基于 ProjectWise的变电站三维协同设计

◎ 山东电力工程咨询院有限公司 李波

计算机技术的不断发展和三维工厂设计系统的不断完善，使三维设计手段已逐步进入到各个传统设计领域，如电力、石化、建筑、制造行业等。随着电力工程复杂度不断增加及建设单位对设计精细化要求的不断提高，电力设计行业正在大力推广三维设计，同时多专业协同设计也逐渐成为电力设计行业的发展趋势。

三维设计软件在电厂设计工程中已有了较长时间的应用，取得了显著的经济效益及大量使用经验。随着三维设计技术的不断发展，变电站设计也要经过一个从二维到三维的转变。可以说，变电站设计的三维化、数字化是大势所趋，是设计手段发展的必然结果，传统的变电站设计手段必然会被三维数字化设计手段取代。

目前，三维设计已逐步进入变电站设计领域，并已经得到了国内各电力设计院的重视。山东电力工程咨询院自 2009年引进了一系列三维设计软件后，积极进行了三维设计的推广应用，并取得了良好的效果。于 2010年引进了ProjectWise系列软件，开展了三维协同设计及数字化移交工作的探索。

变电站三维协同设计是一项涉及多个专业的复杂工程，对设计平台及各专业间的配合都有很高的要求。本文即从以下几个方面探讨变电站三维协同设计的应用。

变电站三维协同设计探讨

1、三维协同设计平台

目前山东电力工程咨询院计算机室设有三维设计专用服务器，内外网各设一台，装有 ProjectWise服务器端、数据库和其它相关软件及服务。内网PW服务器主要作为协同设计平台，用于电网院内部各专业的设计工作，并用于工程设计资料的收集、整理和存放以及三维设计成品的存放。日常三维协同设计工作在内网服务器平台上进行，采用C/S（客户端/服务器）模式，各专业设计人员在终端计算机上进行设计。外网 PW服务器用于数字化移交，业主单位及施工单位等可根据赋予的访问权限，通过公用 Internet网络访问山东电力工程咨询院的外网服务器，进行文档、图纸的浏览、下载等。

2、三维协同设计人员组织形式

目前山东电力工程咨询院的三维协同设计以工程项目为单位进行，设总项目负责人。具体工作人员根据工程需要，从各专业选择优秀设计人员进入项目组担任主设人，并进行三维设计及PW平台使用方面的培训。

协同设计以各专业为依托，各专业人员在专业内独立进行设计，协同工作在PW平台上完成。目前变电站工程的三维设计共涉及变电电气一次、变电电气二次、通信、土建四个专业，其中土建专业还包括了水工、暖通专业。各专业内的工作任务由各专业主设人负责。

3、三维协同设计的标准化

三维协同设计由多专业共同参与，工作量大，内容复杂，需要制定企业级的标准化规范，以保证设计质量。Bentley公司的三维设计软件支持IEC、GB等标准，还支持企业自定义标准，可按照企业自身的特点来确定标准化的内容。

（1）统一制图环境

为便于各专业协同，首先应统一各专业制图环境。各专业在制图时必须严格规定创建模型时使用的种子文件及工作单位。报表模板及项目初始化模板（字体等制图标准）、各种图纸模板、设备编码体系等也需要统一。在项目准备阶段，需要确立这些标准化的内容，以满足标准化设计的需要。字体、图标、图框等执行山东院院标设计作业程序中有关规定。

（2）统一坐标系统和坐标原点

为保证各专业间最终模型总装及专业内部二、三级分解模型能准确方便的组装在一起，及时查看相互间的位置关系以及保证碰撞检查结果的正确性，所有专业的各级模型的创建，必须严格遵循同一个坐标原点位置及轴网文件，坐标原点及轴网文件确定后，不得随意改动。轴网的位置亦不可随意旋转、移动或缩放。专业设计中统一采用软件提供的 ACS坐标系，不得随意改动坐标系。坐标原点统一为全局原点 “（0,0,0）”，变电站参考坐标点与坐标原点的对应关系可在项目开始时由电气及土建专业协商确定，各专业均需按照与坐标原点的对应关系制图。

（3）统一模型制作

计算机实验中心的建设要多功能化。现在的计算机设备硬盘比较大，计算机技术也支持一台机安装多个操作系统。实验教学中心可以根据自己学校的教学实际需要、学科特点、计算机教学功能需求，将每个计算机实验室的计算机设备安装多个操作系统，在不同系统下根据教学功能需求安装相应计算机应用软件。过去传统的计算机实验教学中心功能单一，只能承担全校的计算机公共课教学任务，各分院(系、部)还都要建设自己的专业机房，实验室重复建设，设备利用率低，分院(系、部)缺少计算机专业实验教师去维护与管理，设备故障率高，造成财力、人力资源的浪费，这样建设不适用于办学经费有限的地方高校。

主要包括山东电力工程咨询院三维设计图形库的统一管理，以及对三维模型制作时种子文件、建模深度、模型校核、模型命名方式、模型制作层次划分的统一。山东电力工程咨询院的三维设计中电气专业统一使用“sdepci”图形库，存储于服务器中，其中包含二维符号及三维模型。各种符号、模型采用分层、分专业存储，以便于查找和使用，图形库中的目录结构如下图：

图1-图形库目录结构图

（4）统一材料报表模板

在三维设计中，自动统计材料量并根据模板生成材料报表是一项非常重要和实用的功能，为保证软件所生成的报表清晰、完整，应统一制作报表模板。报表应包括以下属性：名称、型号及规格、单位、数量、厂家、备注等。

4、三维协同设计基本流程

在山东电力工程咨询院开展的变电站三维协同设计工程中，首先由设总确定项目组人员及各专业主设人，各专业主设人再根据工作内容进行本专业内工作分工。然后各专业进行二维原理图设计、三维建模等工作，完成后在统一图纸中进行三维协同设计，总装完成后进行碰撞检查、三维效果制作、施工图进度模拟等后期工作，最后进行数字化移交。

5、协同设计平台文件的管理

ProjectWise软件作为三维协同设计的平台，为用户提供了协同环境，可建立文档从产生、编辑修改到运维应用全过程的内容管理环境。在PW平台上，为了实现各个环节的相关设计人员高效地进行文件的存放和交换，提高设计效率及准确性，有必要对文档管理相关内容进行规定。

（1）文件存放的层次结构

文件的存放应该具有清晰的层次结构，既要满足三维协同设计的要求，提高设计效率；又要有明确的专业划分，以方便文档的检索和实现文档的权限设置。

图2-图材料报表模板示例

图3-三维协同设计流程示意图

图4-PW平台文件存放层次结构示例

山东电力工程咨询院变电站三维设计中的所有项目文件均存放在PW服务器上，服务器数据库命名称为：“山东电力工程咨询院协同平台 ”。总目录下根据工程电压等级、工程名称、设计阶段、专业划分、文件内容等共划分了五级目录结构，目的是为了使各个环节的相关设计人员都可以高效地进行文件的查找、存贮和交流。

（2）文件夹/文档权限设置

文件的权限设置的主要目的是防止文档的随意修改和移动，保证文档存放的规范性和安全性，同时对文档进行过程管理，以便查看设计文档的设计状态和使用情况。文件的管理还应考虑通过权限的关联设置来实现设计文件的校核、审核及专业间的资料交接等流程。

图5-文件夹/文档权限设置示意

工程中为保证协同设计过程中文件的安全性及准确性，需根据设计人员的工作范围及工程需要设置文件及文件夹的操作权限。山东电力工程咨询院协同设计的公共参数及模板设置由服务器管理员统一负责，工程组人员由设总通知管理员增加。项目组以变电工程为单位，设总为最高权限，其权限由服务器管理员赋予。工程下各专业内文件夹最高权限为各专业主设人（暖通、水工专业由土建专业主设人负责），由设总赋予权限。

6、成品校审及资料互提

三维设计成品的校审及专业间资料的交接这两方面的工作需要在 PW平台的基础上进行二次开发，并依据山东电力工程咨询院质量管理体系中的相关规定执行。通过PW平台的定制，可实现专业间资料互提、电子化校审。校审工作以各专业为单位执行，各级校核及修改工作全部在协同设计平台上完成。

结语

目前的变电工程中，大型高压、特高压工程不断增加，面对日益庞大和复杂的工程，传统二维设计方法无论从工程规模、设计质量、设计工期、数据整合，还是业主对工程精细化管理的要求，都已经显现出对复杂工程驾驭能力的不足。面对新的机遇，发展三维协同设计和数字化移交，是设计手段发展的必然趋势和方向，也是山东电力工程咨询院提升核心竞争力，保持行业领先地位的客观需要。

三维协同设计是一项多专业参与的系统工程，三维设计的工程应用是一个漫长的积累过程，开展前期需要投入大量的基础性工作，不仅需要掌握设计软件功能，更需要对协同设计流程及方式进行标准化。

目前山东电力工程咨询院的变电站三维协同设计在院领导的关注及电网院设计人员的共同努力下积极推进，稳步提高，为今后的工程应用打下了坚实的技术基础。山东电力工程咨询院将更深入的研究并推广三维协同设计手段，继续深化各专业间的协同设计，继续完善三维设计平台的管理，进一步提高山东电力工程咨询院变电站三维协同设计水平。

图6-PW平台中校审流程示意图