浅议变电站三维设计的软件应用

浅议变电站三维设计的软件应用

Bentley提供的设计工具涵盖从发电厂设计到把电输送入户的整个过程。由Bentley Substation能够提供很好的三维设计工具，结合Bentley Project Wise协同设计平台，设计师可以高效、合理、精确地进行变电站的设计，还能在三维仿真模拟环境中审查变电站建造过程是否合理。

由Bentley 三维设计平台产生的电网基础设施数据，可以为基础设施的全生命周期管理提供依据。这些数据可以提交给业主和相关的运维机构。业主可以据此实现基础设施与智能电网的对接，而运维机构可以据此进行更加有的放矢的运维工作。以前电力设计院给业主交付的往往只是变电站的图纸，这些可能不具备任何属性。如果要找到相关的设计数据，业主就要请设计院翻看很多资料后才能找到。

电力设计院利用三维智能设计平台，设计工程师能够从基础设施的设计源头去建造数字化的智能变电站或其他相关基础设施。

1 三维设计和数字化设计优势分析

（1）可以做到精细化设计，方便地进行三维空间的安全距离校验

和材料统计，避免碰撞。

（2）可适应专业间协同设计，各专业通过一个设计平台进行设

计，提高了不同专业配合的效率，避免接口过程带来的错误。

（3）数字化移交，集方案、数据于一体的三维变电站模型可以为

业主提供真实的展示效果，形成完整的变电站数字化平台，实现变电站的全寿命周期管理，为工程的后期维护和改造提供方便，为设计服务的延伸增值提供可能。

2 三维设计软件介绍

（1）Bentley公司针对电力行业的设计工作拥有一套完整的解决方案。其三维设计平台Microstation是Bentley公司面向全球基础设施设计、建造和运营的旗舰产品，采用基于Parasolid的三维模型技术和Microsoft DirectX 3D游戏级的图形驱动技术，具备高质量的动画漫游、施工进度模拟等仿真功能。

（2）Bentley Substation是专门针对变电站的设计工具，具有专业成熟的智能辅助设计功能，能保证在整个项目设计过程中设计数据的共享及继承，从而实现三维数字化协同设计，设计数据可以传递到施工、采购、运维等各阶段，是覆盖工程项目各个阶段的软件系统。

（3）使用Bentley变电站设计软件Substation，可以快速完成二维原理图设计，智能进行三维设备布置，能准确在三维模型中表达带有弧垂的导线、连接线，并进行导线受力分析，生成导线施工报表等设计工作。三维模型通过动态剖切可以自动生成二维平断面图纸，满足施工要求。在三维设计中，二维原理图、三维模型的布置和二维平断面均可以实时、动态、高效地关联，当发生设计修改时，只需要在三维布置中进行调整，所有二维图纸都会自动刷新，而不再需要在平、断面图上进行手动调整，既避免了人为错误的发生，又大幅度地提高了设计效率。

（4）Substation和BMCR软件可以完成防雷、接地、照明、电缆敷设、端子接线图等系统的设计，帮助设计人员高质高效地完成变电站有关电气设计的部分。

（5）Bentley建筑和结构设计软件AECOsim、ProSteel，可以快速完成主控楼及相关土木工程、建筑和水暖等专业的设计；借助STAAD软件则可以进行钢结构的分析计算和设计。

（6）Bentley场地设计软件GEOPAK可以帮助完成场地设计，并进行土方量的计算和坡度设计。

（7）ProjectWise是一款Bentley的协同设计管理平台，贯穿设计始终，全面管理工程设计的全部内容，提资过程，权限分配以及版本控制等设计中必不可少的环节。

3 变电站三维设计平台

现阶段笔者所在单位引进了三维设计软件Microstation V8i平台下的相关软件群，其软件平台架构如下框图所示：

上层由ProjectWise Navigator，i-model软件实现可视化项目协调及浏览。

应用层包含土建类专业模块、电气类专业模块。

土建类专业模块软件由AECOsim，GeoPAK，ProSteel组成，可实现建筑、结构、场地、暖通、水工、消防等专业的工程设计。

电气类专业模块软件由Substation，Promise，BMCR组成，可实现电气工艺专业和电气控制专业的工程设计，如主接线、3D布置、电缆敷设、控制接线设计等。

第三方软件与应用层无缝接口，实现电气计算软件、土建结构软件PKPM 和Stad.P.与应用层专业模块软件的数据互通。

底层为协调设计模块ProjectWise，各软件集成在ProjectWise软件平台上，实现专业间和专业内部各设计者间协同设计。

目前，我院在使用Bentley软件的过程中，还面临着一些问题：

（1）多分裂导线的问题，Substation软件最新版本无法解决四分裂及以上导线的挂接问题。不同高差的挂点以及水平倾斜的导线，软件也无法全部解决。

（2）电气距离校验，只有当所有电气及土建模型完全精确的情况下，设计人员对所有可能发生电气距离不足的位置准确判断的时候，通过逐点手动测量空间两物体的最短距离来校核。

4 变电站三维设计Bentley软件案例应用介绍

渡溪岭220kV变电站工程安装3台180 MVA主变压器，8回220kV出线，10回110kV出线和30回10kV出线。

为保证全面完成本项目勘测设计任务，创建精品工程，笔者所在设计院采用Bentley公司的软件作为三维设计工具。为了取得良好的效果，该项目采用以下设计步骤：

（1）获取详尽的设计依据及技术资料是保证三维精细化设计的前提，只有输入资料的绝对准确，才能保证三维设计的正确性。

（2）在Bentley的三维平台下，建立工程的接线图及原理图，在

Substation的软件模式下，三维图纸是以电气主接线图为原则设计的，他们共同使用同一个ID，具备同一个数据库的源。

（3）建立设备属性库、设备模型库、工程三维信息模型，这是三维设计最主要的工作。模型的精细和准确是保证电气距离校验及碰撞校验的前提。

5 对于变电站三维设计Bentley应用几点建议