Benley软件在变电站三维数字化设计方面的应用与

Bentley软件在变电站三维数字化设计方面的应用与探讨三维数字化设计是未来变电工程设计的趋势，通过精细化协同工作，能够大幅提高设计质量和效率。通过工程应用中的实际经验，总结了三维精细化设计的特点。同时，Bentley软件在变电站三维数字化设计中具备特有的优势，随着三维模型的积累以及软件的不断改进，将会引领未来变电工程设计、建造和管理等全寿命周期的数字化革命。关键词：Bentley软件；变电工程；三维数字化；协同设计；应用DiscussionontheApplicationofBentleySoftwareinSubstationHYPERLINK"/print"3DNumericalDesignRANRui-jiangStateNuclearElectricPowerPlanningDesign&ResearchInstitute，Beijing100095，China）Abstract：HYPERLINK"/print"3DNumericalDesignisthetrendofthefuturesubstationdesign.Throughelaborateandcoordinatedwork,thequalityandefficiencyofdesignhasbeengreatlyimproved.Withthepracticalengineeringexperience,thecharacteristicsofthe3DNumericalDesignaresummarized.Besides,theBentleysoftwarehasspecialadvantagesinthe3DNumericalDesign.Withtheaccumulationof3DmodelsandimprovementoftheBentleysoftware,itwilldefinitelyguidethe3DNumericalrevolutionofdesign,constructionandmanagementinthesubstationwhole-lifecyclespan.Keywords：Bentleysoftware;substationengineer;3DNumerical;coordinateddesign;application引言目前，变电工程的设计普遍采用的是二维设计手段，是依赖设计者的空间想象力和制图技能完成空间设计的，对工程总体空间布置的经济技术比较和优化缺乏控制，很难适应坚强智能电网的要求[1]。这种设计方法对设计质量缺乏高效的控制，工作效率较低，难以适应精细化和信息化的需求。而当前电网业主已明确提出三维设计和数字化移交的要求。采用三维设计和数字化移交有着以下重要的意义。（1）可以做到精细化设计，方便地进行三维空间的安全距离校验和材料统计，避免碰撞。（2）可适应专业间协同设计，各专业通过一个设计平台进行设计，提高了不同专业配合的效率，避免接口过程带来的错误。（3）数字化移交，集方案、数据于一体的三维变电站模型可以为业主提供真实的展示效果，并形成完整的变电站数字化平台，实现变电站的全寿命周期管理，为工程的后期维护和改造提供方便，也为设计服务的延伸增值提供可能。１三维数字化1.1概念三维设计是针对二维设计而言的，在三维设计中，所有变电站中的设备都是通过三维模型展现的，可以更直观、精准地描述各类设备的空间关系。而数字化设计则要形成以数据库为核心的设计成品的数字化体系，实现与设计评审、设备采购、工程建设招投标、现场施工管理、资产管理、生产管理等各个阶段的高质量数字化连接，并最终形成一个终生存储工程信息的管理平台，实现变电工程全寿命周期的数字化。1.2三维数字化设计的内容三维数字化设计首先必须针对变电设计项目整体，涵盖变电工程设计工作的全部专业内容，对应于电气、土建、结构、水暖、场地等专业。基于强大的数据库后台，实现所有结构化和非结构化设计数据的综合管理。通过设计工具分别进行二维原理图、三维设备布置、场地、建筑等的设计，完成电气、土建等相关计算校验和材料统计，出具施工图纸。熔设计成果以数扒字化型式移交乐给施工、运行刮、管理等各部去门，达到项目牙的全寿命周期秃管趴理浴[2-4盖]梅。冈2制蛾Bentle画y赤软件的应用醉2.1舟典软件介绍拐Bentle险y普公司针对电力随行业的设计工稼作拥有一套完缴整的解决方案怠。然首先，其三维壁设计平康台柄Micros司tatio点n敲是暂Bentle购y吵公司面向全球坊基础设施设计减、建造和运营锻的旗舰产品，筒采用基耀于席Paraso驰li昏d而的三维模型技舟术涌和泻Micros勿oftDi青rectX炒3盼D歌游戏级的图形价驱动技术，具忧备高质量的动络画漫游、施工阵进度模拟等仿恢真功能。信Bentle异ySubs鞋tatio规n配则是专门针对脂变电站的设计己工具，具有专骑业的、成熟的拦智能辅助设计葛功能，能够保会证在整个项目储设计过程中设露计数据的共享雀及继承，从而拿真正实现三维拢数字化协同设统计。并且，设滴计数据可以传渔递到施工、采马购、运维等各障阶段，是覆盖锈工程项目各个短阶段的软件系鄙统秋[5熄]锻。仙图普1Bent废leySu度bstati凉o杠n痕软件界面格Fig.1扒Interf晋aceof撞Bentl岩eySub某statio杆n隔使杂用谷Bentle诞y跌变电站设计软尿件治Substa相tio也n悄，可以快速完量成二维原理图荐设计，智能地抖进行三维设备恳布置，较为准贷确地在三维模径型中表达带有涛弧垂的导线、庄连接线，并进博行导线受力分额析，生成导线仆施工报表等设吩计工作。三维壁模型通过动态覆剖切可以自动受生成二维平断捏面图纸，满足通施工要求。在忍三维设计中，租二维原理图、锹三维模型的布冰置和二维平断顷面均可以实时初、动态、高效鹅地关联，当发坊生设计修改时注，只需要在三理维布置中进行凳调整，所有二浙维图纸都会自敲动刷新，而不失再需要在平、粘断面图上进行豪手动调整，既害避免了人为错最误的发生，又交大幅度地提高暑了设计效率。动此外戚，捷Substa绢tio赔n遇软件还可以完壳成防雷、接地定、照明、电缆阀敷设、端子接惑线图等系统的顾设计，帮助设面计人员高质高筹效地完成变电挂站有关电气设联计的部分。迁图嫁2疫院三维防雷计算隔示意图速Fig.2孩Sketch摔of3D层light穷ningp哑rotect华ion梨图签3洪役三维接地设计炉示意图程Fig.3盒Sketch艘of3D揉groun佩dingd意esign旦Bentle湿y甚建筑和结构设什计软脆件胶Archit掘ectur撒e英，原Struct兴ura评l但和额BBM芒S抱，可以快速完死成主控楼及相穷关土木工程、婶建筑和水暖等析专业的设计；澡借蹦助涂STAA霸D我软件则可以进器行钢结构的分轿析计算和设计认。逗Bentle诊y漏场地设计软野件两GEOPA续K况可以帮助完成配场地设计，并终进行土方量的亩计算和坡度设碗计。和Projec博tWis娃e寨是一旧款记Bentle眉y谜的协同设计管慌理平台，贯穿荐设计始终，全励面管理工程设哨计的全部内容剂，提资过程，盐权限分配以及恰版本控制等设给计中必不可少设的环节。煮AssetW放is晃e籍是一款全面对拍所有通过特定伴方式相关联的腿信息进行统一艳管理的整体信蒙息管理解决方眯案。通过这个幸平台可以将全巴部设计图纸及边信息转化为具摘有逻辑关联的舒变电站数据模陡型，网状关联址业主方的应用垄系统，实现数艘字化移交。味基于三维协同杀设计，在精细现化的三维模型拉中，就能够精壤准地计算带电蠢体之间的空间赔距离，有效地支避免由于带电李距离无法满足矛要求而造成的沾设计失误。贸图弦4烧例电气安全距离牛校验示意图由Fig.4逐Sketch清ofsa碗fetyc蹦learan欲ceche递cking撑同时，电气设舅备与土建基础欣等设施的硬碰漠撞也能够自动本校核。辽2.2苏选设计过程孤首先需建立变朽电工程的接线仿图或原理图，峰因为避在执Substa支tio统n模的软件系统下猜，三维图纸是施以电气主接线扎为原则设计的捆，同一个电气夸设备在不同图为纸中都使用同颠一个设备编码腿，具备同一个蛙数据库的源，速这是基于数据然库管理三维模孩型的基础，同泼时也是全寿命抽周期管理的关馅键点。电气主帐接线的设计可帖以通过软件提椅供的短路电流宣计算模块辅助虹设计。秘然后，建立所胳有电气及土建凳设备的三维模讯型，建模精度蛾按照出图的要计求确定，一般叫在满足精度要渴求的前提下避欠免过于复杂的召模型。梨三维模型创建祸之后，要根据欺工程情况给每挂一个设备赋予蹈特定的属性值论，这些属性一匪般应涵盖电气烧设备的工程编所码及基本参数家。其中，电气饼主接线里同一蔑个设备符号所阳对应的三维模侵型具有相同的燕工程编码；而蜻设备参数则应奉至少包括设备吴型号、额定电属压、额定容量冬、额定电流、健频率、生产厂航家等信息。为允了便于标准化说以及其他工程骨的调用，扩充弱设备属性库和删设备模型库是夕非常必要的。蓬接着就是需要桥在三维空间布赖置所有电气设朴备、场地、架喂构、设备基础问、建筑物、电灶缆沟等实体，示不同配电装置擦的设备应分区明域布置，这样双不仅符合设计蚂习惯，也能够占避免单个文件县容量过大的问枯题。所有区域独的文件通过参沸考方式进行拼骡接。设备布置设完毕后，可以趣使用自动挂导丛线工具进行三游维导线挂接。申电气专业对全挑站进行防雷计颜算、接地计算听、安全净距校间验，与土建专顿业进行碰撞校僻验等。仓３工程应用接情况摘3.1忍搁项目背景地第一个应用的殿项目恒是沫±660k倾V线胶东换流站。在宁东－山肺东孔±660k收V垫直流输电示范逮工程是国家实距施西电东送的历重点项目之一柔，凭于巧201垫0械年嘉1叔2西月单极建成投邀运过，腾201兼1病年铸6缝月双极建成投盾运。本工程作袜为我无国紧±660k贝V愉直流电压等级暴序列的第一回今直流工程，在栏世界上尚无建狡设运行先例，委工程的建设对欠于提升我国电滤网发展水平和与设备装备能力逼意义重大。裙设计是工程建抬设剩的底“弱灵变魂巧”绣，是工程建设迈的退“歇龙稍头椅”宜，为了保质保场量全面完成该沸项目勘测设计锯任务，创建精各品工程，并配嫩合业主数字化局移交的要求，芽进行三维数字培化设计是必不绕可少的。悲通过三家电力口设计院的通力可合作逐，骨±660k友V形胶东换流站工剧程最终圆满完闻成了数字化移挑交工作，取得皆了显著的成果耽。孩图窑5±660鹰k慌V州胶东换流站三股维效果图案Fig.5丧3Dren恶dering倒soft难he±66她0kVJi扫aodong早conve鸦rters把tation是第二个应用的邻项目是甘肃天蜡水扶750k模V隐变电站的投标碌及初步设计工着作。该项目是安处于西北高海馒拔地区的超高乐压变电站，通买过三维数字化坛设计，可以更消直观精准地进修行高海拔空气渴间隙的校验，烧三维渲染效果谢图以及漫游动杆画均能为投标现成果提供更高胖水准的展示，碑丰富了设计手凡段。街图爸6骄菜天耕水脸750k昨V虾变电站三维效药果图继Fig.6培3Dren何dering目soft榜heTia待nshui情750kV许substa偏tion退3.2颂纷项目总结颈通过以上项目洗的应用，我们布获得了一些经蛾验：材(1)句道获取详尽的技霸术资料是三维坊精细化设计的们前提，只有输更入资料的绝对喊准确，才能保跑证三维设计的摊正确性。同时抛，这也是保证里电气距离校验蒸及碰撞校验准饿确的依据。粪(2)骑订在领Bentle遗y蝴的三维平台下奏，所有专业人至员可以共同高府效工作，不再永有繁琐的提资垃和校核过程，事提高了设计效财率。方(3)妖看三维模型宜考按氧“闹专业组西装衔—揪区域组愤装腐—咏总君装抵”怀的顺序依次按旷照参考的方式抗组装。转(4)浇盼设备属性库和饥设备模型库的习建立是三维设刚计最复杂繁琐袄的工作过程。锤经过工程的不尘断积累，新建冒工程的工作可川以更方便地进暴行典型化调用碗。祥(5膏)框设备模型需要胁按一定的规则柔来编码，这不另仅可以适仍应占Substa匪tio联n范数据库检索的痕需要，同时也缎是进行数字化摘移交以及后期晌业主维护管理钳的关键。蜜(6)组拴检查电气设备令的安全净距以位及与其他专业葬三维模型是否秀发生位置冲突蜘（硬碰撞）需竞要一定的经验敌。分区域进行狗带电距离校验测是保证检查没阴有遗漏的有效壮手段。而硬碰色撞检查应包括砍土建结构或者标建筑位置是否倘冲突；电缆桥惜架是否与钢结测构、暖通管道遵冲突等。在检还查的过程中，谋可将设备的操痒作或者检修空丧间实体化，并咳通过硬碰撞检扩查确认其布置确，如接地开关享的动触头开合添空间等。脏(7)窃旧在项目使用过且程中，各个设担计终端的颜色烟和材质库需要眨统一，这会给注三维彩色渲染罚效果图的出具宝带来极大便利耐。见同时猎，惑Bentle赖ySubs模tatio于n糊软件还有一些彻需要适应设计愁需求进行完善柔改进的方面：碧(1)尿冷多分裂导线的拉问题，目刑前仰Substa街tio脉n菊软件还无法解彻决四分裂及以鱼上导线的挂接传。另外，挂点免具有不同高差付及水平偏移的谱导线，软件也轧无法完美解决遣。高(2)俘图不具备全站自搬动带电距离校汉验功能，而只猴能通过关键点励校验。麦(3)西嫂部分金具的建摩模及连接存在疏不完善的地方忆。4结论掠三维数字化设同计具备高效、松直观、智能的岭特点，在适应重变电工程日