变电站电气二次专业三维数字化协同设计方案探讨
三维数字化设计技术在变电站中的应用
三维数字化设计技术在变电站中的应用摘要：智能电网是电网技术发展的大势所趋，智能电网的70%基础数据来自于设计，随着智能电网的大力捅进，必定引起设计手段的一次革命，三维设计以其先进的设计理念、强大的数据库功能，契合了智能电网的发展需求，必将成为大势所趋。
本文结合工程实例，从设备的建模到各层电气设备的布置对三维设计进行了介绍，阐述了三维设计在电气布置中的应用，。
关键词：建模专业接口-本文以三维设计软件为平台，结合设计工程案例，阐述了三维设计在变电站电气布置中的应用，实现了设计阶段的可视化，有利于各专业间的相互配合。
一、建模在进行变电站布置之前，需要对电气设备进行三维建模处理，该模型应能准确表达对象的关键尺寸信息、主要属性信息，具有可识别性。
建模的主要过程是通过利用三维软件平台提供的不同几何类型的图形进行组合，如变压器包括本体、套管、油枕、油管、散热器、接线端子板、操作箱、底座等组件，对变压器的建模宜将变压器拆分为多个组件，针对每个组件分别建模，再通过拼接完成整体的变压器建模。
本体模型可采用长方体或长方体组合表示，油枕可采用圆柱体表示，套管可以不同直径的圆柱组合表示，接线端子板可用长方体或圆柱体表示。
其建模的关键部位包括：套管接线端子的位置，接线端子板的方向及角度，本体的外轮廓，油枕尺寸的定位[3]。
图1所示为变压器三维模型图。
图1.变压器三维模型图其它电气设备如GIS、开关柜等设备建模思路与主变压器一致，其关键点在于能准确反映电气设备的外形信息，以达到对电气设备的可视化操作。
二、布置设计布置上应满足各种过电压条件下的安全净距要求，满足巡视、运行的安全要求。
满足大件设备的运输，以及电气设备与暖通设备的带电距离要求。
地下站按的电气设备的功能宜集中布置、合理分区，同时预留好变压器、GIS等大件设备的吊装孔和运输通道。
以110千伏变电站设计为例，在设计时，可先进行各层的轴网绘制，先不用考虑土建专业的墙体、柱体结构。
三维设计在变电站建设中的应用探讨
三维设计在变电站建设中的应用探讨在以往，变电站的设计普遍采用二维方式。
然而，这种设计方法已难以满足当前电网工程的多样化要求。
相较之下，三维设计不仅能显著提升设计人员的工作效率，还为施工人员提供了更加直观且易于理解的可视化模型。
因此，三维设计势必将成为变电站建设中的主流趋势。
本文将探讨三维设计在变电站工程中的应用，并展望其发展前景，期望通过不断优化设计质量，推动变电站的高效建设。
三维设计具备全面展示图形的能力，使施工人员能够更加清晰、直观地理解设计人员的意图。
目前，三维设计凭借其数字化和可视化的优势，在变电站建设中得到了广泛应用，有效解决了传统设计过程中存在的多种问题，满足了多样化的使用需求。
如今，三维设计已在我国变电站建设中取得了显著成绩，对优化我国电力工程建设发挥了重要作用。
一、三维设计的目标与流程1.三维设计的目标在整体变电站设计的过程中，采用三维设计的目的是提升设计效率，并为客户提供更优质的设计效果和更高的设计标准。
通过三维设计，客户能够在实际施工之前全面了解最终效果，这使得他们能够及时对不满意的部分进行调整，从而使实际工程更趋完美。
此外，在实际施工前，如客户对设计存在异议，我们能够在三维设计阶段迅速进行修改，以更好地服务于客户。
首先，我们需要将电缆敷设施工图以三维形式展示，接着对二维施工图进行相应的修正和扩展，然后在三维模型中以1:1的比例缩小全景，模拟施工情况。
这有助于一线施工人员更好地理解施工图，减少因对图纸理解不当所引发的施工问题。
如果根据三维模型的设计图，施工人员仍对施工方案有疑虑，可以直接查看三维模型的电子版本，从而全面思考施工细节，因为这种电子模型能够详细展示每一个施工细节。
2.三维设计的流程三维设计的第一步是相关工作人员必须深入了解整个设计流程，对设计软件的使用方法有清晰的认知，并掌握必要的输变电站相关概念，才能开始实际的设计工作。
首先，建模阶段至关重要，我们需要将CAD图纸按1:1比例在三维设计软件中立体呈现，并对整体模型进行细节完善。
变电站三维协同设计的应用探究
变电站三维协同设计的应用探究摘要：变电站作为电力系统中最为重要的环节，需要实现接受、传送、改变电压的功能，还要对电能进行合理的分配与控制，保证电力供应质量和效率。
本文探讨的三维协同设计能够在很大程度上提高电力系统的安全和稳定。
本文主要从变电站的角度出发，客观地分析三维协同设计存在的优势，剖析其设计原理与设计思路，提出合理的三维设计方案，为变电站更好地发展起到一定促进作用。
关键词：变电站；三维协同设计；设计要点引言对传统的二维变电站设计进行分析可知，其不仅具有庞大的工作量，而且在设计发生相关变更时，其所修改的内容难以相互联动，无法满足精细化生产管理的要求。
因此，加强对新型变电站设计方法的研究并改变传统二维设计模式下变电站工作的局限性，进而提高变电站多专业协同作业的效率已成为当前电力领域需要解决的关键问题。
基于此，该文提出了三维协同设计的变电站布置方式，以期为提高变电站多专业协同作业效率和实现其精细化设计提供有价值的参考意见。
1变电站三维协同设计原理及思路变电站的三维协同设计是以其三维数字化设计系统为基础的，主要包括了专业设计子系统、协同设计子系统以及数字化移交接口子系统。
通过将全站不同专业的三维模型作为主要依据，变电站协同设计子系统利用其后台网络数据库，并借助图纸、数据相结合的参考机制，从而实现同一工程下的不同专业的协同设计。
在协同平台方面，不同专业则各司其职，即负责本专业的具体工作，并尽可能地参考其他专业的有效设计数据及图纸，为其协同管理平台的设计提供信息支持。
此外，协同平台还能够根据各工程单位对其内部的设计资料进行科学划分，进而统一各专业间的设计环境。
同时，以统一的定位点作为基础，引人系统工程管理来实现不同专业的协同设计。
在成品图纸与中间产品图纸方面，则以不同的专业进行区分后分别存人系统，方便用户对其查看与编辑。
当基于全站的三维模型建立完毕后，以三维碰撞检查的方式对是否存在碰撞风险进行衡量和判断，若在检查过程中产生碰撞，便将碰撞的结果回传至相关专业进行修改，从整体上确保变电站三维模型的科学性和有效性。
数字化变电站电气二次设计分析
数字化变电站电气二次设计分析近年来，电力行业在国民经济发展过程中的作用越来越重要，由此促使电力行业更为繁荣的发展，并向着智能化与数字化迈进。
二次设备是数字化变电站中的重要设备，且均为智能设备。
因此，变电站运行的可靠性直接受到二次设备设计质量的影响，设计人员在进行电气二次设计时，必须要注重设计的科学性及合理性，以保证变电站可靠的运行。
标签：数字化变电站;二次设备;电气设计一、数字变电站的特点1.1 一次设备智能化目前，设备都趋向智能化的方向发展。
在变电站中，逐渐涌现出很多先进设备，比如光电式互感器、智能化开关等。
由于电缆占据空间大，传输速度慢，数字化变电站的二次回路中不再使用传统的电缆。
因此，使用光纤代替电缆，信息传输的载体也由电子变成光子。
利用光电数字信号替换原来的强电模拟信号，完成数据之间的转换，使效率大大提升。
1.2 二次设备网络化在变电站中，比较常见的二次设备包括继电保护设备、测量控制设备、电压控制设备等。
在数字化变电站中，将网络技术应用于二次设备中，能够有效实现数据源的高速传递，实现资源共享。
1.3 運行管理系统自动化变电站的运行管理系统在进行数据的记录与分析上，一般都是利用自动化网络技术进行记录，而不会用到纸张进行记录，在设备出现故障时，管理系统可以及时对故障问题进行分析，形成故障分析报告，并采取有效的故障处理措施，然后提供有效的数据记录。
利用自动化的管理系统，不需要进行定期检修，而是进行状态检修，且可以自动发送检修的报告评估数据，使得劳动力得以有效分配。
二、电气二次设计2.1继电保护问题，是指对元件及系统进行的继电保护。
其中，对元件进行的继电保护主要是指对变压器的继电保护，也就是要对变电站变压器、变压器组、发动机所实施的保护。
而对系统的继电保护则主要是指将系统之中无法正常运行的故障元件予以切除。
继电保护运行过程中保护装置拒动问题较为常见，采取双重化配置可以有效解决这一问题。
但是一旦采用这种方式，那么在应用时就必须将相关电源全部切断，所以在实际的运行过程中都必须给每一套保护装置配备独立的交流电压和电流回路，以确保各套保护装置运行停止时，不会受其他装置影响也不对其他装置产生影响。
基于三维数字化平台的变电站二次接线全过程优化设计
基于三维数字化平台的变电站二次接线全过程优化设计摘要：随着设计要求的提升与计算机技术的提高，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。
关键词：变电站；施工；设计；智能化引言输变电工程三维设计技术为解决传统输变电工程设计施工过程中存在的诸多问题带来了全新的解决思路和处理方法。
结合某变电站工程建设实际，按照三维设计指导施工的理念，对三维设计平台进行二次开发，实现了二次设备接线、传输路径、二次虚回路的可视化设计。
1三维数字化技术介绍1.1三维数字化技术随着计算机技术的不断发展，利用图形影像、计算机网络、数据库、大数据分析、深度学习等信息化和数字化的技术。
1.2三维数字化设计三维数字化设计是工程数字化建设的组成部分。
三维数字化设计是一种基于网络技术、数据库技术、信息图形影像技术等计算机手段，实现设计人员高效协同，精确设计的目标，完成变电站三维可视化设计和信息一体化。
三维设计不同于传统设计的一个重要之处在于，传统设计中的大量信息固化在图纸和说明之上，形成大量的离散数据，在不同设计阶段、不同建设阶段中信息只能由人为进行辨识和再分析，基础数据量大，冗余度高，缺乏数据信息完整性和延续性。
三维设计可以通过信息模型来处理结构化数据，将工程中的大量数据统一管理起来，理论上可以实现设计全过程(初步、施工图、竣工图阶段)以及项目建设各阶段(制造、设计、施工、运维)中的数据共享和利用。
1.3工程数字化建设在工程实施的各阶段，以信息模型为载体，以数据为核心，在统一架构下，围绕工作流、物资流、资金流搭建平台，达到项目资源信息共享，实现设计、采购、施工、资产管理等上下游之间的纵向集成,以及工程设计各专业、采购各项、施工各工序的横向集成。
变电站三维协同设计应用方案三维设计室
变电站三维协同设计应用方案三维设计室随着科技的不断发展和信息化的进步，三维设计已经逐渐成为各行各业的常态。
在电力行业中，变电站是电力系统中非常重要的一环，而三维协同设计正是将三维设计技术与变电站设计相结合的一种应用方案。
本文将介绍变电站三维协同设计的应用方案及其优势。
一、变电站三维协同设计的概念变电站三维协同设计是指利用三维设计技术和信息化平台，实现设计人员在不同地点、不同时间进行协同设计的过程。
通过将各个设计单元的模型集成到一个统一的三维模型中，实现设计团队的共享、协同和沟通。
二、变电站三维协同设计的应用流程1. 数据采集与整理：收集变电站的相关设计资料，包括平面布置图、电气接线图、设备参数等。
并将这些数据整理成统一的标准格式。
2. 模型构建与布置：根据采集到的数据，使用三维设计软件构建变电站的三维模型，并将各个设备进行布置，包括变压器、开关设备、绝缘子等。
3. 参数设置与仿真分析：在模型构建完成后，进行参数设置和仿真分析。
通过设置各个设备的参数，可以进行电气仿真、热仿真和结构仿真等分析，以评估设计的可行性和优化设计方案。
4. 协同设计与讨论：通过三维协同设计平台，设计团队成员可以在不同地点、不同时间进行协同设计。
设计人员可以对模型进行更改和修改，并通过平台进行交流和讨论。
5. 文档生成与输出：完成设计后，可以通过三维协同设计平台生成各类设计文档和报告，包括设备参数表、布置图、设备清单等。
这些文档可以直接输出或用作进一步的工程设计。
三、变电站三维协同设计的优势1. 提高设计效率：通过三维协同设计，设计人员可以实现远程协同工作，充分利用时间和空间资源，提高设计效率。
同时，通过三维模型的可视化，设计人员可以更好地理解设备布置和参数设置，减少设计错误。
2. 降低设计成本：三维协同设计可以减少设计过程中的重复工作和不必要的沟通，提高设计的准确性和一致性，从而降低设计成本。
3. 优化设计方案：通过三维协同设计平台进行参数设置和仿真分析，可以评估不同设计方案的性能和可行性。
智能变电站数字化三维设计研究与应用
智能变电站数字化三维设计研究与应用摘要：本文针对智能变电站数字化三维设计关键技术进行深入研究，创新思考智能变电站数字化三维设计发展方向，积极引领智能变电站数字化三维设计新技术应用，为智能变电站工程数字化三维设计工作开展，推动智能变电站的建设与运行提供了借鉴和宝贵经验。
关键词：智能变电站三维设计协同0 引言智能变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑，变电站设计作为电网建设的源头，是电网全寿命周期数据创建的重要环节，需要具备整合各种信息，保持其唯一性、正确性、指导性的能力。
电网工程应用三维设计技术是建设数字化电网，提高电网全寿命周期管理的必然要求。
因此迫切需要进行智能变电站数字化三维设计技术研究，以满足变电站设计三维化、信息协同化、移交数字化的要求。
1 智能变电站数字化三维设计概述变电站三维协同设计是以三维数字化设计系统为支撑的，通过借助三维设计手段将变电站设计中涉及的建筑、水工、以及电气、基础设施结构和暖通等多专业设计工作共同集中到数字化设计平台中，平台通过设计数据驱动与共享实现设计流程的自动化，借助三维技术实现设计成果的精细化，进而实现全专业模型级的协同设计。
2.智能变电站数字化三维设计基本思路和流程2.1智能变电站数字化三维设计基本思路智能变电站数字化设计以三维可视化模型为基础，借助强大型网络数据库，通过图纸和数据的智能参考机制，实现同一工程下的多专业协同设计。
现阶段数字化设计主要实现以下内容：（1）碰撞检查。
协同设计允许许多用户在同一个三维空间工作，实现不同专业间的碰撞检查，解决碰撞问题，这对降低成本，缩短施工工期，都有重要意义。
（2）安全净距校验。
数字化设计技术在一个虚拟三维空间“建造”一个真正的变电站，可对出线集中、空间受限等关键区域进行准确设计。
数字化设计技术可准确模拟实现情况，结合参数化模型信息，可快速完成静态和动态下的安全距离校验。
（3）协同设计。
采用数字化设计技术，打破各专业的独立设计模式，实现多专业在同一个虚拟的三维空间中“建造”一个变电站。
变电站智能三维协同设计系统当前设计问题
变电站智能三维协同设计系统当前设计问题目前大多数电力设计院采用二维CAD软件、专业计算软件进行辅助设计，这种方式有如下缺点：✧这种工作方式绘图工作量大，重复劳动多。
修改内容不能实现关联修改，非常容易出错。
另外，有CAD图只是几何特征，没有专业属性及模型特征，无法实现相关的专业计算与校验。
另外，设备材料需人工统计，土建资料和图纸清册由人工整理绘制。
✧设计人员进行的方案优化和构思是在两维的图纸基础上，在自己的大脑中独立生成三维的实物模型，根据每位设计人员自己的印象来优化，因此没有可视模型的概念，这种工作模式存在很大的人为因素；✧由于各专业间基础信息不能通过计算机网络实现自动共享，使得工程建设的其他阶段所需的资料信息需由人工进行重新提取和组合，如设备、材料采购批次，不同工号备料批次、备品备件储备信息、建设期间管理信息和运行后管理信息、运行后设备状况跟踪和记录、改造范围和记录等✧国网公司“两型一化”变电站建设要求对设计部门提出了最优化设计要求，常规设计办法基本无法达到。
三维智能辅助设计特点✧二维设计与三维设计优势互补的设计方式，通过二维设计功能进行简单设计示意，系统自动生成三维模型。
设计人员可对三维模型进行“边设计、边浏览”，通过计算机三维模型的浏览可以检查设计范围的完整性，预览布置方案的合理性，优化总体布置；✧自动安全距离校验提高设计质量，系统提供基于三维模型自动安全距离校验，分为不同电压等级之间的安全校验，不同电气设备之间的安全校验、设备与建筑物之间的安全校验、设备与人之间的安全校验和建筑与人之间的安全距离校验等等；✧协同设计提高效率，针对变电站设计的主要专业如电气一次、电气二次、土建提供专业设计环境，并提供专业间协同设计环境，比如简单的项目进度管理、设计成果共享、邮件及消息沟通等协调设计方式；✧智能辅助设计提高设计效率及准确性，将设计标准、设计原则、设计经验集成为一个专用的设计专家系统内，在设计过程中进行智能提示，设计完成后进行智能校验等；✧精确、方便的方案比较，由于建立的三维模型都带有定量的属性，而且软件具有自动统计同类设备、材料的功能，因此进行方案比较时，可以以较为准确的定量作为基础，更具说服力；✧可视化仿真校验，在设计基本完成后，可以在三维模型变电站内进行巡游，通过比较真实的视觉效果来让设计人员检查设计的完整性和正确性，并激发设计创意实现优化设计；✧方便的二维出图功能，三维完整的模型可以根据出图的要求，通过OpenDWG生成对应的标准的DWG文件格式，对某些不满足要求的部分可以人工修改，最后生成施工图，完成最后的设计。
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变电站电气二次专业三维数字化协同设计方案探讨
摘要：开展变电站三维协同设计及建设工程数据中心是落实“数字电网”建设总体要求的重要举措，对高质量建设智能电网具有重要意义。
文献［1－3］探讨了三
维设计技术在变电站中的应用；文献［4－5］探讨了三维电缆敷设软件BRCM在
实际工程中的应用。
当前三维数字化协同设计作为新时代变电站设计手段，在电
网工程中的应用还处于试点阶段，各数字化设计软件功能相互独立，软件间无法
接口和数据互通，造成工作重复、效率低下，不能满足三维数字化协同设计和数
字化移交的要求。
关键词：变电站；电气二次专业；三维数字化；协同设计方案
一、电气二次专业设计
1、电气二次专业设计现状
传统变电站设计基于CAD（计算机辅助设计）软件，以手工输入为主，自动
化程度低，图纸具有分散性、独立式等特点，无法与其它专业协同设计，已不能
满足市场的需求。
2、电气二次专业数字化设计
为提高数字化设计水平，引进上海欣电电气数字化软件（ELEC）。
ELEC软件
是针对传统CAD软件设计问题，基于变电站集成模式开发，从源头将二次信息数
字化的平台。
通过ELEC软件，可根据原理图实现接线设计、自动校核、端子排
及电缆清册生成等，提高变电站二次系统设计自动化、精细化程度，减少手工输
入错误，提高设计效率和质量。
变电站二次系统采用数字化软件设计的主要流程如下：根据项目建立工程，
确定项目用户保存于数据库中，同时建立设备库、电缆型号库、芯线功能库、回
路库等；利用设备库进行电气原理接线图设计，包括电流回路、电压回路、控制
回路、信号回路等；根据电气设备原理图和端子排自动生成电缆接线图，包括电
缆编号、回路号、互联端子等；自动生成含设备编码、电缆编号、起点、终点等
信息的电缆清册，并根据需要导出相应的格式。
ELEC软件设计流程如图1所示。
图1ELEC电气数字化软件设计流程图
二、变电站三维电缆敷设
三维电缆敷设软件BRCM（Bentley Raceway and caBleManageMent）基于Bently公司的MicR0Stati0n平台开发，通过读取电缆清册的逻辑信息，结合平面
设备布置及路径，自动进行电缆优化敷设，精确统计电缆长度［5］。
变电站采
用BRCM软件进行电缆敷设的流程如图2所示。
在PR0jectwiSe（PW）协同工作
平台将BRCM文件夹升级为项目级别的文件夹，实现BRCM工作空间的集成，并
在Pc机建立SQl数据库，便于数据读取；在BRCM软件建立电缆桥架、电缆沟、埋管、电气设备等三维信息模型，并完成对模型的智能编码，同时参考土建、水
工等专业的三维信息模型，根据工程实际情况规划电缆沟、电缆桥架、电气设备、埋管等路径；导入含电缆编号、起点、终点的电缆清册，实现设备模型与电缆清
册模型的匹配；BRCM软件根据“最优路径算法”完成电缆自动敷设；根据需要导
出电缆敷设拓扑图、电缆清册（含长度、路径等）、材料表等，并将三维模型转
为二维图纸完成专业提资和施工图绘制。
图2BRCM软件设计流程
三、电气二次专业与其它专业协同设计方案
电气二次与电气一次、建筑等其它专业基于PW平台的协同设计内容主要有
三维屏柜布置、电缆敷设、辅控系统布置设计。
其中电缆敷设涉及二维ELEC软
件与三维BRCM软件间的接口及协同设计方案，目前并没有较好的解决方案。
本
文提出基于gB/t51061—2014《电网工程标识系统编码规范》对变电站的电气
设备进行唯一编码及ELEC软件与BRCM软件间的接口和协同设计方案，以规范电气设备编码，提高设计效率，满足二维数字化软件和三维电缆敷设软件协同设计
的要求。
ELEC软件与BRCM软件协同设计方案示意图如图3所示。
图3ELEC软件与BRCM软件协同设计方案示意图
（1）根据gB／t51061—2014《电网工程标识系统编码规范》，对电气设备统一命名和编码，使得全站电气设备编码具有唯一性、通用性。
电气设备编码格式
见表1，其中“全站码”、“系统码”、“设备码”与Bentley SuBStati0n三维模型属性
的“安装区”、“安装点”、“元器件标签”依次对应。
（2）设计人员在ELEC软件中完成电气原理图和电缆清册设计（含电缆编号、设备编码、起点、终点等）。
在ELEC软件接口界面获取MicR0Stati0n相关数据信息，并依据MicR0Stati0n的数据规则选择对应项目，直接将相关的屏柜信息、电
缆信息同步到MicR0Stati0n。
（3）在MicR0Stati0n平台，BRCM软件根据欣电软件导入信息，自动完成屏
柜和电缆清册中设备的关联及电缆敷设和材料统计。
同时，ELEC软件和BRCM软
件应具有数据比对功能，以提示用户相关屏柜、电缆等修改信息。
在ELEC软件
中新建或修改对应屏柜、电缆等相应模型信息时，BRCM软件的三维模型也会联
动更新，便于相关专业协同完成电缆敷设工作。
结束语
实现变电站三维协同设计和数字化移交是未来发展的要求，本文探讨了ELEC
软件与BRCM软件间的接口和协同设计方案。
通过gB/t51061—2014《电网工
程标识系统编码规范》统一电气设备编码标准，使电气设备编码具有唯一性和通
用性，避免了不同工程、数字化软件间因设备命名和编码不统一导致大量重复工
作的情况，提高了设计效率，达到了统一设备标识，便于数据处理和全寿命周期
设备管理的目的。
这种基于统一编码规范的ELEC软件与BRCM软件接口方案有助于提高数字化软件间数据共享的标准化、通用化。
利用ELEC软件与BRCM软件间的自动数据比对功能，可实时提示用户相关屏柜、电缆等修改信息，最终实现变
电站不同专业间的三维协同设计。
参考文献:
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