基于电网信息模型GIM的研究与应用

基于电网信息模型GIM的研究与应用

费晨川

（国核电力规划设计研究院有限公司，北京，100095）

摘要：电网信息模型（GridInformationModel，GIM）是国家电网有限公司为满足输变电工程三维设计需要制定的一种技术标准，其建立在输变电过程各阶段的信息化以及数字化应用的系统上，是从两个角度，即信息技术与工程技术出发所建立的。而基于GIM标准建立的电网三维模型对于输变电工程智能化管理是时代发展的必然需求，也是促进实现电网项目管理信息化的有效措施。

关键词：电网信息模型（GIM）；数字化设计；三维设计；

一、前言

随着时代的进步，传统的输变电工程设计以及输变电运行维护等现状已经无法满足当下信息化、智能化的需求，贯穿整个项目全生命周期的数字化信息模型的建立十分必要和迫切，需要一种全新的数字化模型作为载体，使管理者能够随时获取整个输变电工程完整的数据资料，从而保证项目的信息准确完整和运行安全。在GIM的概念提出之前，建筑行业信息模型，即BIM（BuildingInformationModel）概念已经相对成熟。其主要是以建筑信息为核心所建立的三维模型，在该模型中，我们可以获取到建筑的设计信息、每一构件的功能以及在整个模型中所起的作用等。除此之外，建筑在建设工程中的进度监测，以及在使用过程中的维护信息都在该模型中可以囊括，也就是说，整个建筑的生命周期内的所有信息都可以集中整合到BIM模型中。

BIM模型可以涵盖建筑生命周期内的全程信息并达到共享的目的，但应用到电网输变电项目中则遇到了很多问题，主要是因为电网是一个复杂的系统，拥有众多复杂的设备，而建筑信息模型所反映的是单个建筑的信息，在应用到输变电项目时，无法满足电网网络化、交叉化等需要。所以近年来行业内开始推出GIM标准的概念。此概念主要是通过数字化的设计手段，对电网设备、杆塔线路等进行三维设计，并可以为工程业主提供带设备属性信息的三维模型，对于设计的文件、管理文档以及维护资料提-供实时的依据，集成了信息技术、网络技术和建模技术的融合贯通，可以有效的指导输变电工程数字化三维设计推广应用工作。

二、GIM的技术特点

首先，GIM技术的一大特点是信息化强，利用在输变电工程创建的三维实体模型，实现设计对象的数字化表达，是项目全寿命周期信息的载体，有利于技术集成，提高工程建设水平。

其次，GIM技术能够在整个工程的可视化、虚拟化方面发挥推动作用，实现模型从传统二维图纸向三维数字化信息模型的转变，实现工程仿真施工、模拟漫游，并可与VR技术相结合，能够让使用者在三维项目中感受到沉浸式的浏览体验。

GIM技术可以实现设计成果的多环节共享，全面数字化移交。具有唯一性、可溯源性等特点，有利于提高生产运维管理水平，同时为构建数字电网奠定基础。由于厂家、设计院、业主在工程各阶段之间相对独立的原因，信息数据的断层一直是电网系统头疼的一个问题，所以，使数据在整个工程全寿命周期中进行流转，以数据库为核心建立的数字化模型载体，是实现GIM技术信息共享协同的重要手段。

三、GIM的建立过程

以Bentley公司的Substation软件创建GIM电气设备模型为例。首先需要打开GIM建模工具，创建一个新的Symbol符号并赋予设备名称及描述，定义设备起始插入点，并可以定义设备部件与子设备部件的从属关系和子部件的插入位置。接着可以选择基本图元选项卡，选择基本图元建立设备外形，可选的基本图元种类包括各种基本形状体、拉伸体、瓷套、端子板等，放置基本图元的时候需要定义放置位置，赋予基本图元相应几何参数，放置后可对基本图元进行移动、旋转、复制、镜像、镜像复制等操作。在布尔实体选项卡中还可以将多个基本图元模型进行求并、求交、求减操作，从而形成一个新的整体。创建完设备后可以点选设备属性选项卡选到刚才创建的Symbol的名称，为该设备添加设备基本属性以及GIM参数属性。设备的基本属性主要包括了设备的种类、描述、单位等信息，而GIM参数属性则主要涵盖了设备的一些厂家参数，如制造厂家及型号、额定电压、额定电流等信息，属性信息支持Excel导入导出功能。在最后的选项卡中，此工具还支持GIM模型整体的导入导出和基本图元整体导入导出，方便GIM的复用、继承和共享。

图1和图2是我院某变电站A包和某换流站B包GIM模型导入到LumenRT软件后经过渲染的效果：

图1：某变电站A包全站总装模型

图2：某换流站B包全站总装模型

四、展望及总结

为了能够达到这样一个目标并提高设计效率和设计质量，设计单位需要做的工作还有很多。例如需要制定电网三维设计工作大纲，包括三维设计作业流程、校核流程，项目层次、权限划分方案，碰撞检查流程，专业间提资规范等，积累公司级和项目级的GIM模型以便在后续的工程中得以复用，定制各种模板及样式库，创建统一的协同平台使各专业能够基于同一个平台进行协同设计。由于三维设计平台和各专业计算软件大多数情况下不是同一个厂家，这就要求项目在三维设计阶段需要和各种计算软件建立接口关系，从而实现计算结果和三维模型信息相互传递、关联，从而提高设计的效率、质量和准确性。

目前，国家电网有限公司已经发布了三维设计通用模型库和《输变电工程三维设计模型交互规范》等8项关于电网工程三维设计的相关设计标准及导则，来统一规范和指导电网数字化设计、移交等相关工作。业主的需求已经逐步清晰，未来以数据库为核心，集成整合数字化设计、计算的数据转换能力必将成为设计院的核心竞争力。

参考文献

[1]盛大凯，郄鑫，胡君慧，等.研发电网信息模型（GIM）技术，构建智能电网信息共享平台[J].电力建设，2013，34（8）：1-5.

[2]袁兆祥，胡君慧，胡劲松，等.基于IFC的电网工程设计信息模型物理存储格式研究[J].电子技术与软件工程，2015（11）：202-203.

[3]GoldbergHE.TheBuildingInformationModel[J].Cadalyst，2004.

[4]郄鑫，齐立忠，胡君慧.三维数字化设计技术在输变电工程中的应用[J].电网与清洁能源，2012，28（11）：23-26.