李金保 劉曉蒙 葉青 譚曉天

[摘 要]本文從目前變電站建設效率低、質量和成本難以掌控等實際問題出發(fā)，結合電網高質量發(fā)展要求，通過創(chuàng)新性引入IPD項目協同機制，研究構建了基于IPD模式及BIM技術的三維數字化設計平臺，能夠利用三維數字化設計技術對變電站工程建設進行準確管理，在實踐應用中取得了良好的效果。

[關鍵詞]三維數字化設計;變電站建設;智能電網;IPD模式;BIM技術

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.18.039

[中圖分類號]TM63[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2019）18-00-02

1? ? ?變電站建設的現狀

隨著電網高質量發(fā)展要求的提出，以及“數字化電網”建設理念的推行，對電網建設工作水平提出了更高的要求。目前，變電站建設主要存在以下3方面的問題。一是設計效率較低。以往變電站設計中采用的二維設計圖紙準確性不高，復雜的二維圖紙繪制工作會耗費大量的人力、物力，一旦出現設計變更，工作量呈倍數增長，導致變電站設計效率較低。二是施工矛盾較多。變電站設計中各專業(yè)的工作相對獨立，圖紙繁多冗雜，由于二維圖紙的展示能力有限或者圖紙數據更新不及時等原因，導致不同專業(yè)建設之間存在碰撞、相互干擾或破壞等情況，從而影響變電站建設的整體進度、質量、成本。三是難以支撐電網高質量發(fā)展。目前，變電站在建設過程中建設方的需求、施工方的信息、設計方的數據、運行和維護管理信息都是獨立分散的，容易造成信息理解錯誤、信息傳遞不及時、信息分類混亂等狀況，難以支撐當前“兩網”融合建設對變電站數字化建設的高質量要求。

2? ? ?三維數字化設計在變電站建設中的應用

2.1? ?搭建基于IPD模式的項目協同機制

在變電站項目建設中引入IPD協同管理模式，構建一個基于多方合同契約關系的“單一目標的實體（Single Purpose Entity，SPE）”，即由項目參與方構建的一個SPE團隊，各參與方之間的關系不再是孤立的，而是擁有著一個共同目標的責任實體，如圖1所示。供電公司、設計院、施工方以及其他項目關鍵參與方通過簽訂多方合同組成SPE，是項目的領導小組，負責項目管理工作。組建SPE后，SPE團體再與項目各個參與方簽訂多方協議，支持開展具體工作。

圖1 SPE組織模型

2.2? ?編制基于BIM的三維協同設計流程

BIM（Building Information Model）建筑信息模型技術是國際項目管理界公認的一項能夠帶來工業(yè)生產力革命的技術，可以解決長期困擾項目管理的海量基礎信息全過程分析以及工作協同的難題，真正實現信息集成化。借助BIM技術，供電公司能夠在原有變電站建設業(yè)務流程的基礎上，優(yōu)化三維協同設計流程，如圖2所示。同時，供電公司應編制《設計過程控程序》《設計變更管理規(guī)定》《三維數字化設計平臺數據管理制度》等制度手冊，進一步規(guī)范變電站建設過程，確保專業(yè)內部、跨專業(yè)以及跨數據庫協同工作有效執(zhí)行，提升變電站項目建設的質量與效率。

2.3? ?搭建三維數字化設計平臺系統

以實際變電站三維數字化設計需求為導向，公司對國際上比較具有代表性的ArchiCAD（Graphisoft公司）、MicroStation（Bentley公司）、Revit（Autodesk公司）等軟件，從“三維設計”“數字化功能”“服務支持”3個方面進行評價。經過業(yè)務專家審慎評估，公司確定選用Autodesk公司的Revit軟件作為三維數字化設計平臺。目前，公司已完成基于Revit的輸變電工程數字化設計平臺一期搭建，實現全專業(yè)設計、實時協作、碰撞檢測、CAD出圖和開放接口。平臺搭建效果如圖3所示。

3? ? ?實踐應用效果

上海金山涇荷110 kV變電站是一幢包含地上2層、地下1層的變電站，總建筑面積2 882 m2，于2017年9月開工建設。本站通過采用數字化設計，在傳統圖紙基礎上加入水、暖、照明、技防、接地等專業(yè)繪制，解決了原有變電站工程在建設施工階段可能遇到的痛點、難點問題。首先，總平面綜合管線采用協同設計，優(yōu)化井蓋布置、給排水管走向，避免碰撞，實現總平布置方案的最優(yōu)化。其次，站本體照明、技防和暖通采用立體空間布局，按遠景規(guī)模進行照明、遙視探頭、空調風管的防碰撞布置，通過REVIT軟件自帶功能實現快速照度計算，排線管線一次完成，避免二次布線和開孔，節(jié)省了工程投資。再次，輔助軟件實現噪音預測，通過Cadna軟件三維建模，實現變電站噪音預測，預測結果能夠滿足環(huán)評批復要求，也為變電站環(huán)評公示提供可靠數據，輔助建設單位解決各類對外問題，提升現場施工的可操作性。最后，結構計算結果與三維模型快速轉換，實現PKPM結構計算模型三維無損轉化，在保證結構計算的基礎上，提升三維設計的效率和準確性。

4? ? ?結 語

本文通過開展三維數字化設計在變電站建設中的管理應用研究，搭建了基于BIM技術的三維數字化設計平臺，有效提升了變電站建設的設計和施工效率，不僅有效控制了工程建設成本、進度和質量，還為后期運維提供了完備的數據支撐，為電網高質量發(fā)展奠定了堅實的數字化基礎。未來可在實際應用過程中不斷建立和完善變電站建設各環(huán)節(jié)中三維數字化設計的應用規(guī)范和標準，進一步發(fā)揮三維數字化設計在電網建設項目中的應用價值。

主要參考文獻

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[3]李志海.數字化三維變電站設計技術研究[J].電氣技術，2015（11）.