變電三維數字化設計解決方案簡介

一、推廣數字化三維設計技術的必要性
1.撒字化電網的要求
建設數字化堅強智能電網的主要技術手段是信息化。即在現有物理電網的基礎上建立相應的信息網，以全面提高電網的智能化。電網的信息化使得設計的數字化成為必然。 在不久的將來，數字化設計將會成為電力行業設計技術的準入門檻。
2.電網設計技術難庭增加
電網的復雜程度不斷增加，新技術，新方案不斷出現。以翻改舊工程為主的方式已經不能滿足需要，需要更加精細化設計手段。
3.設計效率瓶頸的限制
傳統設計模式下，多專業間的協同困難，變電站的整體設計工作是由諸多專業相互協同完成的，這就要求信息可以在不同專業之間共享，以盡量減少用于溝通的時間，提高溝通的精確度，從而解決提高設計效率過程中至關重要的瓶頸問題。
4.通用設計的利用效率還有提升空間
現階段普遍現象是人員流動性大、培養周期性長，造成設計人員不足，難以適應繁雜的 工作壓力。在這種情況下，如果將設計效率與質量僅僅寄托于個人能力與職業道德， 這個瓶頸永遠無法突破。
5.變電設計水平提升的要求
從變電項目的全生命周期管理的角度看，設計過程就是工程信息建立的過程，其信息將作用于采購、施工、運行、資產管理等全生命周期。也就是說 “設討是電網信息的源頭” 。 現有的以二維圖紙為表達形式的模式，與以數據庫為核心的電網信息化系統很難對接。 只有作為源頭的設計行業率先實現信息化設計，才能為整個電網的信息化提供強勁的 數字化引擎。
二、數字化三維設計技術的基本特征
三維設計是一種設計手段，它使用的目的是為了幫我們更多、更好、更高效的完成 設計;是一豐田雖大的說十方式和表達手段。在真實的三維空間中去費卻如，去推敲設計， 去交流設計，以二維或三維的方式去交付我們的設計成果。三維協同設計更接近于設計 的本質：從無到有的設計過程。在這個過程中，首先提供了一個真實的 “三維空間 ” 來實現我們的設計，這相當于真實的再現和擴展了原來在設計師腦子里的 “三維想象” ， 同時，在三維設計協同的設計模式下，更強調的團隊的效率，而不是某個人或某個專業 的效率。這就對三維設計軟件提出了要求，必須能提供全專業的輔助設計功能，而不能 僅僅是某個專業的輔助功能。
1. 要有承載大模型的能力
與傳統二維設計相比較，三維設計的信息量較大，所以三維協同設計要求軟件工具對大 數據量的圖形數撤回能力要強，否則三維設計的價值和特點就很難得到完整的體現， 比如三維瀏覽、漫游、碰撞檢查等。
2. 要有齊全的行業解決方案
設計的過程是一個多方參與的過程，包括多個專業：建筑、結構、電氣、暖通、給排水、場地等，這些專業的模塊需要建立在同一個工作平臺上，同時，數據格式要統一，因為， 將來是需要多專業綜合在一起的。如果只是簡單的在一個平臺上，而數據格式不統一， 那么，就無法協同起來。要有三維設計緊密配合的協同設計管理平臺
3. 協同的概念不僅僅是由設計工具來實現的
協同是一種軟件實施的架構，也是一種管理的模式。即需要一個協同的工作平臺來實現 我們管理的思維。在設到世程中，管理的思維在于對參與項目的人、成果、流程、環境等因素進行控制。因此就需要一種軟件系統架構來固化我們的這些管也曾佳，并進行·Jil良蹤和控制。
4. 要有真正的數據庫驅動的軟件構架，數據結構有足夠的開放性
三維協同設計要求所采用的三維協同設計系統的數據庫具有足夠的開放性，來滿足定制的 需求。
三、數字化三維設計技術的應用優勢
1.碰撞撞查
三維協同設計的最大效益體現，將有可能發生的設計問題解決在設計階段，大幅度的
提高設計質量和設計效率。該功能實施的前提是-個準確的三維信息模型，包括準確的30導線{具有專利的3日導線創建功能｝、設備;涵蓋所有專業{建筑、結構、暖通、 水工、場地)的設計模型，方便校即吉果分析工具，自動生成干涉校驗報表{含截固和關鍵說明｝。
2.安全凈距接踵
引進三維設計技術后，可以實現很多二維設計技術不能實現的校驗功能，如帶點間隱校驗，鳳偏校驗等。布置設計是變電工程設計的重點，而帶電安全距離校驗技術更是 布置設計的重中之重。三維設計枝術等同于計算系統k的真實變電站，可以方便準確的完成出線集中、空間受限的關鍵區域的設計，而這些關鍵區域的設計往往是-個變電工 程布置方案優劣的瓶頸。三維技術可以準確模擬出實際的情況，結合參數化模型信息， 就可以快速的完成靜態和動態下的安全距離校驗。
3.11:據美聯
依據數據庫，設惜犧在不同圈紙間可實現動態同步，可以實現設備數據在三維布置圖、 間隔斷面圖、設備安裝圖之間共享和同步?；谕ㄓ迷O備模型庫的建立，項目設計更趨向于施工圖深度的典型設計，在新項目設計時，可通過對設備型號的快速修改后， 由軟件工具自動修改主接線、布置圖、間隔斷面圈中的設備信息，而達到標準化、智能 化設計的目標。
4.投標動畫制作、施工避魔模擬
三維技術的最大特點就是直觀，引進三維設計技術后，就可以對設計成果進行相應的 產尋既瀏覽操作以方便方案介組或者設計交流，可實現基于變電站三維模型的分類和 分區域可視化瀏覽查詢。
5. 出固方式的擺開
引進三維設計技術后，二維施工圖紙可以從三維的布置設計中剖切出來，獲得的二維 圖紙與三維的布置設計間保持整同步關聯，如果三維布置設討謝虧了調整，則相應的二維 圖紙會自動的進行同步，極大的方便了設計人員，既提高設計質量，又提高設計效率。
6. 精準的戚本預算
隨著精細化設計要求提出，精準的材料統計功能成為必要的需求?；谌S信息模型與項目數據庫，可以方便的實現精準的材料統計?？梢园凑照麄€項目范圍、不同電壓等級配電裝置區域或某個間隔等為范圍來進行相應的材料統計，完全能夠滿足設計精度及深度 的要求。
7. 數字化移交
三維信息模型不僅僅是單純的幾何模型，同時還帶有完整的設計數據信息，而且與數據庫具有邏輯關聯，可方便的實現數字化移交。
8. 多專業協同設計
大型項目的設計要求各設計專業間能夠實現協同設計，以便提高設計效益，及時的發現 專業間的配合問題，提高設計的質量。三維設計技術是協同變得更方便更直觀，尤其是布置設計部分，可以將很多的協同問題在設計階段解決。項目設計時，各專業給基于同一個項目基準點，可同步進行自己本專業內容設計，如果發生干涉或配合問題，可以及時發現解決。
四、 Bentley 變電站數字化三維設計解決方案特點
先溫閣、事時的事專業協同譴計
Bentley 公司的 Substation 解決方祟由各專業設討模棋和悔同設計管理模塊 ProjectWise 組成。這個系統設計軟件來實現多專業間的協同。各個專業設計慎塊產生的設計數據， 都可以在 ProjectWise 里面進行整合，以三肇可視化方式展現，實現協同設剖管理。

Bentley 變電站三維梅同設計解決方案針對變電設計項目整體，而不是單純的某個專業。 對應于電氣、土建、結構，水暖，場地等專業， Bentley變電站設調決方事都有對應 的智能輔助設計功能，能夠保證在整個項目設刮過程中設討教握的共事及繼承，能夠真正的為用戶帶來增值效益。并且 Bentley 變電站三維協同設i憎決方案中的各個專業 主鍾諦晴塊在國內步降個行業均有多年的應用經驗，是非常成熟的軟件應用系統。OPE CCK是完全按照國內電力行業標準和設計習慣開發的工具集，可以高質高致的完成變電 站的謝卡，具體功能簡述如下：
1.)電氣專業設計模塊 Bantfey Substation
可以快速完成二維原理部十、三維布置坦白十，并可實現二三維數據的同步，具有接地、 防冒系統的設計功能，可以自動生成材料表和計算書，可以從三維布置設刑抽得到 二靠的平斷面施工圈紙。
a.)快速創建主接結圄
使用主接線模塊，采用典型圈方式快速地創建原理接線圃，典型圄庫可以隨時進行擴充，也可以按照不同電壓等級下的進出線回路分別進行回國十。說十的信息自動保存在 項目數據庫中。

b.)創建三維變電站布置圖
在進行三維設備布置時，主接線模塊自動從項目數據庫中獲取設備清單，以列表形式顯示，方便工程師進行選取。二維原理圖的設備參數和三維布置圖的參數可以實時共享， 并可以相互導航。若二維原理圖發生更改，通過刷新數據庫信息，三維布置圖可以自動進行更改。

二維原理設計產生的設備列表
c.)使用三維導線設計模塊完成導線設計
使用三維導線設計模塊，方便地進行三維軟導線和硬導線(母排)設計。導線的選型從型號庫中讀取，導線庫可以隨時進行擴充。在設計導，街立程中，可以進行絕緣子和金具的選擇，從而快速高效地完成設計。導線設計完成后，通過報表生成器，可以自動統計導線、絕緣子和金具的數量，生成材料表。

使用導線拉力計算模塊進行導線及架構受力分析，生成導線安裝報表，指導施工。
d.)防雷系統設計
可使用折線法和滾球法完成避雷針及避雷線的聯合保護計算，可生成防雷保護范圍圖和計算書，可在三維的界面上方便的查看設計成果。

e.)接地系統設計
接地系統設計模塊可以快速方便的完成接地網、接地線、接地井、集中接地裝置的布置;可以完成電力部在「準的接地電阻、跨步電壓、接觸電壓的計算;生成接地材料表;可以自動生成三維接地布置圖，與其他專業進行碰撞檢查的校驗。

f.)斷面圖設計模塊
可以快速的獲得間隔的平、斷面圖;可以批量的對設備進行標注;可以自動生成材料表;可以快速完成設備定位尺寸標注、標高標注及安全凈距標注，快速的完成間隔平斷面圖圖紙設計。
g.)典型設計模塊
Bentley變電站解決方案是以數據庫為核心驅動的軟件系統，在該系統上可以方便的實現典型設計模式，基于典型項目庫中的初設(施工圖)深度的標準方案，在簡捷的操作界面上快速完成設備參數及接線的修改，執行唰新” 操作后就可以實現所有關聯圖紙的自動刷新，包括三維布置圖、間隔斷面圖、設備安裝圖、材料表等，進而完成新項目的合計。

h.)常規變電站二次設計
該模塊基于二次原理接線圖(控制、保護、信號)，可生成端子箱接線圖、原始電纜清冊、 “三遙” 信息表;軟件可自動生成整站的原始電纜清冊，該清冊可導入電纜敷設模塊中完成整站的電纜敷設計算，生成電纜清冊(包含長度及所經路徑)，指導施工。

i.)站用一次和二次設計
站用設計模塊可以讀取Excel格式的站用負荷表，進行負荷統計，依據標準設備選型表可完成設備選型，依據出圖模板可自動生成接線圖及電纜清冊。

2.)電纜系統設計
BRCM可完成電纜系統設計?？蓞祷瓿扇S電纜通道系統{橋架、埋營、電纜溝等)的創建;可參數化創建多層橋架;可方便的修改、編輯三維電纜通道系統;可快速的完成三維電纜通道系統的材料統計、各種方案的成本分析;可以優化電纜通道系統的設計，如調節橋架層數、截面等。詳細設計模塊該部分功能可以準確的計算出電纜通道系統及 電纜的材料?？梢园凑漳J規則(翻只率限定、電壓匹配、最短路徑)自動完成電纜敷設， 生成電纜清冊。電纜及橋架庫采用簡捷方便的工具進行編輯和擴充，用戶可以方便的完善數據庫?？杉蒘ubstation的設備模型數據來完成電纜自動敷設，不需要再BRCM中重復建模。

3.)土建專業設計模塊AECOsim
AECOsim Building Designer涵蓋了建筑、結構和水暖設計功能子模塊，使用者可以采用接需加載的方式，在進行建筑設計的同時，也可以根據需求加載其他的專業設計模塊，這樣的設計使土建設計專業的設計模塊被整合在同 個設計環境中，可以用同 套相己住進行設計。
a.) 建筑專業設計子模塊：
通過創建BIM(BuildingInformation Modeler)模型，可以將建筑設計流程中生成的各種散落在不同階段和位置的工程信息內容以唯 正確性方式進行統籌管理;具有優秀完備的方
案設計建模能力;采用自由靈活的20/305昆合工作流工作模式;具有強大的動態視圖功能，可以生成任意位置的截面圖;可以覆蓋建模，初步設計，施工圖設計，建筑表現等各個設計流程;自動生成平、立、剖面圖，任f可模型的變化及時反映在圖紙中;自動生成門窗表，工程材料表。
b.)結構專業設計子模塊：
能完成三維鋼結構、混凝土結構的建模和布置設i-t;可以與STAAO Pro、RAM、Madis、 SAP等計算軟件進行接口，實現 分析模型與計算模型的整合。在完成三維模型后， Bentley Structure不但可以自動生成平、立、剖面圖，還可以自動生成材料表?？梢陨善矫鎴D、立面圖、帶視角的大樣圖、結構剖面圖。
c.) 水暖專業設計子模塊：
是一套基于BIM的建筑設備管道設計系統，包括了暖通(HVAC)和給排水(Plumbing)
兩個設計模塊。水暖專業設計子模塊涵蓋了從建筑設備模型創建、圖紙輸出、材料報表、碰撞檢測等整個設計流程。水暖專業設i仔模塊可以與上下游專業協同工作并為下
游專業提供良好的數據接口。水暖專業設計子模塊具有豐富的、參數化的專業構件庫，是一個智能化的管線系統設計工具。
d.) 照明系統設計子模塊：
可以完成照明燈具、設備的布置，具有和照度計算軟件{第三方免費軟件Relux)的雙向接口，可以將房間信息輸出到Relux進行照度計算，計算合格后，可以將燈具位置和參數信息返回到照明設計子模塊中，確定具體的燈具型號后，可自動的完成燈具布置?？勺詣舆M行材料統計。
4.)結構專業分析模塊Bentley STAAD.Pro
可完成鋼結構的計算分析，并可與Bentley Structure軟件進行雙向接口，結構工程師可以在其中一個軟件中進行設計調整，調整后將信息同步到另外 個軟件中，真正解決了傳統結構設計中力學模型和出圖模型重復創建的問題，較大幅度的提升了結構設計的質量和效率。
5.)變電架構設計模塊ProStructures
Prostructure模塊是專業的結構設計軟件，具有如下功能：
a)軟件自帶參數化模型庫，可以參數化的創建變電構架模型和設備支架模型包括A型柱、格構梁等參數化構件模型。

b) 創建的模型可以與其他專業模型整合，進行碰撞檢查等分析。
c) 通過ISM數據轉換接口，可以將模型輸出到Staad.Pro里面進行力學分析;反之，也可以將Staad.Pro的力學計算模型導人到ProStructureo 實現力學計算模型和實體出圖模型的雙向五導。
d)具有參數化的節點庫，可以快速完成節點設計。

e) 可以依據模型生成展開圖和材料表。
f) 可以完成配筋設計。
g) 場地專業設計模塊Geopak
可以導人等高線圖，生成三維數字地面模型( DTM)依據DTM可以快速的確定場地方案，可以實時查看不同方案的土方量，可以完成護坡、擋墻等設計，可以快速生成小方格土方施工圖。
h) 成果展示工具Navigator
可以完成三維動態瀏覽、投標動畫制作、施工進度模擬等設計成果的展示，可以在瀏覽的 過程中實時查看設備的屬性等信息。
2. 滿足國內電力行業主流需求
Bentley 變電設計解決方案已經在中南電力設計院、西北電力設計院、西南電力設計院、東北電力設計院、北京電力經濟技術研究院、江蘇電力設計院、部工電力設計院、河南電 力設計院、山東電力工程咨詢院有限公司、國核電力規劃設計研究院、湖北電力設計院、云南電力設計院、江西電力設計院、福建電力勘測設計院，中南勘測設計院、華東勘測等多家設計院進行了應用，積累了豐富的項目實施經驗和數據庫，可以快速完成變電設計在院內的推廣和應用。
3. 先進的碰撞撞查工具
Bentley變電站解決方案可以方便恍童的在計算及上創建整站的三維模型，具有碰撞檢查 工具，可以批量的校驗各專業間的設計內窯，提前發現專業間的干涉碰撞問題，將這類問題解決在設計初期，避免后期的不必要的協調、處理，可以大幅度的提升設計質量，進而提升項目整體的設計效率。
批量校驗后，如果有不符合設計的地方，會自動的在圖紙上高亮顯示，可以方便的將設計 錯誤{含截圖和關鍵說明)發送給相關的設計人員進行修正。

4. 安全凈距校驗
Bentley變電站解決方案不需要畫斷面圖即可校驗任意點的帶電距離， 當需要進行帶電距離校驗的位置為空間上的直線或曲線時，二維圖紙無法準確的測量距離，而三維設計可直接測量距離，這個方法簡便、直觀。
也可以使用安全距離校驗工具，對關鍵點進行校驗。

Bentley變電站解決方案依據數據庫，設計數據在不同圖紙間可實現動態同步，可以實現設備數據在三維布置圖、間隔斷面圖、設備安裝圖之間共享和同步。二維設計和三維布置可動態關聯，參數共享;可動態剖切為二維施工圖紙，剖切后的二維圖紙和三維模型動態關聯。確保數據的唯一性以及準確性。

三維布置圖是設計的重點，各間隔斷面與三維布置圖動態關聯，當發生設計修改時，只需要再三維布置圖上進行調整，各間隔斷面、設備安裝圖都可以自動刷新。
6. 投標資料制作及施工進度模擬
Bentley變電站解決方案具有豐富的工具可以對設計成果進行三維漫游、投標動畫制作、施工進度模擬等資料的制作;提供了專業的瀏覽工具及動畫制作工具，可以基于三維布置設計方便的進行漫游瀏覽及投標動畫制作。在設計過程中，可視化的設計可以方便設計人員快速的表達設計理念，可以直觀的展示設計效果，可以與協同設計人員進行數據共享和交換?？蓪⒃O計成果以動畫、3D PDF等多種方式展現，三維設計的成果可實時準確地回答專家或業主在設計過程中提出的各種問題。

變電站項目鳥瞰圖

可與P3等項目計劃軟件配合，完成三維模式下的施工進度模擬展示，方便施工管理與進度掌控。

三維數據模型可以導出為pdf格式，不需安裝專業軟件，即可實現動態剖切等展示，可以用于方案介紹與技術交流。
7. 出圖方式的提升
引進三維設計技術后，出圖方式得到巨大的提升，常規的平斷面圖可以直接從三維布置圖中剖切而來，Bentley變電站解決方案采用先進的動態剖切工具，可以簡便、快速的獲得平斷面的動態視圖，可進行平面、斷面、階梯剖等操作;該動態視圖隨三維布置的更新而自動更新，這種出圖方式可大幅度的提升圖紙質量和效率，對于設計標準化的目前會起到極大的促進作用。和傳統的手工繪制平斷面圖方式相比，這種方式更快捷、更準確，更能提升設計院的設計水平。

土建專業平面圖
8. 精準的成本預算
Bentley變電站解決方案以項目數據庫為唯一的數據源，所有圖紙上的設計信息都和數據庫中的設計數據實時同步，完全能夠保證設計數據的準確性和唯一性?？梢酝瓿删珳实牟牧辖y計，;可以按照整個項目范圍、不同電壓等級配電裝置區域或某個間隔等為范圍來進行相應的材料統計，可以輸出成不同的格式，完全能夠滿足設計精度及深度的要求。

9. 數字化移交
Bentley 公司的 Substation 解決方案以數據庫為核心，以三維信息模型為設計數據載體，完全能夠滿足不同的業主對于數字化移交的要求。所有的設計數據均按照邏輯關聯關系保存在項目數據庫中，設計圖紙與數據庫數據間具有關聯信息，在進行數字化移交時，圖紙、信息模型和項目數據庫保持關聯關系，可以方便的導入到運維系統里面進行后期的數據再利用，為業主帶來增值效益。