变电站三维数字化设计平台评价管理研究

变电站三维数字化设计平台评价管理研究

韩旭

(长春电力勘测设计院有限公司)

摘要：科技的进步，电力行业的设计理念有了较大的发展，从传统的二维CAD设计，逐步转向三维数字化设计。利用三维数字化设计技术的不断进步，专业间设计的协同工作方式将变得更加紧密，设计自动化程度将越来越高，许多规范、标准和计算过程将高度集成到软件平台中，设计效率和质量将得到显著提升。本文就变电站三维数字化设计平台评价管理展开探讨。

关键词：三维；数字化；协同设计；变电站

引言

所谓数字化电网是将变电站所有信号数字化、所有管理的内容数字化，然后利用先进的控制技术和信息技术，实现对变电站可靠而准确的控制和管理。但是目前国内电力设计院普遍采用的二维设计手段来完成设计工作，单纯依靠工程师的空间想象力和基本制图技能完成空间设计，带有局限性和特殊性，尤其对详细布置的经济性和优化缺乏控制，工作效率不高，也不能很好的满足电力公司变电站全寿命周期管理的需求。因此在电力设计行业中，对于变电站的设计工作应由传统二维设计转变为三维数字化设计。

1三维数字化技术介绍

1.1数字化设计技术

数字化设计技术是建模技术、信息技术、网络技术在设计领域的集成创新;是以变电站设计对象数字化表达为基础，实现变电站基础信息集成化，设计过程智能化，设计平台一体化，专业设计协同化，设计成果数字化、可视化，应用成果全程化，形成包含设计对象数据、工程过程信息等内容的数字化设计成果。数字化设计是工程全生命周期的要求，设计过程生产的所有数据，在工程全生命周期的后半程更具价值。设计阶段是数据产生的源头，数据产生机制会直接影响整个全生命周期数字化应用的水平。

1.2三维数字化变电站设计平台对评价方法的要求

为了选择合适的评价方法，我们需要总结三维数字化设计平台评价的工作特点，再根据特点进行选择:涵盖面广一、内容众多:三维数字化设计平台，涵盖各个参与专业、从初步设计到施工图设计的每个设计阶段盒后期数字化都在平台的三维数字化设计功能范围之内，在对平台进行评价时，需要分析方法能够全面的表达评价平台的功能，并能够进行分层的系统分析，以进行多指标的综合评价。功能难以直接比较:三维数字化设计平台的很多功能无法进行定量的直接评价，只能根据设计人员的使用感受进行定性的比较，这就要求对非定量的事件评价方法可以转化为定量分析。各功能之间不能单纯的平行比较:从设计院实际工作的角度来看，平台的众多功能并非同等重要，对设计中应用频繁、作用重大的功能显然要比有替代品或者现阶段还无法完全发挥作用的功能更为重视，这就需要对平台进行评价时不能一般性的打分加总，而是要给不同的功能区分不同的权重来体现其重要性差异。以这些特点为基准，我们可以得出三维数字化设计平台评价方法的基木需求全面系统:评价方法要能够全面地反映三维数字化设计平台的功能特点，通过系统性的分析来衡量平台的综合性能。评价对象和评价指标一起组成一个整体结构，该指标分数之间是相互独立的，尽可能避免相互包含关系和关联度。简明关联:能够明确地反映三维数字化设计目标与各评价指标间的相关关系，评价方法建立的评价体系的大小也必须适宜。清晰可比:评价指标应该有明确的来源，可以清楚的完成实际评价或评估，以保证评价结果的客观性与合理性。易操作性:评价方法在实际应用中应易于操作，避免过多的复杂数学概念和运算，以供设计人员操作和应用。定性指标评价:能将定性指标进行转换评价，使定性和定量评价相结合。

3集成的设计平台

集成的设计平台为我们提供了一个先进的协同环境，使我们的工作能更安全、高效的运转，使管理工作更为简便有效：领导或项目管理者能够及时地了解项目的状态；设计人员能够安全快捷的共享信息，使外出的人员能够通过远程访问参与项目。建立满足工程各类设计文档的目录结构，其次需要明确专业划分，便于不同专业间模型的查询、参考。具有层次结构的多级索引目录可供设计人员快速查询、浏览工程文件，为协同设计的文件管理提供了明晰的层次构架。例如Bentley公司的ProjectWise平台，ProjectWise平台通过嵌入到Substation(电气设计)平台实现数据交换，Componets组件实现了对Substation平台内设备级别的数据管理，而在土建方向，ProjectWise协同平台通过工作空间的集成实现了与AECOsim平台的数据交换，根据工作内容的不同，可以从ProjectWise协同平台服务器上设置不同的工作环境。在集成的设计平台上可以设置项目级工作环境，公司级工作环境，平台级工作环境，在工作环境中可以设置各种规则，如切图规则、样式Style定义规则，图框的规则等。工程负责人只用在工程开始阶段定义好制图标准，其余工程师将自动采用统一的制图样式。集成平台还具灵活的权限管理功能，据项目成员不同的设计职能划分设计文档的读写权限，以保证设计文件的准确性。项目设总拥有所有工程文件的读权限，专业负责人只对自己设计的模型、图纸有读写权限，形成了设计人员对自己卷册的责任制，有效地避免了设计文件的误操作、误修改。

4三维数字化优化设计应用

（1）编制了信息化主接线，实现了主接线设备属性与总平面配电装置选型的联动设计。提高设计精度，效益。（2）生成数字化地形模型，在此基础上完成进站道路路径与站址挖填土方量最优方案的自动选择，为合理的选择地基处理及边坡方案提供了可靠保证。（3）绘制全站水工排水管线的数字化模型，并进行雨水汇流面积的计算，合理布置地下排水管线。（4）建立全站防雷的数字化可视化模型，对全站避雷针进行优化设计。（5）按智能变电站一体化监控系统设计，满足无人值班运行要求。采用先进、安全可靠的技术优化自动化系统，通过对交换机端口的统计计算、对几种交换机端口配置方式的比较分析并结合电气主接线的特点对交换机配置进行优化。自动化系统采用开放式分层分布式系统，统一建模，统一组网，站内信息具有共享性，保护故障信息、远动信息、微机防误系统不重复采集。配置一套全景数据一体化信息平台，为实现高级应用功能提供了数据支撑。采用基于智能操作票的顺序控制方案，辅以智能辅助系统图像识别功能，安全可靠性高；应用智能报警及故障诊断系统新技术，完成全站的二次故障信息处理和事故判断，方便运行。（6）变电站具备远程浏览功能：调度（调控）中心可通过数据通信网关机，远方查看智能变电站一体化监控系统的运行数据，方便运行。利用智能VQC技术，完成变电站无功控制，稳定母线电压；实现了一次设备的运行状态的在线监视和综合展示，实现了电网运行及设备状态可视化展示，方便运行人员查询；采用交直流一体化电源系统，将站用交流电源系统、直流电源系统、UPS逆变电源系统、通信电源系统统一设计、统一配置并进行系统整合，大大减少运行维护工作量。一次设备通过增加智能终端及合并单元实现设备智能化，安全可靠。

5变电站三维数字化技术的展望

随着数字化技术在建设各个阶段的普及应用，数字化的设计成果将被物资、施工、运检部门所充分利用，减少建设过程中的信息孤岛，提升资源整合能力，提升项目整体建设效益。随着工程不断增加，工程数据将最终积累成一个庞大的数据池，随着神经网络、大数据分析、深度学习和人工智能等技术的应用，知识库、分析系统、决策系统等大数据时代的新星将逐渐发力，帮助企业领导者决策战略；帮助中层干部更快地了解资源配置、项目实时进度、方案策划部署；帮助基层人员更快更准确地学习知识、辅助设计、费用控制等。

结语

随着变电站三维数字化设计工作和平台的不断发展，可能会出现新的功能、新的概念，随着设计院市场扩展到海外市场，可能会出现三维数字化设计平台功能权重的改变、新的评价因素如平台在海外市场的认知度等。这些都需要我们在实际工作中不断的去应用和改进三维数字化设计平台评价方法，使其能够与时俱进，为变电站三维数字化设计研究的发展提供保证。

参考文献:

[1]盛大凯，等．输变电工程数字化设计技术[M]．北京：中国电力出版社，2015．

[2]陈建．追梦[M]．北京：中国水利水电出版社，2016．