三维数字化设计在变电站建设中的管理应用研究

三维数字化设计在变电站建设中的管理应用研究

张旭东 羊磊

国网安徽省电力有限公司天长市供电公司，安徽 天长市 239300

摘要:随着经济和各行各业的快速发展，我国信息技术发展也十分快速。本文从目前变电站建设效率低、质量和成本难以掌控等实际问题出发，结合电网高质量发展要求，通过创新性引入IPD项目协同机制，研究构建了基于IPD模式及BIM技术的三维数字化设计平台，能够利用三维数字化设计技术对变电站工程建设进行准确管理，在实践应用中取得了良好的效果。

关键词:三维数字化设计；变电站建设；智能电网；IPD模式；BIM技术

引言

随着经济社会的不断发展，人们对电力行业的设计要求在不断加强，因此，设计理念也在发生着变化，以三维数字化技术为代表的新设计技术已经应用在变电站的设计当中去，它是一项正在发展中的新型技术，需要根据在变电站中的应用情况进行系统的研发，从各方面的应用效果来看，三维数字技术更加的精准，数字化程度也较高，如何更好的将三维数字技术应用到变电站设计当中去已经成为设计院研究的方向，它为变电站的后期维护和改造也提供了方便，是优秀可行的设计理念。

1变电站建设的现状

随着电网高质量发展要求的提出，以及“数字化电网”建设理念的推行，对电网建设工作水平提出了更高的要求。目前，变电站建设主要存在以下3方面的问题。一是设计效率较低。以往变电站设计中采用的二维设计图纸准确性不高，复杂的二维图纸绘制工作会耗费大量的人力、物力，一旦出现设计变更，工作量呈倍数增长，导致变电站设计效率较低。二是施工矛盾较多。变电站设计中各专业的工作相对独立，图纸繁多冗杂，由于二维图纸的展示能力有限或者图纸数据更新不及时等原因，导致不同专业建设之间存在碰撞、相互干扰或破坏等情况，从而影响变电站建设的整体进度、质量、成本。三是难以支撑电网高质量发展。目前，变电站在建设过程中建设方的需求、施工方的信息、设计方的数据、运行和维护管理信息都是独立分散的，容易造成信息理解错误、信息传递不及时、信息分类混乱等状况，难以支撑当前“两网”融合建设对变电站数字化建设的高质量要求。

2三维数字化设计在变电站建设中的应用

2.1搭建基于IPD模式的项目协同机制

在变电站项目建设中引入IPD协同管理模式，构建一个基于多方合同契约关系的“单一目标的实体（SinglePurposeEntity，SPE）”，即由项目参与方构建的一个SPE团队，各参与方之间的关系不再是孤立的，而是拥有着一个共同目标的责任实体。供电公司、设计院、施工方以及其他项目关键参与方通过签订多方合同组成SPE，是项目的领导小组，负责项目管理工作。组建SPE后，SPE团体再与项目各个参与方签订多方协议，支持开展具体工作。

2.2编制基于BIM的三维协同设计流程

BIM（BuildingInformationModel）建筑信息模型技术是国际项目管理界公认的一项能够带来工业生产力革命的技术，可以解决长期困扰项目管理的海量基础信息全过程分析以及工作协同的难题，真正实现信息集成化。借助BIM技术，供电公司能够在原有变电站建设业务流程的基础上，优化三维协同设计流程。同时，供电公司应编制《设计过程控程序》《设计变更管理规定》《三维数字化设计平台数据管理制度》等制度手册，进一步规范变电站建设过程，确保专业内部、跨专业以及跨数据库协同工作有效执行，提升变电站项目建设的质量与效率。

2.3搭建三维数字化设计平台系统

以实际变电站三维数字化设计需求为导向，公司对国际上比较具有代表性的ArchiCAD（Graphisoft公司）、MicroStation（Bentley公司）、Revit（Autodesk公司）等软件，从“三维设计”“数字化功能”“服务支持”3个方面进行评价。经过业务专家审慎评估，公司确定选用Autodesk公司的Revit软件作为三维数字化设计平台。目前，公司已完成基于Revit的输变电工程数字化设计平台一期搭建，实现全专业设计、实时协作、碰撞检测、CAD出图和开放接口。

3三维数字化设计的特点

三维数字化技术具有很强的可视性和可操作性，它的实际应用更加的广泛，比传统的二维设计更加的注重设计的质量和效率，能够更好的运用到变电运行当中去，是变电运行最得力的帮手，传统的设计理念大多是采用图纸的形式，传递的信息不是很精准，也更加的不易于保存，长时间的使用，纸张会变得模糊，重要的数据信息就会流失，形成了大量的离散数据，导致数据信息的完整性丢失，在不同的设计阶段和建设阶段中，数据信息只能进行人为辨别和分析。这种操作的基础数据量非常大，缺乏数据信息的完整性。它是一项精准且可行的设计理念，我们通过三维数字化设计与传统的二维CAD设计进行比较之后发现，三维数字化设计具备以下特点。

3.1可视化程度高

三维数字化技术的可视化程度要明显高于二维CAD设计，其精准程度和直观程度都要比二维CAD设计高很多，这也能够让我们的业主更加清晰的了解设计师的设计意图，最大程度上减少了工程项目前提沟通过程中国出现的误解和分歧，极大的提升了工程的流程运作效率。

3.2图纸核心转为数据核心

三维数字化技术能够将传统的纸质信息转变为电脑数据信息，进行计算机操作，这样的转变在节省大量人力和物力同时也更加的容易被保存，也提升了数据的准确性。除此之外，三维数字化技术还可以将相对离散的电子化信息转化为可统计的数据信息，设计人员在设计图纸的时候，也不会为寻找电子信息而花费大量的时间。再就是，三维数字化技术还能够将个人的经验教训直接转化为企业的知识积累。这一点对后续的设计师来说是非常重要的。

4实践应用效果

某110kV变电站是一幢包含地上2层、地下1层的变电站，总建筑面积2882m2，于2017年9月开工建设。本站通过采用数字化设计，在传统图纸基础上加入水、暖、照明、技防、接地等专业绘制，解决了原有变电站工程在建设施工阶段可能遇到的痛点、难点问题。首先，总平面综合管线采用协同设计，优化井盖布置、给排水管走向，避免碰撞，实现总平布置方案的最优化。其次，站本体照明、技防和暖通采用立体空间布局，按远景规模进行照明、遥视探头、空调风管的防碰撞布置，通过REVIT软件自带功能实现快速照度计算，排线管线一次完成，避免二次布线和开孔，节省了工程投资。再次，辅助软件实现噪音预测，通过Cadna软件三维建模，实现变电站噪音预测，预测结果能够满足环评批复要求，也为变电站环评公示提供可靠数据，辅助建设单位解决各类对外问题，提升现场施工的可操作性。最后，结构计算结果与三维模型快速转换，实现PKPM结构计算模型三维无损转化，在保证结构计算的基础上，提升三维设计的效率和准确性。

结语

本文通过开展三维数字化设计在变电站建设中的管理应用研究，搭建了基于BIM技术的三维数字化设计平台，有效提升了变电站建设的设计和施工效率，不仅有效控制了工程建设成本、进度和质量，还为后期运维提供了完备的数据支撑，为电网高质量发展奠定了坚实的数字化基础。未来可在实际应用过程中不断建立和完善变电站建设各环节中三维数字化设计的应用规范和标准，进一步发挥三维数字化设计在电网建设项目中的应用价值。

参考文献

[1]王伟.三维数字化技术在变电站设计中的应用[J].电力勘测设计,2018(S2):67-68.

[2]曹慧文.三维数字化技术在变电站基建管理中的应用[J].山西科技,2013(2):112.

[3]齐炜,陈科技.变电站二次系统数字化及三维接口设计应用研究[J].浙江电力,2018(2):89.