智能变电站三维设计系统构建投稿

智能变电站三维设计系统构建智能辅助3 ddesignsystemstructure李中一、林榕二(1.河北省电力测量设计研究院石家庄市2 .河北省电力公司、河北石家庄)Li Zhong1，Lin Rong2(1. hebeielectricpowerdesignandresearchinstitute，Shijiazhuang，China； 2.hebeielectricpowercorporation，Shijiazhuang，China )摘要：按照国家电网公司建设统一牢固智能电网目标的要求，针对电网工程特点和设计工作的实际需求，建设了智能变电站三维设计系统，保留了传统的平面投影设计，在此基础上，并行利用三维制图手段，开展精细化设计，进行安全距离验证、布线力学计算、 应用防雷、材料统计、疏散间隔剖面图，实现了智能变电站的数字化交接，为工程全寿命周期管理奠定了基础。关键词：智能变电站三维设计数字移交全寿命周期管理设计质量abstract : inacorsardensingwiththegroulionofbuildingaunifiednationalgridcompanystrongandsmartgridrequirements forthepractical rnetionanddesignwork， finitionconstructionofthree-dim thewireletraingthetraditionaldeforprarraminstrationtheparalleluseofthree-dimensionalddrawingts using refined design forsecuritycheckinterval，the wire mechanics，lighting，materials of statistics，achiveingintelligentsubstationdigitionKeywords:smart substation； three-dimensional design； 数字手持机； 生命周期管理；生命周期管理； 设计的品质60引言三维技术在设计领域应用中的强大功能和效益已经与电力工程建设行业相通，国际知名工程公司多以三维设计手段为主要设计工具，实现项目全寿命周期管理。 国内率先应用于大型电源项目建设，目前以管道设计为主体的电源项目设计工作逐渐普及三维设计技术。按照国家电网公司建设统一牢固智能电网目标的要求，智能变电站设计是工程数据库的来源，是实现智能电网的重要环节。 为满足变电工程设计、采购、施工、运行全过程的集成化和智能管理，提高设计效率和质量，根据电网工程设计特点，建立智能变电站三维设计平台，实现智能变电站数字转移，为工程全寿命周期管理奠定基础。1变电三维设计平台的应用现状由于世界经济发展速度不平衡，高新技术在电网建设中的应用基本集中在高速发展的中国，欧美等发达国家的电网建设发展也十分缓慢保守。 同时，还没有发现国际范围内具有专业化、先进技术的变电设计平台。近年来，很多网络、省电设计机构都尝试了变电站的三维规划设计。 其技术路线基本一致，即利用三维管道设计软件的建模功能完成变电车站的三维建模。 目前，人们认为主要存在以下问题：(1)以管道设计为主的工程设计软件远离以电气逻辑设计和布局设计为主的变电站设计，不能完全解决电气设计问题，不进行二次开发就没有设计图系统设计的能力。 从某种意义上说，它是一种三维建模手段，不是变电设计软件平台，而是设计效率的提高和设计质量的提高受到限制。(2)二次开发技术不是作为通用平台软件，而是作为应用软件，不通用，系统的维护、二次开发、协同集成和数字化的交接困难，用户单位容易受到软件制造商的限制。(3)以数据库操作为特征的操作风格，我国设计者已有的设计习惯和操作技能差距很大，应用阻力大，学习成本高，购买价格高，普遍配置困难，生产率难。(浪费AUTOCAD图形平台，难以直接应用设计部门多年积累的宝贵知识成果，难以导入厂家资料，容易导致知识管理断层和系统孤岛。(5)设计院为众多业主提供服务，同一业主采用的GIS、MIS、项目管理、采购等系统也采用不同的平台。 不可能将整个生命周期的管理和数字化交接限制为单一的数据平台。双变电三维设计系统的框架设计2.1软件平台变电三维设计系统软件平台如表1所示表1系统软件平台tab.1系统软件平台项目电脑平台图形化平台AUTOCAD兼容性3d动画漫游平台Autodesk Naviswork兼容性大型专业数据库平台Oracle或SQL程序设计语言c，ARX2.2功能体系结构系统由基础平台层、协同设计平台层和业务应用层构成，具体结构如下图所示。图1智能变电站三维设计系统的结构框架fig.1智能辅助3 ddesignsystemframework2.3主要设计工作流程2.3.1电气专业的工作流程图2电气专业工作流程图fig.2 electricalmajorworkflowchart从流程图可以看出，变电专业(包括二次)需要收集整理管理的主要数据包括设备登记簿、设备材料表、电缆登记簿、电气主接线图、端子接线图、二次接线图、防雷设计图、接地设计图、照明设计图、电缆铺设等。2.3.2土建专业的工作流程图3土建专业工作流程图fig.3 civilprofessionalworkflowchart由流程图可知，变电土建专业应收集整理管理的主要数据包括：总平面布局图、建筑平面立体剖面图、建筑详图、结构详图、设备材料表、水工暖通消防设计图等。3智能变电站三维设计系统功能通过对变电站电气、土建专业主要设计工作流程的分析，智能变电站三维设计系统集成了主要设备安装、配电装置布置、建筑物设计等功能。 设计图设计开始前，通过组织建设、设计、施工、运行等部门对项目管理、质量控制等内容进行需求分析，根据设计阶段数字化传递的深度要求，建立可视化的三维虚拟变电站模型，模型设计、施工、监理、 具有复盖项目建设等多个专业管理部门的可视化、信息全面共享的三维阅览模式，可以实现工程数据库框架结构规划、工程数据采集存储、设备资料版本管理、流程和成品文件管理、各种技术资料管理等功能。3.1主要设计功能3.1.1“通用设计”和“标准设计”实现变电站布线图、电路图等逻辑图智能设计的电气安全网距三维检测，引入接地网三维布置和防雷布置普通电、土建等计算软件系统集成电缆自动铺设变电站工程量的自动统计地理信息，采用数字地形图展开工程设计方案比较的节能分析软件，实现变电站节能3.1.2碰撞检测通过碰撞检测(设备安全距离参与碰撞检测)，发现电气设备的碰撞(设备安全距离重叠)，避免框架和设备支架之间的空间配置碰撞、道路空间占有、设备和设备之间有无碰撞(包括设备安全距离检测)，通过三维模型，可以调整部分设备和建筑物整体的配置。 通过调整设备和建设、构筑物的空间布局，达到优化设计的目标。3.1.3减少占地面积在满足电力设计规程、规范及电气设备之间的安全距离的前提下，优化电气设备操作空间与设备之间的安全距离建设，优化建筑物与道路交通配置，减少变电站占地面积。3.1.4生成工程设计图纸完成3d建模后，从模型中提取2d和绘图页面。 在完成三维建模的基础上，生成变电站施工图的有设备安装图、整个框架布局图、各间隔的电气剖面图、设备支架图、电气总平面图及建筑图等。3.2工程信息资料查询功能当用户查询三维网格的对象时，系统可以综合地展示与查询对象相关联的电力工程的基本信息、附图信息、视频信息等。 该系统提供空间统一查询功能，使用者点击空间对象，按照每个范围选择多个对象，能够得到所选择的对象的属性信息和统计结果。图4应用系统进行工程信息数据查询的例子fig.4 applicationsystemengineerringinformationqueryexamples3.3三维漫游通过三维漫游向业主展示变电站的全貌，业主容易判断设计是否完全符合他的要求。 使业主能够一目了然地了解未来变电站的总体规划、设备布置、大楼各房间功能和区域绿化等情况，对业主将来建设的变电站有着直观、感性的认识。对一些外形大、运输困难的电气设备，可以从立体设计图进行模拟运输、组装，在实际三维空间观察电气设备的地理位置，减少设计错误，提高设计精度1 .3.4统计分析向业主提供三维模型工程数据。 通过构建变电站数据库，在设备数据库中存储设备参数，在设备图库中存储各种设备的图纸，在工程数据库中分层存储变电站的总平面信息、间隔信息和采用的设备参数。 正确统计材料，特别是管材、电缆长度等，实现成本有效的管理。3.5设备采购通过三维平台协同设计，高效缩短设计周期，采用SG186材料代码体系，实现ERP系统的对接，为物资采购提供更便捷的服务，可以与变电站状态检修数据相链接，实现设备的全寿命周期管理。 上述信息也为今后的检修工作提供了有效保障，使资料交付工作与工程同步，有效缩短交付时间，实现提前开始生产。3.6可视化工程过程管理现行专业工程管理软件平台与设计平台无接口，工程进度与三维模型之间无联系。 这种工程管理软件缺乏可视性，效果不佳。利用可视化三维阅读模型，在施工现场设置与设计同步的三维阅读模型咨询点，设计现场服务、施工人员、运行、监理、业主等各方面随时阅读，指导施工。 工程进度、物流和文件管理状态可随时调整以适应实际施工情况。智能变电站三维设计平台可连接P3等各种施工管理平台。 通过定制平台之间的接口，将施工管理平台的过程建设进度(即时间轴)引入三维动画步行平台，形成可视化施工管理能力的四维变电工程平台。 根据施工管理的要求，在工程模型上可以实时看到计划的经过和工程的实际进度，通过与实际工程进度的比较，可以更好地控制施工进度。 模型数字化功能可根据工程进度快速准确提取备件清单，保证工程备件及时准确，有效控制采购成本。3.7数字移交工程设计的最终版本，可以按一定规则提交需要数据的单位，以专业、功能模块等分类方式分别提供。 在完成“物理工程”的同时，将“数字工程”交给所有者，通过完整的数字转让，为所有者的运行维护乃至全寿命工程管理提供完整正确的数字支持。4系统技术特点智能变电站三维设计系统以专业设计软件为主，以数字化为核心，以三维为手段。 该系统具有以下技术特点：4.1数字化系统中的逻辑模型(主布线)和部署模型(三维模型和平面设计图)都具有详细而唯一的过程数据，为设计自动化、精细化和数字化交接提供了根本的信息基础。数字设计首先通过方法将分解还原转变为系统集成，设计者将可能掌握整个系统的工作区域设置从模拟传输转变为数字量传输使用的工具从模拟转变为智能，给设计院带来业务、企业和员工重建，通过信息化，实现项目全寿命周期管理和小型化4.2自动化工程的逻辑模型和配置模型是工程数据库记录的不同表现形式，无论同一设备是逻辑模型还是配置模型，其链接都是工程数据库的同一设备记录。 设计在逻辑模型、部署模型或直接工程数据库中作出的变化可在专业设计软件的解释中自动实现不同设计图形之间的协同修改。 由此，设计效率飞跃性提高，人为操作错误减少到零。对于具有详细工程和设备信息的三维数字化模型，通过专业设计软件的解读和处理，可以直接计算、验证、材料统计和平面剖面设计图、安装图和土建专业出资图。4.3标准化任何先进的设计平台都是加工设计素材的工具，即使脱离标准化知识管理系统的支持，也无法发挥预期的效果。智能变电站三维设计系统提供标准化知识管理系统，形成全专业、数字化、三维设计和交接标准，包括信息标准(设计制图标准、设备信息标准、软件信息接口标准、标准化标准设计库、标准化设计库、设备代码标准、物料代码标准)和工作流标准(设计标准化保证了设计信息流程的顺利性和设计方案的正确性，建立了成熟的标准化工程设计建设和运行管理模式。4.4微细化采用三维设计的主要目的是对三维变电站模型进行安全的网距检测、防雷设计、敷设电缆、材料统计等细化设计，以达到常规二维设