1)硬碰撞： 需要检查电气设备是否与其他专业三维模型发生位置冲突。包括电气设备与土建结构的碰撞；电缆沟与设备基础、水工等管道的碰撞等。

(2)软碰撞：即带电距离校验，宜采用直接三维空间测量和软碰撞相结合的办法，分区域进行三维空间带电距离校验。

3.6创建、利用数据库信息

(1)将三维电气模型赋予一定属性，主要包括设备详细参数、生

产厂家、安装位置编码和设备物料编码等。

(2)结合工程完善补充了门窗库、中国材料的型钢和混凝土截面库。

(3) 初步定制了有关电气设备及土建工程量的统计功能，设备材料可由三维模型自动统计，当三维模型发生变化时，设备材料表可同步更新。

3.7初步实现了二维、三维的贯通

(1)通过Part Database数据库建立二维符号和三维模型的关联（Part Number），实现二维智能主接线与三维模型之间的数据贯通。

(2)实现由三维剖切二维平、断面图。

3.8三维数字化移交

整理工程全设计过程的审查批复文件、设计文件、二维图纸、设备技术规范书、施工中形成的文件等以PDF格式、三维文件以i-model格式实现三维数字化移交，业主通过Project Navigater软件平台实现对数字化变电工程模型和数据的访问。

用户通过数字化工程模型的访问，实现对工程技术数据、相关设计文件和设计资料的浏览、查询，并可通过链接直接打开设计文件和设计资料。