智能变电站三维设计在陕西院的发展与应用

赵雅媛，许万军，韩永兴，张 沅

(陕西省电力设计院，陕西 西安 710054)

国家电网全力建设以三维信息平台为支撑的智能电网，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合。智能变电站设计是工程数据库的源头，是实现智能电网全寿命周期管理的关键环节。为了推行信息化设计，提高变电设计的自动化程度、提升企业核心竞争力，陕西院结合自身在智能电网方面的优势，创新开展了330kV智能变电站三维设计的研发与应用工作。这不仅是提升陕西院企业技术能力、设计水平与效率的主要手段，更是全面进入电网信息化服务领域的关键举措。信息化设计的创新与革命，是未来陕西院实现高效化，智能化，信息化设计水平的基础与保证。

1 智能变电站三维设计平台应用现状

由于全球经济发展速度的不平衡，电网建设中的高精尖技术的应用基本集中在高速发展的中国，即便是欧美等发达国家，其电网建设的发展也是非常缓慢而保守的。所以在国际范围并没有发现专业化具有领先技术的变电站设计平台。

CAD三维制图由于其优越性，近年来石油管道等行业都在积极进行探索研究，如鹰图SPSD，但目前仍属于初步探索阶段，还不能在工程应用中进行推广，需要解决的问题还很多。在变电工程中使用CAD三维制图比石油管道行业起步更晚，尤其是钢结构构架等土建专业，施工图设计方面更是空白。对于330kV构架，由于存在三维制图工程量大、与现有计算软件接口困难、制图习惯等原因，因此尚未得到推广应用。

我国从80年代中就提出三维设计的构想，电力系统较早的引进了国外三维管道设计软件并成功应用于工程实践。90年代初期由36家设计院组织成立了软件开发基金会，目的为促进三维设计软件的开发与推广，并于1995年底与东大阿尔派合作开发三维设计软件Auto PDS。1998年开发项目完成后，有16家设计院引进并使用。之后，中南电力设计院在与GE ALSTOM合作中引进了PDS系统，随后浙江、山东、河北等省院也陆续购买了PDS软件。其他各省院根据自己的院情，经过长时间的调研分析，各自选择了适合自己三维设计软件系统，如较早选用的Intergraph的PDS以及后来的博超协同平台、Bentley的PlantSpace、AVEVA的PDMS等。尚有部分设计院正在选择采购过程中。

2 陕西院开展智能变电站三维设计研发背景

2012年12月，陕西院成立三维设计工作组变电三维设计小组，正式开展智能变电站三维设计的工作。变电三维设计小组由我院电气(一、二次)、土建(建筑、结构、总图、水工、暖通)、三维建模及渲染、软件研发、信息管理等专业人员组成，将以数字化三维设计平台推动电力设计行业第二次革命，将工程信息化系统提升到可视化智能时代。以一体化三维协同设计平台建设和方案设计为主体，实现三维设计智能化、一体化协同设计功能；用非设计时间解放设计时间，用前端数字化成果减少后期作业；用一次性作业产生重复利用成果，用少数精英智力成果提高全企业技术能力。该平台建设将会带来传统电力设计产生设计校审制度和设计人力资源结构调整。

基于数字化智能三维设计平台的作业模式，极大优化了设计作业流程，使得设计重点从布置设计前移到系统设计，约80%的数据在系统设计时建立，借助已有数据使得设计方式变得更加简洁。将优秀设计成果和典型设计积累提炼作为易于检索和复用的方案库，形成标准化知识管理体系，便于后续工程设计复用。

3 陕西院开展智能变电站三维全专业研发内容与应用成果

通过一年半的研发与应用，陕西院变电三维设计小组电气专业实现了主接线设计功能。主接线中设备参数与数据库统一、联动，可自动提取任意形成各配电装置平断面安装图和设备材料汇总表；根据数据模型自动或人工设定导线计算和统计。可快速完成全站进行安全净距校验和防雷设计；自动完成屏柜布置及统计，自动绘制端子排图、编制电缆清册和电缆及光缆长度统计等。土建专业基本实现了总交、建筑、结构、水暖消防等土建专业的三维设计功能。构架通过软件接口，实现建模、计算、出图一体化流程，实现一个模型贯穿始终，改变以往计算软件、出图软件、三维软件相互不兼容的状况，保证了模型的一致性、正确性和高效性。总交通过三维模型，可实现总平面、竖向、土方、道路、沟道、围墙、大门、建构筑物一览表、主要技术经济指标等设计。建筑专业通过平面建模,自由截取建筑物各方向的任意截面完整的立、剖面图，可自动统计门窗及建筑面积等。水暖专业利用总图和建筑图，通过负荷、设备选型、管道水力计算等实现三维设计。

截止到目前我院变电三维设计小组完成了略阳、丰塬、三星城、户县、定边、旬阳、横山等330kV变电站的三维设计及三维动画漫游视频。首次实现了国网通用设计八个模块、九种方案的三维设计模板，共计43册，方便各类工程的调用和组合，基本满足变电设计专业的内容深度要求。自主研发并获得了7项著作权。已经申报了《一种由节点快速形成330kV构架钢梁施工图的方法》和《电缆、光缆长度自动统计方法》两项发明专利，发表了科技论文。获得了2014年度电力建设科技进步奖一等奖。

4 结语

陕西院开展智能变电站三维设计研发与应用，能有效提高设计效率和质量，从而提高变电站设计自动化程度，缩短设计周期，有利于工程方案优化和全寿命周期智能电网建设。充分利用一体化三维平台协同设计优势和特点，能有效减少和降低平台底层设计人员数量、劳动强度和技能水平要求，有利于设计企业对高层次重点和核心人才培养，提高设计企业核心竞争力。通过智能变电站三维设计可提供可视化、精细化的三维设计图纸成果，满足业主、用户三维数字化移交技术要求，进一步扩大和延伸设计服务及市场，为智能电网、全寿命周期管理提供三维数字化、智能化管理平台建设奠定坚实基础。

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