基于Bentley平台的数字化三维设计在变电站工程中的应用研究

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　　【摘 要】本文主要探讨了三维数字化技术在变电站设计中，结合变电站工程实际情况，对协同设计平台、三维成果应用等进行详细的阐述，展望数字化三维设计的发展前景。
　　【关键词】变电站；数字化；三维设计
　　0 引言
　　随着现代计算机技术的发展，以及工程的建设需求的不断提高，电力行业的设计理念有了很大的发展与改革。从传统的二维CAD设计，逐步转向三维数字化设计。利用数字化设计手段，加紧了设计过程中各专业间的配合，设计自动化程度越来越高，设计效率和质量得到显著提升。
　　1三维数字化技术特点
　　（1）统一数据库资源
　　整合了基础模型数据库、设备产品库、典型工程数据库等数据资源，数据涵盖范围广，数据种类齐全，基于统一的空间数据库进行集中存储管理与共享访问。
　　（2）统一设计平台
　　在PW协同设计软件集成各专业三维数字化设计软件，开展变电站设计相关业务工作，相关专业在统一设计平台上完成设计工作，充分发挥专业设计软件及协同设计平台各自的优势，实现设计信息化、软件集成化、图纸电子化、管理规范化，使得设计成果更加直观、设计手段更加先进、协同作业更加便捷、项目管理更加高效、成果移交更加规范。
　　（3）精细优化设计方案、精准设计
　　基于数字化地膜和精细化模型构建三维精细化场景，基于三维真实场景组织电气、结构等专业协同开展各专业的三维展示及相应的设计和出图工作，以及更加直观的三维效果和数据信息，快速形成最佳设计方案，模块化数字化设计，软、硬碰撞检测，提高设计效率和设计质量。
　　2.数字化设计应用范围
　　开展数字化设计工作时，覆盖到的部门多，专业多，包括可研阶段、初步设计阶段、施工图阶段、竣工图阶段，变电站设计专业涵盖电气一次、电气二次，土建结构、建筑、水暖，勘测测量、地质、水文等专业。系统设计实现基于统一数据源的协同设计；布置设计实现数字化模型涵盖全部建构筑物模型及配电装置、悬线、雨水管道等（包括地下设施设计），实现了基于信息模型的协同工作；详图设计阶段实现图纸自动抽取，材料自动统计，应用范围深，支持前后延伸，贯变电站建设全生命周期，为工程资产全生命周期三维信息化管理提供技术支持及数据支撑。向前可工程规划选址、可行性研究、投标、初步设计阶段工作提供支持，向后延伸可对施工图设计、竣工图设计阶段应用提供支持，数字化的设计成果和资料移交给施工、运营单位，能为施工、运营单位提供数据支撑，辅助开展相关的业务工作。
　　3数字化设计内容深度及成果
　　（1）初步设计阶段
　　全站主要电气一次设备、设施及材料的电气接线设计和三维布置设计，建立全站电气主接线、站用电系统接线等电气逻辑模型和电气设备、材料等电气物理模型。
　　电气二次主要完成二次设备室、继电保护小室及预制舱式二次组合设备的三维布置设计。
　　总图专业确定地理坐标系统及高程系统信息；开展道路（含进站道路）、场地、等布置设计；进行场地及边坡分析，完成土石方平衡计算等竖向布置设计；建筑物三维设计，完成主要生产和辅助建筑物应包含室内各层主要平面及空间布局，结合专业软件完成结构选型和计算分析；构筑物方面建立构支架及主要设备基础模型，采用专业软件进行结构分析；包括给排水（含消防）、暖通主要设备、设施和管道的三维设计。
　　（2）施工图设计阶段
　　全站电气一次设备、设施及材料的电气接线设计和三维布置设计，建立全站电气主接线、站用电系统接线等电气逻辑模型和电气设备、材料等电气物理模型。
　　完成二次及通信装置、屏柜、预制舱式二次组合设备、预制式智能控制柜模型设计及三维布置；建立智能辅助控制系统主要设备模型，并完成三维布置设计。
　　基于施工图设计阶段要求的数字高程模型、数字地面模型等，开展站区总布置设计，综合布置本设计阶段各专业物理模型，完成软硬碰撞检查。指导施工单位开展变电站工程建设。
　　总图设计，确定地理坐标系统及高程系统信息，开展道路（含进站道路）、场地、围墙、支挡结构、地下管沟、隔声屏障等布置设计，进行场地及边坡分析，完成土石方平衡计算等竖向布置设计。
　　建筑物设计，建筑物应包含各层空间布置细节、建筑做法、建筑物构配件，以及各接口構造，主要建筑材料等属性信息；结构模型应包含结构梁、板、柱、结构墙、开孔、设备埋件（含地锚）等。
　　构支架及设备基础设计，构架模型应包含梁、柱、基础、等，支架模型应包含主材、辅材、顶板、接地件等上部结构和基础，设备基础包含基础、支墩、埋件、埋管、油坑和防火墙。
　　水工暖通施工图三维设计包括站区和主要建筑物室内上下水管道，生活消防泵房、深井泵房、雨水泵井等设备管道，冷却系统，消防系统，排水系统，站区建筑物暖通，站外防洪排水设施的三维设计。
　　（3）竣工图设计阶段
　　实现工程的变更管理、竣工状态管理、三维模型库管理、数据库状态管理等功能，真实反映变更情况和展现变电站竣工后的状态，为工程数字化移交提供基础。
　　（4）施工运营阶段
　　以三维精细化设计更好指导现场施工过程，避免对设计意图及安装方位的误解；提供施工设计过程的一体化管理，统筹管理各类施工相关的图纸、模型和文档资料信息，业主、监理、施工单位等各方通过平台可以快速读取数字化三维设计成品中的各种模型或数据，实现工程相关资料的共享；提供对施工全过程的变更记录管理，为数字化移交工作提供数据支撑与平台支撑。
　　（5）数字化移交阶段
　　在开展数字化建设过程中，主要涉及数据采集、数据整理和数据移交三个阶段工作，数据采集阶段重点根据工程进度，对规划、设计、施工和竣工交付等各个阶段的工程信息和数字化模型进行采集，工程信息包括工程名称、建设单位、施工单位、厂家资料、技术规范书等信息；数字化模型包含设备、金具、绝缘子串、建筑、暖通、水工、地下设施等三维建模成果或图纸等。数据整理工作则主要对对采集到的数据进行校验、归纳、提取、关联建立和整合后进行分门别类管理，对不同来源的数据进行处理，消除数据冗余，确保数据的准确性和完备性并使其符合标准化规范，根据业主单位对数字化移交格式的规定对平台统一管理的各类数据进行汇总输出，将数据完整、准确地移交到进入到业主的数字化移交平台中。
　　4变电站工程数字化设计存在的问题及展望
　　当前国家电网院提出加快建设坚强智能电网，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合。工程数字化是建设智能电网的技术实现基本路线，将设计、建设、运维与支撑数据有机结合在一起，发挥大数据的价值是工程建设的最大目标。与此同时，数字化设计依然受制于模型数据精度与技术成本，特别是不同阶段对模型精度和准确性要求不一样，导致模型利用率有限，修改量大，而且高精度模型数据的建设成本以及软硬件支持能力有限，制约着数字化设计的深入应用，后续可以考虑约定标准性规则解决模型数据利用问题。
　　参考文献：
　　[1]盛大凯，等.《输变电工程数字化设计技术》[M].中国电力出版社，2014.8.
　　[2]陈建.《追梦》[M].中国水利水电出版社，2016.4.
　　作者简介：
　　王梦璕（1989.5-），女，江西上饶人，学士学位，中级工程师，单位：中国电建集团江西省电力设计院有限公司，研究方向：三维数字化技术电力工程建设。
　　（作者单位：中国电建集团江西省电力设计院有限公司）
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