三维数字化设计技术在配电工程中的应用

三维数字化设计技术在配电工程中的应用

发表时间：2019-08-15T16:31:28.567Z 来源：《当代电力文化》2019年第07期作者：徐辉¹ 王伟² 徐文忠³ 白玉

[导读] 计算机信息技术的深入发展，计算机在工程行业的应用深度和广度得到不断拓展。

1.仙居县恒信电力有限公司浙江省台州市 317300

2.国网浙江仙居县供电有限公司浙江省台州市 317300

3. 台州宏远电力设计院有限公司监理分公司浙江省台州市 317700

摘要：计算机信息技术的深入发展，计算机在工程行业的应用深度和广度得到不断拓展。传统的CAD设计，相较之前的手工制图方式，从设计效率、设计准确率、时间人力成本等方面均有极大的提升，为目前工程普遍采用。三维数字化设计技术近年在各个领域的推广应用，其技术日趋成熟，逐渐被各领域认可。目前二维CAD设计，依靠设计工程师的空间思维和基本制图技能完成空间设计，相关问题逐渐凸显；例如精确碰撞检查三维电气安全距离校核、数字化移交、专业间协同设计等。

关键词：数字化设计；配电装置；三维模型；联动技术；

三维数字化设计的宗旨在于整合工程各参建方数据信息、提高设计效率、优化设计质量，为施工、运维输送带有数据信息的三维模型，实现设计数据的最大化利用。在配电装置数字化设计流程研究的基础上，详细剖析联动技术的实现方式及联动对象间的对应关系；重点阐述利用数据联动技术实现逻辑模型与布置模型联动、布置模型与二维视图联动、布置模型与设备材料统计联动等功能；数据库记录的唯一性确保二维图纸(含设备材料统计)与三维模型间的一一对应关系，确保工程数据的源头——设计数据的准确性；联动技术可有效缩短工程师在检查设计成果错漏消耗的时间，最大化减少人为失误，是三维数字化设计的核心技术所在。

一、三维数字化设计技术相关内容概述

1.三维数字化设计技术。三维数字化设计技术是当前社会快速发展形势下，新兴的一种高科技技术。对于三维数字化设计技术，主要将其内涵概括如下。针对不同时段下，各种勘测信息的整合，可以根据对相关勘测信息数据的挖掘，实现对综合性多元数据的融汇与解析。借助三维数字化设计，能够将有用的勘测数据信息进行重组，实现对相应数据信息的快速传递，最终完成对输变电信息的顺畅实时传输。利用三维数字化设计技术，能够提升模型构建的精准性，从科学技术的角度出发，为输变电原有勘测数据信息的精准性提升，奠定了基础。由此能够看出，三维数字化设计技术的研发，是从多个关联性的专业着手，注重工程空间的分配，具有时效性、新颖性和优质性的特点。

2.三维数字化设计技术应用范围与特点。三维数字化设计技术的应用相对广泛。其高科技技术，在应用和发展中主要是以数据库为基础性平台，以三维设计环境为最初的工作环境，实现对勘测数据的整体化三维处理。通常情况下，三维数字化设计在应用中，主要涉及到与变电工作相关的内容，一般在电气工作中、水暖工作中、土建工作中等，可以得到比较广泛的应用。在构筑物建模中，通常在构架和设备支架等方面，应用此种三维设计技术。在变电站建模中，通常在高压开关柜、金具材料等方面，应用此种三维设计技术。在辅助性设施建模中，通常在围墙、道路和地下管道等方面，应用此种三维设计技术。三维数字化设计技术在应用时，其特点为应根据设计的应用领域，对项目进行分层次划分，通过对勘测数据的完善，考虑三维数字化设计技术的应用需求。

3.应用三维数字化设计技术的价值。近年来，在科学技术日益更新的基础上，三维数字化设计技术逐渐被应用到各领域中。目前，在机械、电子、航空、核电等诸多领域中，均可以通过三维数字化设计技术，实现对相关领域中设计碰撞问题的解决。以输变电工程为例，将三维数字化设计技术应用于输变电工程中，可以在计算机软件的支持下，实现对工程的深度化解析。现阶段，为了满足出城市交通的需要，变电站地下构建的精细设计要求日益提高。于传统设计相比，采用三维数字化设计技术，能够通过多样化专业的联合性应用，提高密切协同水平，实现对设计方案的进一步优化，从不同方面实现对输变电工程的精准解析，并通过对数据库中相关信息的勘测，提升输变电信息传输的通畅性。

二、辑模型与布置模型联动

1.逻辑模型。传统接线设计，用符号化的图形来表示设备，辅以参数标注进而完成全站配电装置电气原理设计示意。三维数字化设计中的接线除了能完成上述基本设计功能外，还赋予接线中的图例元件符号特定属性(鼠标悬停能够自动显示相应赋值信息)；接线中的任一设计信息，对应三维模型布置中的唯一对象，使得接线的任何修改均能反映到三维模型布置上。

2.布置模型。（1）设备建模。通过三维设计，可以按照设备的精确尺寸在软件平台中建立1：1三维实体模型，可以按照工程需要赋予模型通用设备参数，诸如材质、电气接线点、电压等级、相序等信息。设备建模时应遵循相应规范，对其部件及其精细程度进行三维表达。按照我院内部标准，避雷器设备建模应表达的部件有：安装底座(基本图元：长方体)、放电计数器／在线监测装置及其支架(基本图元：长方体)、绝缘套管(基本图元：瓷套)、压力释放装置(基本图元：长方体、棱柱)、接线端子版(基本图元：长方体)、接地端子(基本图元：长方体)、吊耳(若有)(基本图元：圆环)设备模型入库时，需对模型的各个部件分别进行定义。如避雷器，对各部件分别定义如下：a．均环(110kV，带电体)；b．支柱瓷瓶(普通组件)；c．放电计数器(普通组件)；d．支架(接地体)。将定义完成的设备模型存人数据库，待搭建全站模型时调用。（2）设备模型布置。通过软件平台的轴网功能进行模型在三维空间中的精确定位，能够快捷准确的将各个配电装置区域模型快速布置。轴网设计功能应支持设计人员通过输入设备定位的坐标进行精确定位，通过以围墙为参考边界进行站内轴网的相对位置设计；由于设备模型存放于工程库中，而主接线赋值的参数也源于本工程库；工程库的唯一性确保主接线图例符号与三维设备模型一一对应。（3）导线连接。全站设备模型布置完毕之后。需进行导线连接工作；包含设备间连线，跨线、引下线、引出线、跳线等连接；导线连接时软件会自动判断所连接两端设备端子板的相序，相序一致方可进行连接。

3.模型联动。（1）逻辑模型与布置模型对应关系。工程中的每一个设备对象，都有系统模型表达和三维模型表达，分别对应主接线图例符号和三维设备模型；在设计过程中两者通过唯一的电网标识编码将两者进行关联，并通过编码记录设备基本信息(型号、厂家、出厂参数等)和设备在工程中信息(相信息、期次、电压等级等)，主接线图元符号与三维模型都读取同一套数据信息。（2）逻辑模型与布置模型联动技术实现方式。从底层数据库出发，以工程对象为数据记录单元，每一条数据记录均映射到图例符号和设备模型中，确保两者之间的唯一关联性。

三、置模型与设备材料统计联动

数字化设计平台中的工程库，存放着与本工程相关的设备材料参数；该设备材料参数在逻辑模型设计时，通过设计人员按照工程所需