变电工程数字化三维设计的深入应用

变电工程数字化三维设计的深入应用

巫玲玲

深圳供电规划设计院有限公司 广东 深圳 518054

摘要：在社会经济与科技飞速进步的背景下，城市的发展与电力资源的支撑之间有密不可分的联系，必须做好电力生产和变电管理工作，提升电力供应的稳定性与安全性。在目前的电力生产管理中多应用数字化控制技术，其管理的便捷、高效能够较好实现人力资源的解放，运用三维设计的管理方式提升管理工作的全面性，突出数字化工作优势。为此，文章系统介绍了电力工程中的三维设计基本概念和原因，详细分析了数字化三维设计的主要应用。

关键词：变电工程；数字化；三维设计

引言

随着现代技术的发展，设计业务与信息化手段的融合程度日益增加，以三维设计为核心的数字化设计，将成为贯穿工程全过程、全生命周期的主轴线。数字化三维设计是新一代智能设计平台的基础，目前我国各行各业均广泛、深入的应用三维设计技术，数字化三维技术在电力行业的普及化也是未来发展的必然趋势。2010年国家电网公司相关部门出台了电网工程信息数字化移交规范，2013年国网经研院发布了输变电工程数字化设计应用导则，2017年初至今正在编制和发布的“输变电工程三维设计系列标准”，对电网工程设计单位的设计成果提出了标准规范要求。近期国网组织的若干项变电站工程三维设计专题竞赛，强力推动了三维设计的进步与发展

一、电力工程的三维设计概述

在数字化发展的背景之下，在电力工程中运用数字化设计技术能够更好地满足现代化管理的需求，这也是建设数字化国家政策之下重要的改革方向之一。电力企业在进行技术升级和电网线路改造时，必须有意识地与大数据等技术相结合，提升系统的管理便捷性，更好地服务客户。在电力工程的不同环节实现的变电需求和终端用户对电力供应的需求存在一定差异，使用数字化的管理能够更好地提升针对性，实现智能化辅助和可视化设计的模式，对提升电力企业的现代化竞争力有着积极意义。电力工程的三维设计必须和计算机模型设计相结合，利用设计平台提升变量工程的可视化与数字化管控设计，在应用之前可以进行通路模拟，在应用过程中也可以进行设备运行监管，有效提升了电力生产与供应的稳定性和安全性。在三维设计过程中，需要将电网中的数据进行统一化规定，更好地实现数据的提取、传输与共享，在统一的基础上进行管理也能够更好地量化，实现数字化的发展需求。在数字化设计模型中，必须形成以数字管理为主要技术、模型模拟预测为核心的工作方式，充分发挥电力工程模型的优势，提升建设管理和运行维护水平，保证数字化的信息流转能够覆盖整个电力工程，加强管理工作的有效性。

二、变电工程采用数字化三维设计的原因

当前变电工程领域的设计研究院，对于数字化三维设计的研究正处于快速发展阶段，一方面是因为这种新技术在国际领域已经被承认具有极大的潜在价值，同时也因为在社会领域应用过程中，能够更好的提升应用效果，对后续的维护成本以及操作作业内容来说也是一次变革性的提升，所以从各个角度而言，这都是一种技术上的创新应用，而要有效的将这种设计方式应用到实际领域当中，需要对变电工程数字化三维设计有充分的了解，对其特点，使用原因进行充分解析之后才能够获取最充分的资料。

首先数字化三维设计的重点发展方面在于通过协同设计使得设备的部件之间能够产生相互联系性，这一点主要通过三维设计实现，通过三维布置以及内部结构的解析，能够将各部分的零部件体积、功用都做到最佳的平衡点，充分有效的提升设计效果和实际使用过程中的环境适应性。

另外在数字化系统的建立当中，也有效提升了变电工程的网络信息化水准，以往在施工运行之后，变电工程的产品基本就成为了独立的工作项目，只有在维护过程中定期进行检修才会与远端产生关联，但这样不方便实时信息交互，同时对于突发故障的反应也不够及时。当前采用数字化设计之后，能够有效的提升这一方面的应对状况，首先通过对于变电工程设备的大数据信息传输系统的加入，能够有效将设备的状况以日志的形式进行传输，保证终端控制系统能够随时掌握电网工程内部的变电系统的实际状况，这样能够有效打破传统的变电设备信息孤岛状况，做到遇到问题及时应对，有效加强对于变电工程的通信联络体系的建立。

三、变电工程数字化三维设计应用

1.数据模型一体化

具备方便、快捷构建多维信息模型的能力，扩展性强。多维信息模型是数字化三维设计及变电站全寿命管理的核心和基础，它是在三维模型的基础上，加载了设备、材料的基本信息，如数量、参数及技术规范、模型间相互关联关系、与外部环境的关系、时序关系等内容，它的扩展性体现在其数字化成果——多维信息模型可随设计、建造、运行等工作的逐步开展而不断充实，可以在建设、生产运维阶段赋予更详细的数据信息。“数据模型一体化”在近几年国家电网公司推进的通用设备应用也能起到推动作用。将通用设备中的名称、编号、技术参数、电气接口、二次接口、土建接口等相关要求均集成到模型属性中，充分利用三维软件平台中强大的数据应用及管理功能，对通用属性数据做固化处理，充分贯彻执行全流程应用通用设备的理念。同时，在整个工程建设过程中包括最后的闭环收口环节，均可通过模型属性数据对通用设备的执行应用情况做明确的记录和管理，实现通用设备应用和管理的完整闭环。

2.电气一次设计

在应用该技术进行设计的时候，可以直接在相关的计算模型模板上自动生成阻抗图，以实现短路电流计算；依照典型模板图库，迅速绘制出二维主路接线图；对过滤参数进行设定，选择智能设备；在建设参数设定之下，实现三维设备的批量化布设；对设备进行编码，并将布设图和接线图关联上去，以实现设备的唯一性；在三维布设图当中获得剖面图，实现两者的充分关联，自动实现设备标注与材料统计；绘制导线，并进行受力分析，最终生成作业报表；进行碰撞检测；开展电气距离校验，对各项设施之间的安全净距进行校验；在可视化模型之下进行照明、接地和防雷设计；直接把计算模块嵌入，并且在软件自动信息化流程之下记录计算的输入和输出。

3.基础信息集成化

拥有一体化的多元地理信息系统，该系统包括地理空间数据、电网空间数据、电网专题数据、污区专题数据、水文信息数据等，通过三维可视化和信息化技术，支持变电站站址选择、站区规划及大件运输方案确定等工作。如结合数字高程模

型、数字正射影像、地球地理信息系统等，建立变电站三维选址平台，利用航测、

遥感和地理信息技术，对变电站站址进行优选。

结束语：变电站的数字化以及三维设计是在变电工程方面的巨大变革，电力产业之所以需要提升这一技术的应对效果，主要是因为其设计质量的充分提升，以及在工作效率上的极大进步，能够满足快节奏的社会高速发展需求，而且对于当前社会领域的供电需求也需要这样的智能化设备提供更加人性化的服务模式。同时在维护角度和后续远程使用操作而言，数字化三维设计比起以往的变电工程，具备可视化和远端操作的功能，同时对于设备内部的轻微故障问题可以自我排查，极大的提升了设备的工作效率，并且充分降低了维护成本。这也是为什么变电站数字化设计以及三维设计能够成为当前行业主流发展趋势的重要原因。

参考文献：

[1]方乙君,王雄文,柳松.变电工程三维软件平台现状及发展方向[J].电气时代,2019(3).

[2]萧潇.三维数字化技术在输电线路工程中的应用[C],2020年江西省电机工程学会年会.

[3]王建鹏,吴晓辉,孟颖超.三维数字化设计在丹河火力发电厂基建期的应用[C],2020电力行业信息化年会.

[4]崔宁.化工工程设计的三维数字化移交技术应用[J].山东化工,2019(11).