“基于Bentley平臺(tái)500kV變電站三維數(shù)字化設(shè)計(jì)”初探

王國珍 周鵬

（江西省電力設(shè)計(jì)院江西南昌 330096）

“基于Bentley平臺(tái)500kV變電站三維數(shù)字化設(shè)計(jì)”初探

王國珍 周鵬

（江西省電力設(shè)計(jì)院江西南昌 330096）

1 三維數(shù)字化設(shè)計(jì)目的及背景

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，三維設(shè)計(jì)手段已逐步進(jìn)入到了各個(gè)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，如電力、石化、建筑等，成為國內(nèi)外高水平工程公司在工程設(shè)計(jì)、工程管理及實(shí)施階段的重要輔助手段。三維設(shè)計(jì)技術(shù)打破傳統(tǒng)二維平面繪圖設(shè)計(jì)的概念，在三維空間進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，建立與施工現(xiàn)場一一對應(yīng)的實(shí)體模型。體現(xiàn)了三維設(shè)計(jì)超前的設(shè)計(jì)思想和質(zhì)量檢測，也成為國際大型工程公司進(jìn)入國際市場參與競爭的準(zhǔn)入保證。

目前，我國電力行業(yè)主要設(shè)計(jì)單位已廣泛引進(jìn)了三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)。三維設(shè)計(jì)已逐步進(jìn)入變電站設(shè)計(jì)領(lǐng)域，并已經(jīng)引起各大設(shè)計(jì)院的重視。國內(nèi)各大設(shè)計(jì)院，如中南院、西北院、華北院、福建院等都已引進(jìn)了三維設(shè)計(jì)軟件，開始了革新變電站設(shè)計(jì)手段的嘗試。

針對PDS、PDMS、Plant Space軟件在變電站三維設(shè)計(jì)應(yīng)用存在諸多缺點(diǎn)，Bentley推出了Substation變電設(shè)計(jì)解決方案，國內(nèi)博超軟件推出了Istation三維變電設(shè)計(jì)軟件，這兩個(gè)面向變電三維設(shè)計(jì)的軟件在國內(nèi)各設(shè)計(jì)院都已有不少客戶，此外也有部分設(shè)計(jì)院繼續(xù)沿用PDMS等進(jìn)行變電三維設(shè)計(jì)。

主要研究內(nèi)容：將500kV變電工程設(shè)計(jì)所涉及的主要專業(yè)軟件（如電氣專業(yè)軟件、土建專業(yè)建筑及分析軟件等）集成在變電工程一體化設(shè)計(jì)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)在施工圖設(shè)計(jì)工程中的規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析、建模、布置、詳圖設(shè)計(jì)、效果圖制作、移交等全過程、全專業(yè)、全工程應(yīng)用。

研究方法：依托某個(gè)500kV變電站新建工程（施工圖階段），使用Substation軟件，完成電氣一次建模、計(jì)算、校驗(yàn)及二維出圖，同時(shí)形成三維展示模型；使用BRCM及Promis.e軟件，完成電纜橋架及二次系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)；使用Aecosim土建專業(yè)軟件對場地，建筑，排水及構(gòu)架進(jìn)行三維可視化設(shè)計(jì)。

預(yù)期目標(biāo)：

（1）建立500kV變電站電氣設(shè)備的二維符號(hào)和三維模型。

（2）實(shí)現(xiàn)多專業(yè)三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)，碰撞檢查、安全距離校驗(yàn)等在二維中不能實(shí)現(xiàn)的工作。

（3）主要設(shè)備材料的精確化統(tǒng)計(jì)。

2 三維數(shù)字化設(shè)計(jì)創(chuàng)新之處及社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

2.1 創(chuàng)新之處

（1）變電工程各專業(yè)設(shè)計(jì)軟件集成在一體化變電設(shè)計(jì)平臺(tái)中，真正實(shí)現(xiàn)變電工程設(shè)計(jì)工程中專業(yè)與專業(yè)間及專業(yè)內(nèi)部不同設(shè)計(jì)者之間協(xié)同設(shè)計(jì)。

（2）過去變電工程設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格執(zhí)行串形設(shè)計(jì)流程，采用一體化變電設(shè)計(jì)平臺(tái)后，各專業(yè)可部分并行設(shè)計(jì)，縮短設(shè)計(jì)周期。

（3）實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)分析軟件與AECOsim軟件無縫對接，即解決了以往土建專業(yè)重復(fù)建模，減少建模工作量，又解決了參與專業(yè)間配合用的可視化三維模型與結(jié)構(gòu)分析模型可能不一致的問題。

（4）將項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員所涉及的工作空間和工作內(nèi)容都托管在服務(wù)器上，利用Project Wise的目錄結(jié)構(gòu)管理和權(quán)限控制機(jī)制技術(shù)，分級(jí)建立文件夾，對各文件夾按項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員的不同控制要求設(shè)置相應(yīng)的讀、寫等訪問權(quán)限，由項(xiàng)目管理員快速完成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的工作部署。

（5）Bentley Project Wise將項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員集成在一個(gè)統(tǒng)一的工作平臺(tái)上，改變了傳統(tǒng)的分散的交流模式，實(shí)現(xiàn)信息的集中存儲(chǔ)與訪問，從而縮短信息交流時(shí)間，增強(qiáng)了信息的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，提高了項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員間協(xié)同工作的效率。

2.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

三維設(shè)計(jì)主要以數(shù)據(jù)庫為核心，以三維模型為依托，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型，從二維到三維，再從三維到二維，完成設(shè)計(jì)過程。三維設(shè)計(jì)精準(zhǔn)、直觀、高效，采用變電站三維設(shè)計(jì)，不僅可以提升設(shè)計(jì)手段，還可以在為業(yè)主提供設(shè)計(jì)成品的同時(shí)，提供一個(gè)可以終生儲(chǔ)存變電站設(shè)備數(shù)據(jù)的數(shù)字化平臺(tái)，包括工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、布置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、材料數(shù)據(jù)、采購數(shù)據(jù)和運(yùn)營維護(hù)數(shù)據(jù)等，為變電工程的后期維護(hù)和改造提供方便，為設(shè)計(jì)服務(wù)產(chǎn)業(yè)的延伸提供可能。

現(xiàn)有的三維設(shè)計(jì)模式，只要建好模型，在統(tǒng)一的定制環(huán)境下，三維模型通過動(dòng)態(tài)剖切可以自動(dòng)生成二維平斷面圖紙，同時(shí)可根據(jù)特定的搜索標(biāo)準(zhǔn)生成配套的材料統(tǒng)計(jì)表，滿足施工要求，在三維設(shè)計(jì)中，二維原理圖、三維模型的布置和二維平斷面圖均可以實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、高效地關(guān)聯(lián)，當(dāng)發(fā)生設(shè)計(jì)修改時(shí)，只需要在三維布置中進(jìn)行調(diào)整，所有二維圖紙都會(huì)自動(dòng)刷新，而不需要像以往二維出圖模式一樣張張圖紙修改，也不會(huì)出現(xiàn)漏改、圖紙不相對應(yīng)的現(xiàn)象，大幅提高出圖效率和出圖質(zhì)量。

數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)優(yōu)化、成本控制、施工管理以及項(xiàng)目的形象推廣等多個(gè)方面具有非常獨(dú)特的效果，其帶來的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益明顯，社會(huì)影響力很大。我院數(shù)字化技術(shù)在促進(jìn)企業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)水平、增強(qiáng)企業(yè)核心競爭力、提高企業(yè)社會(huì)影響力以及開拓新的市場業(yè)務(wù)等方面具有突出貢獻(xiàn)。

3 三維數(shù)字化設(shè)計(jì)研究成果的應(yīng)用前景

（1）將變電工程設(shè)計(jì)所涉及的各專業(yè)軟件（如各Bentley軟

件、PKPM軟件等）集成在變電工程一體化設(shè)計(jì)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)在施工圖設(shè)計(jì)工程中的規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析、建模、布置、詳圖設(shè)計(jì)、效果圖制作、移交等全過程、全專業(yè)、全工程應(yīng)用。

（2）設(shè)計(jì)產(chǎn)品和設(shè)計(jì)過程的數(shù)字化移交，移交的是數(shù)字化信息模型及設(shè)計(jì)過程的所有信息和數(shù)據(jù)，為工廠全壽命周期管理打下良好基礎(chǔ)。

（3）數(shù)字化集成設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)全專業(yè)、全站模型的動(dòng)態(tài)空間校驗(yàn)和碰撞檢查，使常規(guī)設(shè)計(jì)過程中難以避免的設(shè)計(jì)差錯(cuò)得以消滅，提高工程設(shè)計(jì)質(zhì)量。

（4）在數(shù)字化集成設(shè)計(jì)平臺(tái)上，各專業(yè)間及專業(yè)內(nèi)部不同設(shè)計(jì)者間協(xié)同設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)化流程化設(shè)計(jì)、二三維間聯(lián)動(dòng)，PW豐富內(nèi)容管理手段等，為設(shè)計(jì)企業(yè)提高工作效率。

4 進(jìn)一步計(jì)劃、設(shè)想

本文僅對某一個(gè)500kV變電站施工圖階段開展了相關(guān)的三維數(shù)字化設(shè)計(jì)，在模型建設(shè)方面種類偏少，變電站布置形式較為單一，并不能全面的涵蓋電氣模型庫，變電站布置方案。下一步可結(jié)合其他不同類型工程，充實(shí)豐富電氣模型庫，變電站布置方案，建筑方案等，開發(fā)利用參數(shù)化手段建模方法，簡化復(fù)雜模型的建模方式，優(yōu)化定制二維圖紙模板，提高直接由三維模型到二維圖紙的成品出圖率。

通過工程數(shù)字化設(shè)計(jì)，探索出適合變電工程數(shù)字化集成設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，制定了相應(yīng)專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)文件。

TM63

A

1673-0038（2015）47-0217-02

2015-9-10

王國珍（1985-），男，工程師，工學(xué)碩士，主要從事變電土建設(shè)計(jì)工作。

周鵬（1984-），男，工程師，工學(xué)碩士，主要從事變電土建設(shè)計(jì)工作。