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变电三维数字化设计解决方案简介阅读量:1542


  一、推广数字化三维设计技术的必要性

  1撒字化电网的要求

  建设数字化坚强智能电网的主要技术手段是信息化。即在现有物理电网的基础上建立相应的信息网,以全面提高电网的智能化。电网的信息化使得设计的数字化成为必然。 在不久的将来,数字化设计将会成为电力行业设计技术的准入门槛。

  2.电网设计技术难庭增加

  电网的复杂程度不断增加,新技术,新方案不断出现。以翻改旧工程为主的方式已经不能满足需要,需要更加精细化设计手段。

  3.设计效率瓶颈的限制

  传统设计模式下,多专业间的协同困难,变电站的整体设计工作是由诸多专业相互协同完成的,这就要求信息可以在不同专业之间共享,以尽量减少用于沟通的时间,提高沟通的精确度,从而解决提高设计效率过程中至关重要的瓶颈问题。

  4.通用设计的利用效率还有提升空间。

  现阶段普遍现象是人员流动性大、培养周期性长,造成设计人员不足,难以适应繁杂的 工作压力。在这种情况下,如果将设计效率与质量仅仅寄托于个人能力与职业道德, 这个瓶颈永远无法突破。

  5.变电设计水平提升的要求

  从变电项目的全生命周期管理的角度看,设计过程就是工程信息建立的过程,其信息将作用于采购、施工、运行、资产管理等全生命周期。也就是说 “设讨是电网信息的源头” 。 现有的以二维图纸为表达形式的模式,与以数据库为核心的电网信息化系统很难对接。 只有作为源头的设计行业率先实现信息化设计,才能为整个电网的信息化提供强劲的 数字化引擎。



  二、数字化三维设计技术的基本特征

  三维设计是一种设计手段,它使用的目的是为了帮我们更多、更好、更高效的完成 设计;是一丰田虽大的说十方式和表达手段。在真实的三维空间中去费却如,去推敲设计, 去交流设计,以二维或三维的方式去交付我们的设计成果。三维协同设计更接近于设计 的本质:从无到有的设计过程。在这个过程中,首先提供了一个真实的 “三维空间 ” 来实现我们的设计,这相当于真实的再现和扩展了原来在设计师脑子里的 “三维想象” , 同时,在三维设计协同的设计模式下,更强调的团队的效率,而不是某个人或某个专业 的效率。这就对三维设计软件提出了要求,必须能提供全专业的辅助设计功能,而不能 仅仅是某个专业的辅助功能。

  1. 要有承载大模型的能力。

  与传统二维设计相比较,三维设计的信息量较大,所以三维协同设计要求软件工具对大 数据量的图形数撤回能力要强,否则三维设计的价值和特点就很难得到完整的体现, 比如三维浏览、漫游、碰撞检查等。

  2. 要有齐全的行业解决方案。

  设计的过程是一个多方参与的过程,包括多个专业:建筑、结构、电气、暖通、给排水、场地等,这些专业的模块需要建立在同一个工作平台上,同时,数据格式要统一,因为, 将来是需要多专业综合在一起的。如果只是简单的在一个平台上,而数据格式不统一, 那么,就无法协同起来。要有三维设计紧密配合的协同设计管理平台

  3. 协同的概念不仅仅是由设计工具来实现的。

  协同是一种软件实施的架构,也是一种管理的模式。即需要一个协同的工作平台来实现 我们管理的思维。在设到世程中,管理的思维在于对参与项目的人、成果、流程、环境等因素进行控制。因此就需要一种软件系统架构来固化我们的这些管也曾佳,并进行·Jil良踪和控制。

  4. 要有真正的数据库驱动的软件构架,数据结构有足够的开放性。

  三维协同设计要求所采用的三维协同设计系统的数据库具有足够的开放性,来满足定制的 需求。

  二、数字化三维设计技术的基本特征

  三维设计是一种设计手段,它使用的目的是为了帮我们更多、更好、更高效的完成 设计;是一丰田虽大的说十方式和表达手段。在真实的三维空间中去费却如,去推敲设计, 去交流设计,以二维或三维的方式去交付我们的设计成果。三维协同设计更接近于设计 的本质:从无到有的设计过程。在这个过程中,首先提供了一个真实的 “三维空间 ” 来实现我们的设计,这相当于真实的再现和扩展了原来在设计师脑子里的 “三维想象” , 同时,在三维设计协同的设计模式下,更强调的团队的效率,而不是某个人或某个专业 的效率。这就对三维设计软件提出了要求,必须能提供全专业的辅助设计功能,而不能 仅仅是某个专业的辅助功能。

  1. 要有承载大模型的能力。

  与传统二维设计相比较,三维设计的信息量较大,所以三维协同设计要求软件工具对大 数据量的图形数撤回能力要强,否则三维设计的价值和特点就很难得到完整的体现, 比如三维浏览、漫游、碰撞检查等。

  2. 要有齐全的行业解决方案。

  设计的过程是一个多方参与的过程,包括多个专业:建筑、结构、电气、暖通、给排水、场地等,这些专业的模块需要建立在同一个工作平台上,同时,数据格式要统一,因为, 将来是需要多专业综合在一起的。如果只是简单的在一个平台上,而数据格式不统一, 那么,就无法协同起来。要有三维设计紧密配合的协同设计管理平台

  3. 协同的概念不仅仅是由设计工具来实现的。

  协同是一种软件实施的架构,也是一种管理的模式。即需要一个协同的工作平台来实现 我们管理的思维。在设到世程中,管理的思维在于对参与项目的人、成果、流程、环境等因素进行控制。因此就需要一种软件系统架构来固化我们的这些管也曾佳,并进行·Jil良踪和控制。

  4. 要有真正的数据库驱动的软件构架,数据结构有足够的开放性。

  三维协同设计要求所采用的三维协同设计系统的数据库具有足够的开放性,来满足定制的 需求。

  三、数字化三维设计技术的应用优势

  1.碰撞撞查

  三维协同设计的最大效益体现,将有可能发生的设计问题解决在设计阶段,大幅度的

  提高设计质量和设计效率。该功能实施的前提是-个准确的三维信息模型,包括准确的30导线{具有专利的3日导线创建功能}、设备;涵盖所有专业{建筑、结构、暖通、 水工、场地)的设计模型,方便校即吉果分析工具,自动生成干涉校验报表{含截固和关键说明}。

  2.安全净距接踵

  引进三维设计技术后,可以实现很多二维设计技术不能实现的校验功能,如带点间隐校验,凤偏校验等。布置设计是变电工程设计的重点,而带电安全距离校验技术更是 布置设计的重中之重。三维设计枝术等同于计算系统k的真实变电站,可以方便准确的完成出线集中、空间受限的关键区域的设计,而这些关键区域的设计往往是-个变电工 程布置方案优劣的瓶颈。三维技术可以准确模拟出实际的情况,结合参数化模型信息, 就可以快速的完成静态和动态下的安全距离校验。

  3.11:据美联

  依据数据库,设惜牺在不同圈纸间可实现动态同步,可以实现设备数据在三维布置图、 间隔断面图、设备安装图之间共享和同步。基于通用设备模型库的建立,项目设计更趋向于施工图深度的典型设计,在新项目设计时,可通过对设备型号的快速修改后, 由软件工具自动修改主接线、布置图、间隔断面圈中的设备信息,而达到标准化、智能 化设计的目标。

  4.投标动画制作、施工避魔模拟

  三维技术的最大特点就是直观,引进三维设计技术后,就可以对设计成果进行相应的 产寻既浏览操作以方便方案介组或者设计交流,可实现基于变电站三维模型的分类和 分区域可视化浏览查询。

  5. 出固方式的摆开

  引进三维设计技术后,二维施工图纸可以从三维的布置设计中剖切出来,获得的二维 图纸与三维的布置设计间保持整同步关联,如果三维布置设讨谢亏了调整,则相应的二维 图纸会自动的进行同步,极大的方便了设计人员,既提高设计质量,又提高设计效率。

  6. 精准的戚本预算

  随着精细化设计要求提出,精准的材料统计功能成为必要的需求。基于三维信息模型与项目数据库,可以方便的实现精准的材料统计。可以按照整个项目范围、不同电压等级配电装置区域或某个间隔等为范围来进行相应的材料统计,完全能够满足设计精度及深度 的要求。

  7. 数字化移交

  三维信息模型不仅仅是单纯的几何模型,同时还带有完整的设计数据信息,而且与数据库具有逻辑关联,可方便的实现数字化移交。

  8. 多专业协同设计

  大型项目的设计要求各设计专业间能够实现协同设计,以便提高设计效益,及时的发现 专业间的配合问题,提高设计的质量。三维设计技术是协同变得更方便更直观,尤其是布置设计部分,可以将很多的协同问题在设计阶段解决。项目设计时,各专业给基于同一个项目基准点,可同步进行自己本专业内容设计,如果发生干涉或配合问题,可以及时发现解决。


  四、 Bentley 变电站数字化三维设计解决方案特点

  ,.先温阁、事时的事专业协同谴计

  Bentley 公司的 Substation 解决方祟由各专业设讨模棋和悔同设计管理模块 ProjectWise 组成。这个系统设计软件来实现多专业间的协同。各个专业设计慎块产生的设计数据, 都可以在 ProjectWise 里面进行整合,以三肇可视化方式展现,实现协同设剖管理。


  Bentley 变电站三维梅同设计解决方案针对变电设计项目整体,而不是单纯的某个专业。 对应于电气、土建、结构,水暖,场地等专业, Bentley变电站设调决方事都有对应 的智能辅助设计功能,能够保证在整个项目设刮过程中设讨教握的共事及继承,能够真正的为用户带来增值效益。并且 Bentley 变电站三维协同设i憎决方案中的各个专业 主锺谛晴块在国内步降个行业均有多年的应用经验,是非常成熟的软件应用系统。OPE CCK是完全按照国内电力行业标准和设计习惯开发的工具集,可以高质高致的完成变电 站的谢卡,具体功能简述如下:

  1.)电气专业设计模块 Bantfey Substation

  可以快速完成二维原理部十、三维布置坦白十,并可实现二三维数据的同步,具有接地、 防冒系统的设计功能,可以自动生成材料表和计算书,可以从三维布置设刑抽得到 二靠的平断面施工圈纸。

  a.)快速创建主接结圄

  使用主接线模块,采用典型圈方式快速地创建原理接线圃,典型圄库可以随时进行扩充,也可以按照不同电压等级下的进出线回路分别进行回国十。说十的信息自动保存在 项目数据库中。


  b.)创建三维变电站布置图

  在进行三维设备布置时,主接线模块自动从项目数据库中获取设备清单,以列表形式显示,方便工程师进行选取。二维原理图的设备参数和三维布置图的参数可以实时共享, 并可以相互导航。若二维原理图发生更改,通过刷新数据库信息,三维布置图可以自动进行更改。


  二维原理设计产生的设备列表

  c.)使用三维导线设计模块完成导线设计

  使用三维导线设计模块,方便地进行三维软导线和硬导线(母排)设计。导线的选型从型号库中读取,导线库可以随时进行扩充。在设计导,街立程中,可以进行绝缘子和金具的选择,从而快速高效地完成设计。导线设计完成后,通过报表生成器,可以自动统计导线、绝缘子和金具的数量,生成材料表。


  使用导线拉力计算模块进行导线及架构受力分析,生成导线安装报表,指导施工。

  d.)防雷系统设计

  可使用折线法和滚球法完成避雷针及避雷线的联合保护计算,可生成防雷保护范围图和计算书,可在三维的界面上方便的查看设计成果。


  e.)接地系统设计

  接地系统设计模块可以快速方便的完成接地网、接地线、接地井、集中接地装置的布置;可以完成电力部在「准的接地电阻、跨步电压、接触电压的计算;生成接地材料表;可以自动生成三维接地布置图,与其他专业进行碰撞检查的校验。


  f.)断面图设计模块

  可以快速的获得间隔的平、断面图;可以批量的对设备进行标注;可以自动生成材料表;可以快速完成设备定位尺寸标注、标高标注及安全净距标注,快速的完成间隔平断面图图纸设计。

  g.)典型设计模块

  Bentley变电站解决方案是以数据库为核心驱动的软件系统,在该系统上可以方便的实现典型设计模式,基于典型项目库中的初设(施工图)深度的标准方案,在简捷的操作界面上快速完成设备参数及接线的修改,执行唰新” 操作后就可以实现所有关联图纸的自动刷新,包括三维布置图、间隔断面图、设备安装图、材料表等,进而完成新项目的合计。


  h.)常规变电站二次设计

  该模块基于二次原理接线图(控制、保护、信号),可生成端子箱接线图、原始电缆清册、 “三遥” 信息表;软件可自动生成整站的原始电缆清册,该清册可导入电缆敷设模块中完成整站的电缆敷设计算,生成电缆清册(包含长度及所经路径),指导施工。


  i.)站用一次和二次设计

  站用设计模块可以读取Excel格式的站用负荷表,进行负荷统计,依据标准设备选型表可完成设备选型,依据出图模板可自动生成接线图及电缆清册。


  2.)电缆系统设计

  BRCM可完成电缆系统设计。可参数化完成三维电缆通道系统{桥架、埋营、电缆沟等)的创建;可参数化创建多层桥架;可方便的修改、编辑三维电缆通道系统;可快速的完成三维电缆通道系统的材料统计、各种方案的成本分析;可以优化电缆通道系统的设计,如调节桥架层数、截面等。详细设计模块该部分功能可以准确的计算出电缆通道系统及 电缆的材料。可以按照默认规则(翻只率限定、电压匹配、最短路径)自动完成电缆敷设, 生成电缆清册。电缆及桥架库采用简捷方便的工具进行编辑和扩充,用户可以方便的完善数据库。可集成Substation的设备模型数据来完成电缆自动敷设,不需要再BRCM中重复建模。

  3.)土建专业设计模块AECOsim

  AECOsim Building Designer涵盖了建筑、结构和水暖设计功能子模块,使用者可以采用接需加载的方式,在进行建筑设计的同时,也可以根据需求加载其他的专业设计模块,这样的设计使土建设计专业的设计模块被整合在同 个设计环境中,可以用同 套相己住进行设计。

  a.) 建筑专业设计子模块:

  通过创建BIM(BuildingInformation Modeler)模型,可以将建筑设计流程中生成的各种散落在不同阶段和位置的工程信息内容以唯 正确性方式进行统筹管理;具有优秀完备的方

  案设计建模能力;采用自由灵活的20/305昆合工作流工作模式;具有强大的动态视图功能,可以生成任意位置的截面图;可以覆盖建模,初步设计,施工图设计,建筑表现等各个设计流程;自动生成平、立、剖面图,任f可模型的变化及时反映在图纸中;自动生成门窗表,工程材料表。

  b.)结构专业设计子模块:

  能完成三维钢结构、混凝土结构的建模和布置设i-t;可以与STAAO Pro、RAM、Madis、 SAP等计算软件进行接口,实现 分析模型与计算模型的整合。在完成三维模型后, Bentley Structure不但可以自动生成平、立、剖面图,还可以自动生成材料表。可以生成平面图、立面图、带视角的大样图、结构剖面图。

  c.) 水暖专业设计子模块:

  是一套基于BIM的建筑设备管道设计系统,包括了暖通(HVAC)和给排水(Plumbing)

  两个设计模块。水暖专业设计子模块涵盖了从建筑设备模型创建、图纸输出、材料报表、碰撞检测等整个设计流程。水暖专业设i仔模块可以与上下游专业协同工作并为下

  游专业提供良好的数据接口。水暖专业设计子模块具有丰富的、参数化的专业构件库,是一个智能化的管线系统设计工具。

  d.) 照明系统设计子模块:

  可以完成照明灯具、设备的布置,具有和照度计算软件{第三方免费软件Relux)的双向接口,可以将房间信息输出到Relux进行照度计算,计算合格后,可以将灯具位置和参数信息返回到照明设计子模块中,确定具体的灯具型号后,可自动的完成灯具布置。可自动进行材料统计。

  4.)结构专业分析模块Bentley STAAD.Pro

  可完成钢结构的计算分析,并可与Bentley Structure软件进行双向接口,结构工程师可以在其中一个软件中进行设计调整,调整后将信息同步到另外 个软件中,真正解决了传统结构设计中力学模型和出图模型重复创建的问题,较大幅度的提升了结构设计的质量和效率。

  5.)变电架构设计模块ProStructures

  Prostructure模块是专业的结构设计软件,具有如下功能:

  a)软件自带参数化模型库,可以参数化的创建变电构架模型和设备支架模型包括A型柱、格构梁等参数化构件模型。


  b) 创建的模型可以与其他专业模型整合,进行碰撞检查等分析。

  c) 通过ISM数据转换接口,可以将模型输出到Staad.Pro里面进行力学分析;反之,也可以将Staad.Pro的力学计算模型导人到ProStructureo 实现力学计算模型和实体出图模型的双向五导。

  d)具有参数化的节点库,可以快速完成节点设计。

  e) 可以依据模型生成展开图和材料表。

  f) 可以完成配筋设计。

  g) 场地专业设计模块Geopak

  可以导人等高线图,生成三维数字地面模型( DTM)依据DTM可以快速的确定场地方案,可以实时查看不同方案的土方量,可以完成护坡、挡墙等设计,可以快速生成小方格土方施工图。

  h) 成果展示工具Navigator

  可以完成三维动态浏览、投标动画制作、施工进度模拟等设计成果的展示,可以在浏览的 过程中实时查看设备的属性等信息。

  2. 满足国内电力行业主流需求

  Bentley 变电设计解决方案已经在中南电力设计院、西北电力设计院、西南电力设计院、东北电力设计院、北京电力经济技术研究院、江苏电力设计院、部工电力设计院、河南电 力设计院、山东电力工程咨询院有限公司、国核电力规划设计研究院、湖北电力设计院、云南电力设计院、江西电力设计院、福建电力勘测设计院,中南勘测设计院、华东勘测等多家设计院进行了应用,积累了丰富的项目实施经验和数据库,可以快速完成变电设计在院内的推广和应用。

  3. 先进的碰撞撞查工具

  Bentley变电站解决方案可以方便恍童的在计算及上创建整站的三维模型,具有碰撞检查 工具,可以批量的校验各专业间的设计内窑,提前发现专业间的干涉碰撞问题,将这类问题解决在设计初期,避免后期的不必要的协调、处理,可以大幅度的提升设计质量,进而提升项目整体的设计效率。

  批量校验后,如果有不符合设计的地方,会自动的在图纸上高亮显示,可以方便的将设计 错误{含截图和关键说明)发送给相关的设计人员进行修正。

  4. 安全净距校验

  Bentley变电站解决方案不需要画断面图即可校验任意点的带电距离, 当需要进行带电距离校验的位置为空间上的直线或曲线时,二维图纸无法准确的测量距离,而三维设计可直接测量距离,这个方法简便、直观。

  也可以使用安全距离校验工具,对关键点进行校验。

  基于先进的设计手段及辅助工具,可以实现布置设计的方案优化。
  5. 数据关联

  Bentley变电站解决方案依据数据库,设计数据在不同图纸间可实现动态同步,可以实现设备数据在三维布置图、间隔断面图、设备安装图之间共享和同步。二维设计和三维布置可动态关联,参数共享;可动态剖切为二维施工图纸,剖切后的二维图纸和三维模型动态关联。确保数据的唯一性以及准确性。

  三维布置图是设计的重点,各间隔断面与三维布置图动态关联,当发生设计修改时,只需要再三维布置图上进行调整,各间隔断面、设备安装图都可以自动刷新。

  6. 投标资料制作及施工进度模拟

  Bentley变电站解决方案具有丰富的工具可以对设计成果进行三维漫游、投标动画制作、施工进度模拟等资料的制作;提供了专业的浏览工具及动画制作工具,可以基于三维布置设计方便的进行漫游浏览及投标动画制作。在设计过程中,可视化的设计可以方便设计人员快速的表达设计理念,可以直观的展示设计效果,可以与协同设计人员进行数据共享和交换。可将设计成果以动画、3D PDF等多种方式展现,三维设计的成果可实时准确地回答专家或业主在设计过程中提出的各种问题。

变电站项目鸟瞰图


可与P3等项目计划软件配合,完成三维模式下的施工进度模拟展示,方便施工管理与进度掌控。


  三维数据模型可以导出为pdf格式,不需安装专业软件,即可实现动态剖切等展示,可以用于方案介绍与技术交流。

  7. 出图方式的提升

  引进三维设计技术后,出图方式得到巨大的提升,常规的平断面图可以直接从三维布置图中剖切而来,Bentley变电站解决方案采用先进的动态剖切工具,可以简便、快速的获得平断面的动态视图,可进行平面、断面、阶梯剖等操作;该动态视图随三维布置的更新而自动更新,这种出图方式可大幅度的提升图纸质量和效率,对于设计标准化的目前会起到极大的促进作用。和传统的手工绘制平断面图方式相比,这种方式更快捷、更准确,更能提升设计院的设计水平。

土建专业平面图


  8. 精准的成本预算

  Bentley变电站解决方案以项目数据库为唯一的数据源,所有图纸上的设计信息都和数据库中的设计数据实时同步,完全能够保证设计数据的准确性和唯一性。可以完成精准的材料统计,;可以按照整个项目范围、不同电压等级配电装置区域或某个间隔等为范围来进行相应的材料统计,可以输出成不同的格式,完全能够满足设计精度及深度的要求。

  9. 数字化移交

  Bentley 公司的 Substation 解决方案以数据库为核心,以三维信息模型为设计数据载体,完全能够满足不同的业主对于数字化移交的要求。所有的设计数据均按照逻辑关联关系保存在项目数据库中,设计图纸与数据库数据间具有关联信息,在进行数字化移交时,图纸、信息模型和项目数据库保持关联关系,可以方便的导入到运维系统里面进行后期的数据再利用,为业主带来增值效益。

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