变电站三维建模设计方案

　　近年来，我国电力行业高度重视三维设计和应用工作，开展了很多相关研究和试点工作。国家电网有限公司为落实“数字国网”的建设总体要求，构建全业务数据链，提升输变电工程整体设计质量，相继印发了多项关于三维设计和评审工作的指导文件，以及多个企业三维设计系列标准，同时提出”从2018年下半年开始，新建35kV及以上输变电工程应全面用三维设计。到2020年底前，所有新建、改建、扩建的35kV及以上输变电工程应具备数字移交条件”的要求。

艾三维技术信息技术有限公司（艾三维软件）专注于基础设施行业的全生命周期的BIM咨询服务、软件销售、软件研发以及培训，2009年11月成立，总部位于广州，在武汉、成都、上海、西安设立分公司，旗下拥有艾三维软件、艾三维咨询、工程动画、艾三维学院、软件开发等子公司，拥有10年的BIM研究与项目经验，与国际知名BIM软件企业Bentley公司、德国Nemetschek公司、美国Ecodomus公司等有广泛合作，服务覆盖民用建筑、土木交通、工业建筑、水处理、勘察测绘、环保、石化、冶金、电力等行业领域，目前主要针对输变电项目主要针对200KV及以下输变电工程三维建模。同时与中国能建集团、中国电建集团旗下电力设计院及其他中小型电力设计院都有相关合作。

1、三维建模工作流程

输变电工程三维建模艾三维技术采用Bentley变电三维设计平台，Bentley变电三维设计平台贴合现有设计流程，综合三维技术和数字化技术，实现变电站全专业的三维协同设计，可大幅度的提升设计质量和设计效率。主要流程图如下图所示：

设计数据从项目开始阶段输入后，一直贯通整个设计过程。在初步设计阶段，可以基于通用设备模型库来快速完成模型布置、提资，各专业设计人员基于项目布置设计基准点，在三维可视化协同环境下，完成建模设计，在过程中充分的应用安全距离校验工具、软、硬碰撞检查工具来保证设计模型的正确性。当变电站设计信息模型创建工作完成后，可以在设计模型中添加材质、设置渲染场景，快速输出投标动画和鸟瞰图等效果图片。

在施工图设计阶段，可基于初步设计模型成果，充分利用软件的数图同步功能。在数据编辑器界面，根据项目资料对初步设计模型进行调整和补充，修改完成后，由三维设计软件功能来实现从设计数据到设计模型的刷新，提升质量和效率。

当完成变电站三维模型建模并进行校审后，可通过三维剖切技术从三维设计模型中抽取二维图纸。所获得的二维图纸与三维设计模型动态关联，当发生设计变更时，只需要在三维设计模型中进行调整，所有二维施工图纸都会自动刷新，不需要在平、断面图上进行手动调整，即可避免手动绘制易出错的弊端，又可大幅度提高设计效率。

2、Bentley变电三维设计平台各模块详细功能说明

2.1电气软件Substation

·变电设备建模

可以按照国网、南网三维设计标准对输变电电气设备进行建模，例如：换流变压器、换流阀、避雷器、电抗器、电阻器、开关等。

·三维布置设计

快速完成设备布置，完成主接线，可实现设备编码

·断面图设计

可以快速的获得间隔的平、断面图；可以批量的对设备进行标注；可以自动生成材料表；可以快速完成设备定位尺寸标注、标高标注及安全净距标注，快速的完成间隔平断面图图纸设计。 包括三维布置图、间隔断面图、设备安装图、材料表等，进而完成新项目的合计。

2.2  土建软件AECOsim Building Designer

AECOsim Building Designer涵盖了四个功能模块，使用者可以采用按需加载的方式，在进行建筑建模的同时，也可以根据需求加载其他的专业建模模块，这样的建模使我们四个专业的建模模块被整合在同一个建模环境中，用同一套标准进行建模。同时，对一些建模工具进行的集成和优化，例如，我们可以使用一个编辑命令和修改所有的构件。

2.3电缆敷设软件BRCM
随着数字化三维电厂建模理念的不断深化和信息化建模的快速发展，对发电建模各专业的整体要求发生了一定的转变，要求各专业在高质高效的完成本专业的建模任务外，还要有机的和其它专业进行信息的共享和传递，进而提高整体的建模水平。而三维建模由于它的直观性和方便性越来越多的在专业建模中得到应用，各大建模院都在大力的推行这种先进的建模技术。在这种形势下，各专业在考核应用软件时除了关注本专业的需求外还应考虑到专业间的协同工作需要，电缆系统建模做为一个建模重点，所需采用的建模工具既要满足快速创建桥架系统的需求，还要能够与其它工艺系统软件共享数据，以便快速准确的完成电缆敷设的建模，得到精准的材料统计，提升电缆系统建模的建模质量及效率。

三维桥架系统图

2.4结构专业设计软件Prostructures
Pro structure作为一款先进的详图软件，在实际中有着广泛的应用， Pro structure 有即两个相对独立又高度集成的模块，Prosteel和Proconcrete。

Prosteel钢结构建模 Proconcrete三维钢筋

2.5总图软件 OpenRoads Designer

OpenRoads Designer 是一款面向道路、轨道交通、桥隧、场地、雨水道等基础设施设计的专业软件，也是土木行业的BIM平台（内嵌MicroStation, 可集成其他专业产品设计的模型），可为变电站三维设计提供场地平整，场内外开挖和道路设计。

2.6 各专业合模后

3、三维建模优势

·碰撞检查
极大的体现了三维协同设计的效益价值，将变电工程中有可能发生的软硬碰撞问题解决在设计阶段，大幅度的提高设计质量和设计效率。该功能基于一个准确的三维信息模型，涵盖所有专业（电气、建筑、结构、暖通、水工、场地）的设计模型，利用方便的结果校验分析工具，自动生成干涉校验报表（含截图和关键说明）。

·安全净距校验
引进三维设计技术后，设计企业可以实现很多二维设计技术不能实现的校验功能，如带点间隙校验，风偏校验等。布置设计是变电工程设计的重点，而带电安全距离校验技术更是布置设计的重中之重。三维设计技术等同于计算系统上的真实变电站，可以方便准确的完成出线集中、空间受限条件下的关键区域的设计，而这些关键区域的设计往往是一个变电工程布置方案优劣的瓶颈。三维技术可以准确模拟出实际的情况，结合参数化模型信息，就可以快速的完成静态和动态下的安全距离校验。

·数据关联
依据数据库，设计数据在不同图纸间可实现动态同步，可以实现设备数据在三维布置图、间隔断面图、设备安装图之间共享和同步。基于通用设备模型库的建立，项目设计更趋向于施工图深度的典型设计，在新项目设计时，可通过对设备型号的快速修改，由软件工具自动修改主接线、布置图、间隔断面图中的设备信息，从而达到标准化、智能化设计的目标。

·投标动画制作、施工进度模拟
三维技术的最大特点就是表达直观，引进三维设计技术后，可以对设计成果进行相应的查询、浏览操作以方便方案介绍或者设计交流，可实现基于变电站三维模型的分类和分区域可视化浏览查询。依据设计完成的三维模型，可进行三维动画制作，能够更加直观的表达变电站设计的特点及优势。同时，三维设计模型也可与P3、P6等软件结合，动态模拟施工进度，方便了对于施工过程的整体把控。

出图方式的提升
引进三维设计技术后，二维施工图纸可以从三维布置设计中剖切出来，获得的二维图纸与三维的布置设计间保持整体同步关联，如果三维布置设计进行了调整，则相应的二维图纸也会自动的进行同步，避免了漏改、忘改的情况出现，极大的方便了设计人员，既能提高了设计质量，又保障了设计效率的提高。

·精准的成本预算
随着精细化设计要求的提出，精准的材料统计功能成为了设计过程中必要的需求。本方案基于三维信息模型与项目数据库，可以方便的实现精准的材料统计。可以按照整个项目、不同电压等级配电装置区域、某个间隔等为选择范围来进行相应的材料统计，完全能够满足不同设计精度及深度的要求。

·数字化移交
三维信息模型不仅仅是单纯的几何模型，同时还带有完整的设计数据信息，而且与数据库具有逻辑关联，可方便的实现数字化移交。本方案目前已帮助多家电力设计院完成了国家电网内多个变电工程项目的数字化移交工作。

·多专业协同设计
大型项目的设计工作要求各设计专业间能够实现协同设计，以便提高设计效率，并能及时的发现专业间的配合问题，提高设计的质量。三维设计技术使专业间协同变得更加方便和直观，尤其是布置设计部分，可以将很多的专业内部及专业间的设计问题解决在设计阶段。项目设计时，各专业基于同一个项目基准点，可同步开展本专业的内容设计，设计过程中若发生干涉或配合问题，可以及时被发现并提前进行处理或进行沟通协调。