Benley软件在变电站三维数字化设计方面的应用与3

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DiscussionontheApplicationofBentleySoftwareinSubstation3DNumericalDesignRANRui-jiangStateNuclearElectricPowerPlanningDesign&ResearchInstitute，Beijing100095，China）Abstract：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。设计成果以数字化型式移交给施工、运行、管理等各部门，达到项目的全寿命周期管理[2-4]。造2疤渣Bentle逢y开软件的应用册2.1燥软件介绍舌Bentle遮y经公司针对电力肠行业的设计工堵作拥有一套完棋整的解决方案颜。倒首先，其三维浪设计平台病Micros刑tation呢是途Bentle扑y宾公司面向全球辛基础设施设计依、建造和运营味的旗舰产品，苦采用基于尚Paraso赖lid愈的三维模型技浊术和锐Micros卧oftDi盒rectX骨3D乡游戏级的图形肿驱动技术，具术备高质量的动泻画漫游、施工便进度模拟等仿袭真功能。阿Bentle限ySubs准tation渐则是专门针对扬变电站的设计衔工具，具有专辫业的、成熟的扎智能辅助设计宏功能，能够保君证在整个项目外设计过程中设便计数据的共享魂及继承，从而较真正实现三维盘数字化协同设殖计。并且，设貌计数据可以传亡递到施工、采皆购、运维等各杏阶段，是覆盖陪工程项目各个剂阶段的软件系遗统乡[5]忘。慧图算1Bent残leySu望bstati堤on宗软件界面搁Fig.1迫Interf述aceof炮Bentl碑eySub搅statio燥n邻使用戏Bentle煌y铃变电站设计软结件施Substa暑tion丛，可以快速完拔成二维原理图岛设计，智能地迟进行三维设备著布置，较为准腹确地在三维模转型中表达版带有弧垂的皱导线、连接线婚，并进行导线号受力分析，生交成导线施工报樱表等设计工作泼。三维模型通翅过动态峡剖切可以哨自动生成二维要平断面图纸，教满足施工要求瓜。在三维设计使中，二维原理贫图、三维模型恼的布置和二维种平断面均可以竭实时、动态、递高效地关联，用当发生设计修古改时，只需要披在三维布置中额进行调整，所似有二维图纸都练会自动刷新，森而不再需要在饿平、断面图上宪进行手动调整降，既避免了人肆为错误的发生录，又大幅度地即提高了设计效而率。惰此外，知Substa御tion寒软件还可以完巷成防雷、接地肆、照明、电缆姥敷设、端子接叮线图等系统的奸设计，帮助设饮计人员高质高响效地完成变电老站有关电气设忘计的部分。饿图箱2级三维防雷计算盘示意图影Fig.2析Sketch泪of3D斩light唤ningp推rotect臣ion拐图闲3悬三维接地设计搏示意图扬Fig.3捏Sketch恭of3D完groun坑dingd孝esign旧Bentle诱y邮建筑和结构设络计软件她Archit坛ecture愿，尼Struct艘ural骂和缠BBMS哗，可以快速完缘成主控楼及相城关土木工程、贷建筑和水暖等御专业的设计；眉借助结STAAD锋软件则可以进副行钢结构的分阔析计算和设计权。穗Bentle拉y冷场地设计软件默GEOPAK紫可以帮助完成磨场地设计，并认进行土方量的编计算和坡度设份计。纸Projec肉tWise民是一款替Bentle却y匠的协同设计管棕理平台，贯穿缎设计始终，全宫面管理工程设障计的全部内容摇，提资过程，干权限分配以及亮版本控制等设只计中必不可少发的环节。圣AssetW折ise粥是一款全面对绪所有通过特定恶方式相关联的惊信息进行统一缓管理的整体信袍息管理解决方乌案。通过这个握平台可以将全内部设计图纸及当信息转化为具消有逻辑关联的蔑变电站数据模浩型，网状关联背业主方的应用招系统，实现数断字化移交。辽基于三维协同惹设计，在精细肾化的三维模型谊中，就能够精门准地计算带电秃体之间的空间僻距离，有效地膝避免由于带电鲁距离无法满足制要求而造成的榆设计失误。杯图沸4颂电气安全距离盆校验示意图耐Fig.4励Sketch淡ofsa救fetyc丹learan环ceche者cking守同时，电气设横备与土建基础渠等设施的硬碰仓撞也能够自动薄校核。悲2.2心设计过程总首先需建立变野电工程的接线辱图或原理图，述因为在社Substa码tion丈的软件系统下肉，三维图纸是笋以电气主接线望为原则设计的荒，同一个电气舞设备在不同图牧纸中都使用同层一个设备编码旷，具备同一个效数据库的源，扰这是基于数据凯库管理三维模葬型的基础，同钥时也是全寿命逼周期管理的关串键点。电气主烧接线的设计可川以通过软件提快供的短路电流艺计算模块辅助希设计。禽然后，建立所寇有电气及土建另设备的三维模罪型，建模精度踪按照出图的要扑求确定，一般亡在满足精度要抗求的前提下避散免过于复杂的夜模型。堆三维模型创建虫之后，要根据肯工程情况给每贺一个设备赋予铜特定的属性值狐，这些属性一偏般应涵盖电气缩设备的工程编询码及基本参数醋。其中，电气猎主锹接线里逼同一个设备符殿号所对应的三都维模型具有相扰同的工程编码牢；而设备参数扩则应至少包括唉设备型号、额内定电压、额定似容量、额定电糟流、频率、生补产厂家等信息主。为了便于标歪准化以及其他估工程的调用，截扩充设备属性帽库和设备模型袖库是非常必要纽的。华接着就是需要斥在三维空间布乌置所有电气设秋备、场地、架喉构、设备基础膀、建筑物、电消缆沟等实体，辉不同配电装置秒的设备应分区举域布置，这样晕不仅符合设计斤习惯，迅也能够避免单键个文件容量过梁大的问题。所盯有区域的文件筒通过参考方式左进行拼接。设划备布置完毕后闪，可以使用自借动挂导线工具扯进行三维导线制挂接。辟电气专业对全祝站进行防雷计姿算、接地计算叮、盘安全净新距校验，与土睛建专业进行碰夫撞校验等。屿３工程应用惨情况蛛3.1努项目背景剥第一个应用的断项目是补±660kV意胶东换流站。挑宁东－山东邀±660kV她直流输电示范假工程是国家实毫施西电东送的叔重点项目之一吨，于杜2010轿年凤12条月单狸极建成消投运，既2011爱年办6晓月双严极建成炎投运。本工程奥作为我国缠±660kV染直流电压等级仇序列的第一回升直流工程，在诸世界上尚无建续设运行先例，毕工程的建设对肉于提升我国电开网发展水平和辫设备装备能力禽意义重大。类设计是工程建能设的顺“戏灵魂库”钞，是工程建设嗽的塌“担龙头灭”僻，为了保质保钥量全面完成该寺项目勘测设计火任务，创建精肥品工程，并配痒合业主数字化窄移交的要求，葛进行三维数字胶化设计是必不铺可少的。仙通过三家电力打设计院的通力割合作，凳±660kV区胶东换流站工辈程最终圆满完障成了数字化移雅交工作，取得变了显著的成果搜。屯图朵5±660邻kV写胶东换流站三膏维效果图投Fig.5县3Dren愿dering躲soft瑞he±66艰0kV喷Jiaodo绒ng朗conve养rters门tation启第二个应用的浪项目是甘肃天眉水蔬750kV郊变电站的投标忆及初步设计工抄作。该项目是垫处于西北高海悬拔地区的超高睡压变电站，通睡过三维数字化窜设计，可以更沸直观精准地进滔行高海拔空气抄间隙的校验，候三维渲染效果郊图以及漫游吴动画均能为戚投标成果提供移更高水准的展喝示，丰富了设罪计手段。牧图扫6尖天水帆750kV婶变电站三维效庸果图帝Fig.6泛3Dren寒dering妨soft织he耽Tiansh环ui始750kV认subst耳ation借3.2登项目总结冻通过以上项目浑的应用，我们笔获得了一些经拒验：至(1)坝获取详尽的技视术资料是三维握精细化设计的胀前提，只有输成入资料的绝对眯准确，才能保饰证三维设计的铁正确性。同时孙，这也是保证哗电气距离校验内及碰撞校验准课确的依据。馒(2)洲在狸Bentle唇y徐的三维平台下湾，所有专业人鞭员可以共同高猛效工作，不再天有繁琐的提资纠和校核过程，神提高了设计效外率。铃(3)姻三维模型宜按柄“留专业组装循—讲区域组装遮—槽总装爷”器的顺序依次按螺照参考的方式延组装。宅(4)暮设备属性库和便设备模型库的宽建立是三维设群计最复杂繁琐裙的工作过程。龟经过工程的不伶断积累，新建眠工程的工作可举以更方便地进做行典型化调用景。磁(5)犯设备模型需要鸦按一定的规则点来编码，这不珠仅可以适应采Substa边tion羽数据库检索的耻需要，同时也躺是进行数字化局移交以及后期桨业主维护管理岭的关键。诊(6)荐检查电气设备鸦的清安全净高距以及与其他弄专业三维模型兼是否发生位置茄冲突（硬碰撞昼）需要一定的职经验。分区域们进行带电距离际校验是保证检架查没有遗漏的奶有效手段。而达硬碰撞检查应坦包括土建结构圾或者建筑位置以是否冲突；电璃缆桥架是否与忙钢结构、暖通惩管道冲突等。膀在检查的过程肝中，可将设备悄的操作或者检娱修空间实体化格，并通过硬碰的撞检查确认其倍布置，如接地抽开关的动触头患开合空间等。遣(7)丈在项目使用过遗程中，各个设走计终端的颜色卫和材质辨库需要辱统一，这会给念三维彩色渲染宽效果图的出具甚带来极大便利群。译同时，依Bentle度ySubs锯tation滩软件还有一些芝需要适应设计拉需求进行完善坑改进的方面：宜(1)寄多分裂导线的连问题，目前找Substa蹲tion茧软件还无法解慕决四分裂及以俊上导线的挂接斤。另外，挂点草具有不同高差炮及水平偏移的晓导线，软件也宋无法完美解决容。谅(2)多不具备全站自御动带电距离校丢验功能，而只笼能通过关键点泉校验。遮(3)仰部分金具的建刺模及连接存在沃不完善的地方亩。4结论崖三维数字化设匆计具备高效、堪直