李思浩 周元強(qiáng)

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司）

變電站三維設(shè)計(jì)中的設(shè)備模型庫(kù)建設(shè)研究

李思浩 周元強(qiáng)

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司）

隨著設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)與信息化手段的融和程度日益增加，以三維設(shè)計(jì)為核心的數(shù)字化設(shè)計(jì)，將成為貫穿工程全生命周期的主軸線。變電站三維設(shè)計(jì)以三維模型為基本，建立健全各類模型，是開展變電站三維設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作。文章對(duì)設(shè)備模型庫(kù)的建設(shè)內(nèi)容、建設(shè)方法進(jìn)行了研究和探討。

三維設(shè)計(jì)；變電站；設(shè)備建模；設(shè)備模型庫(kù)

0 引言

傳統(tǒng)的變電站設(shè)計(jì)流程主要使用二維圖紙，沒(méi)有設(shè)備建模的概念，在設(shè)備布置設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般根據(jù)設(shè)備廠家提供的資料圖紙加以修繕。由于二維直觀性較差，只能依靠工程師的空間想象力和制圖技能完成空間設(shè)計(jì)，往往造成最終施工效果與設(shè)計(jì)者的初衷有一定差距。

通過(guò)變電工程三維設(shè)計(jì)，工程師使用三維設(shè)備進(jìn)行空間立體布置設(shè)計(jì)，可視化程度大大提高，有效提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。依據(jù)目前主流三維軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)模式，三維設(shè)備模型存在于設(shè)備模型庫(kù)中。因此如何建設(shè)好設(shè)備模型庫(kù)是變電站三維設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一。

1 變電站設(shè)備模型庫(kù)的建設(shè)內(nèi)容

模型庫(kù)應(yīng)包含當(dāng)前電網(wǎng)中變電站內(nèi)的主要設(shè)計(jì)專業(yè)的各電壓等級(jí)、各設(shè)備類型、大部分主流設(shè)備制造商的三維模型。

1.1 模型構(gòu)成

完整的三維模型由幾何要素、約束要素和工程要素構(gòu)成。

1）幾何要素：三維模型中包含的表達(dá)設(shè)備幾何特性的模型幾何和輔助幾何等要素。

2）約束要素：三維模型所包含的表達(dá)設(shè)備內(nèi)部或設(shè)備之間的約束性要素，例如尺寸約束、形狀約束、位置約束等。

3）工程要素：三維模型所包含的表達(dá)設(shè)備工程屬性的要求，例如設(shè)備材料名稱、材料特性、質(zhì)量、技術(shù)要求等。

1.2 建模深度

模型應(yīng)便于識(shí)別和繪圖，具有主要設(shè)備部件的準(zhǔn)確外廓形狀，具有專業(yè)間接口的精確尺寸布置，滿足設(shè)備的工藝安裝要求，并考慮到三維模型投影為二維工程圖時(shí)的狀態(tài)及技術(shù)人員的審圖習(xí)慣。

為了提高建模效率，節(jié)省存儲(chǔ)空間，提高模型的調(diào)用速度，可以對(duì)不影響自身功能表達(dá)的部件進(jìn)行省略，也允許簡(jiǎn)化其和安裝無(wú)關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

如變壓器類模型應(yīng)繪制出主要設(shè)備部件，外形尺寸應(yīng)與實(shí)物保持一致，并賦予使用時(shí)的模型插圖點(diǎn)。一臺(tái)常規(guī)500kV變壓器建模深度舉例如下。

1）本體：主要繪制油箱及端子箱、在線檢測(cè)裝置等外廓形狀。

2）調(diào)壓開關(guān)：主要繪制無(wú)載或有載調(diào)壓開關(guān)外廓形狀。

3） 油枕：主要繪制油枕外廓形狀、與油箱連接管路等。

4） 散熱器：按風(fēng)扇分塊繪制外廓形狀，與油箱連接管路等。

5） 套管：主要繪制各電壓等級(jí)及中性點(diǎn)套管的升高座、瓷瓶、接線端子及均壓環(huán)等。

6） 模型插入點(diǎn)：油箱中心點(diǎn)在油箱底座上的投影。

1.3 模型命名

為了適應(yīng)三維模型在建模、文件管理、存儲(chǔ)、發(fā)放、傳遞和更改等方面要求，模型應(yīng)采用統(tǒng)一規(guī)則進(jìn)行命名，遵循以下原則：

1）使模型文件得到唯一的存儲(chǔ)編號(hào)或標(biāo)識(shí)；

2）文件名應(yīng)盡可能精簡(jiǎn)、易讀，便于文件的共享、識(shí)別和使用；

3）文件名應(yīng)便于追溯和版本的有效控制；

4）文件命名規(guī)則亦可參照行業(yè)或企業(yè)規(guī)范進(jìn)行統(tǒng)一約定。

如： T-500kV-保定天威-ODFS-334。T為變壓器代碼，500kV為電壓等級(jí)，保定天威為設(shè)備制造商，ODFS為產(chǎn)品型號(hào)，334為主要設(shè)備參數(shù)（容量334MVA）。

1.4 設(shè)備分類

模型庫(kù)需具備分類合理、參數(shù)詳盡、查詢方便的特征，當(dāng)設(shè)備模型庫(kù)中加入足夠多的模型后，應(yīng)賦予一定的分類規(guī)則，對(duì)設(shè)備模型加以排序，以便于工程師檢索使用。

對(duì)于變電站的設(shè)備模型，可按：設(shè)計(jì)專業(yè)（如電氣一次、電氣二次、土建）， 設(shè)備類型（如變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等），電壓等級(jí)（750kV、500kV、220kV等），設(shè)備制造商（如北京ABB、西安西電等），設(shè)備型號(hào)等分類，形成樹形結(jié)構(gòu)方便查找。

設(shè)計(jì)單位可根據(jù)自己的設(shè)計(jì)習(xí)慣對(duì)設(shè)備模型分類管理。

2 變電站設(shè)備模型庫(kù)的建設(shè)方法

設(shè)備模型庫(kù)的建設(shè)主要是依托軟件公司的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，各類設(shè)備模型的積累、完善過(guò)程。

主要工作流程如下：

1）統(tǒng)計(jì)待建模型庫(kù)各類設(shè)備需求，列設(shè)備清單；

2）收集CAD圖紙、實(shí)體相片等建模所需素材；

3）建模人員軟件培訓(xùn)，熟練掌握建模操作；

4）依據(jù)三維軟件商的設(shè)計(jì)平臺(tái)的基礎(chǔ)模型庫(kù)建庫(kù)方式，如Bentley公司的Substation電氣設(shè)計(jì)軟件的建庫(kù)方式是繪制三維立體模型，匯入公用數(shù)據(jù)庫(kù)，建立基礎(chǔ)模型庫(kù)；將三維設(shè)備關(guān)聯(lián)進(jìn)設(shè)備符號(hào)表，填寫設(shè)備電氣參數(shù)等信息，建立設(shè)備符號(hào)庫(kù)。

5）以剖切斷面圖方法保存設(shè)備建模圖形，供輔助校審；保留CAD圖紙等建模依據(jù)以供后續(xù)設(shè)計(jì)人員參考。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，實(shí)行模型從繪制、校核、審核到入庫(kù)的管理流程機(jī)制，保證模型庫(kù)的正確性和規(guī)范性。

6）與電力行業(yè)內(nèi)的通用設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化方案建立工作密切配合，不斷補(bǔ)充模型庫(kù)內(nèi)容。

7）根據(jù)實(shí)際工程各設(shè)備廠家完善基礎(chǔ)模型庫(kù)。

3 需遵循的原則

變電設(shè)備模型庫(kù)由各種類別各種形式的設(shè)備模型組成，設(shè)備的建模、入庫(kù)需遵循一定的原則。

SDJ 51—84《電力勘測(cè)設(shè)計(jì)制圖統(tǒng)一規(guī)定》、DL/ T5350—2006《水電水利工程電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)》、DL/ T5028—2015《電力工程制圖標(biāo)準(zhǔn)》以及有關(guān)國(guó)標(biāo)行標(biāo)，對(duì)電網(wǎng)工程制圖作出了相關(guān)的規(guī)定，對(duì)于目前電網(wǎng)工程的數(shù)字化三維設(shè)計(jì)里的設(shè)備建模建庫(kù)可起一定的指導(dǎo)作用。

在開展模型庫(kù)建設(shè)時(shí)采用的模型與參數(shù)等應(yīng)統(tǒng)一、規(guī)范，模型的分類與構(gòu)成應(yīng)清晰且合理，模型文件的命名應(yīng)便于查詢使用。嚴(yán)格把關(guān)設(shè)備模型的建模質(zhì)量、入庫(kù)質(zhì)量，才能有效提升變電工程的三維設(shè)計(jì)質(zhì)量。

最后，入庫(kù)的設(shè)備模型必須滿足國(guó)家電力公司、省電力公司當(dāng)前的通用設(shè)計(jì)、通用設(shè)備的基本要求，滿足“四統(tǒng)一”的各種接口要求。對(duì)于現(xiàn)階段因無(wú)法避開而采用的非通用設(shè)備模型，應(yīng)加以標(biāo)識(shí)區(qū)分，在以后的模型庫(kù)使用中，盡量避免使用。

4 結(jié)束語(yǔ)

三維設(shè)計(jì)是目前變電工程數(shù)字化設(shè)計(jì)發(fā)展的重點(diǎn)，而設(shè)備模型是三維設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在目前的電氣發(fā)展時(shí)代，設(shè)備制造工藝不斷優(yōu)化，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備的要求也日益提高。變電站設(shè)備模型庫(kù)的建立需要日積月累的疊加，非一朝一日可見(jiàn)成果，可能需要各設(shè)計(jì)單位各工程人員的不斷努力和付出。隨著三維設(shè)計(jì)平臺(tái)的逐漸完善，健全的設(shè)備模型庫(kù)必將是變電站數(shù)字化三維設(shè)計(jì)的堅(jiān)強(qiáng)支撐。

[1]郄鑫，齊立忠，胡君慧．三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在輸變電工程中的應(yīng)用 [J]．電網(wǎng)與清潔能源，2012（11）．

[2]項(xiàng)玲，邵俊偉，譚海蘭，李思浩．智能變電站的三維協(xié)同設(shè)計(jì)[J]．中國(guó)電業(yè)(技術(shù)版)，2012（11）．

[3]鄭海濤.變電站數(shù)字化設(shè)計(jì)研究[J] .電工文摘, 2016(4).

2017-03-17）