李哲，苏俊浩，田志磊
济南 山东电力工程咨询院有限公司
摘要：变电站通信设计中，利用三维设计软件对通信设备进行三维建模，建模深度满足国家电网公司的要求，并总装至变电站总平面中，提高变电站通信专业的设计质量、设计效率，有利于施工材料精细化控制，有利于实现工程的全寿命周期管理，为变电站后期维护改造提供方便。
关键词：变电站；三维设计；通信
【中图分类号】 TN915.853 【文献标志码】A 【文章编号】
1．引言
数字化三维设计是新一代智能设计平台的基础，目前我国各行各业均广泛、深入的应用三维设计技术，数字化三维技术在电力行业的普及化也是未来发展的必然趋势[1]。随着智能电网的建设，国家电网公司提出对变电站进行三维设计的要求。通过建立通信设备的精细话模型，深化通信设备三维建模深度，提高三维设计水平，最终能够充分发挥通信三维设计的巨大优势，提升设计质量、设计效率，设备可视化程度大大提高，为后期业主运维提供便利。
2．常用三维软件简介
目前通用的三维设计平台有AVEVA 公司的PDMS 设计系统，博超公司的Revit 设计系统，Bentley 公司的Substation 设计系统。
变电站项目设计相对电厂设计简单，周期短，主要针对电气专业进行三维设计。通过比选，Bentley Substation和博超 Revit能够更准确地在三维模型中表达带有弧垂的导线、连接线等，并且在二三维智能关联上更简单易行。但是Bentley 公司的三维设计平台软件使用费用较高、操作界面较复杂；对于熟悉二维AutoCAD软件的设计人员，博超平台软件使用的友好度优于Bentley平台。Bentley平台对其他设计软件接口兼容性好，接口丰富。在三维协同设计方面，Bentley平台的Project WiSe和博超的STD-R均能较好的实现各专业间的协同设计及数字化移交。目前这两款软件在各设计院变电站三维设计中，均有使用。我院目前采用的为Bentley 三维设计平台。
3、变电站通信三维设计现状
三维设计是基于工程信息、地理信息数据，通过三维建模技术、数字化协同设计技术的集成应用，完成输变电工程的三维可视化设计和信息一体化。目前变电三维设计的应用程度可简单分为如下4种：
(1)三维漫游和碰撞检查：通过建立三维模型。进行了变电站(变电站)的三维模型浏览和碰撞检查，在优化设计减少占地面积、提供给业主直观感性的设计成品。
(2)三维出图：在三维模型的基础上，从三维模型剖切出二维图纸，并抽取材料清册。
(3)协同设计：在一个统一的三维设计平台环境下，按照设计规范的要求，与各专业计算软件、管理软件紧密结合，开展多专业配合、协同设计。
(4)数字化移交：在提交传统设计成品图档的同时，提交完整的变电站数字化工程设计信息管理平台(包含工程设计各阶段的三维模型、数据库、电子化图纸和文档)。各类信息间以工程设施为对象，编码为线索自动相互关联，相互校验，并可通过模型直接查看。[2]
目前各设计院在通信三维设计方面要求不高，仅实现通用模型布置，只对柜体做出建模要求，不要求建立精细模型。
4．通信专业三维设计的探讨
（1）通信设备建模
传统的变电站通信设计主要使用AutoCAD绘制二维图纸，在通信设备布置设计过程中，一般根据设备厂家提供的资料图纸加以完善。结合变电站三维设计要求，工程师使用三维设备进行空间立体布置设计，可视化程度大大提高，有效提高设计质量。依据目前主流三维软件平台的设计模式，三维设备模型存在于设备模型库中。因此如何建设好设备模型库是变电站三维设计的重点之一。[3]
在国网建模规范中，对于变电站设备建模类型做了区分，主要分为电气一次设备和电气二次设备，其中电气二次设备具体如下表所示。
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通信设备归于电气二次设备类，主要是为屏柜及装置、蓄电池组类型的建模。通信设备在建模中，按照外观和用途大致分为如下几类：
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建立通信设备模型库，根据设备厂家提供的资料，1:1对设备进行设备进行参数化建模，将三维模型按照统一规则命名，存储与模型库中。设备模型放入设备库时名称为：设备名称，编码原则参考《电网工程标识系统编码规范》（GBT 51061-2014）。比如SDH设备命名为，SDH设备，编码为10AYE01FG001。
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图1 通信设备三维模型
上图中自左往右分别为程控交换机设备、配线设备、光出传输设备、高频开关电源屏及直流分配屏和蓄电池组三维模型。
（2）对几何模型赋予属性
利用已制作的通信设备三维模型，通过Substation软件在模型上加入设备属性创建电气设备的模型库。设备属性中可加入额定电压、设备类型、厂家等通信设备的重要参数；也可根据国网物资部关于物料编码的规范，将各种模型中加入设备的物料编码，以便在后期移交时与项目单位的ERP系统对接；另外，为了对设备的全寿命周期运行管理，可以加入设备的运维属性，如投运时间、生产厂家、设备型号、大修时间等，这样可以将设备在全寿命周期中的信息集中于设备模型中，从而保证信息的完整性和准确性，并保证设计、招标和施工过程中的信息完整、准确的移交各运行单位。
（3）设备布置
在建立好通信设备三维模型后，将模型总装到变电站总平面中，并剖切出通信机房平面布置图，满足工程出图的深度要求。
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图3 通信机房三维轴向视图 图4 通信机房平面布置图
（4）通信缆线布置
利用Bentley 平台AutoLay软件，可以对变电站内电缆进行自动敷设，只需指定起点和终点，即可按照距离最短原则进行敷设，并自动统计缆线长度，生成清册。对于通信专业来说，站内缆线敷设一般为导引光缆敷设，按照双路由原则，需要厂家进一步软件开发，以满足导引光缆敷设的需求。
5.结束语
通过通信三维设计，将能够提高变电站通信专业的设计质量、设计效率，有利于施工材料精细化控制，有利于实现工程的全寿命周期管理，为变电站后期维护改造提供方便。
参考文献
[1]胡君慧，盛大凯，郄鑫等.构建数字化设计体系，引领电网建设发展方向[J].电力建设，2012.33（12）:1-5.
[2]许子涛，郭南.智能变电站三维设计应用探讨.[J].供用电设计技术交流会论文集，2013.246-251.
[3]李思浩，周元强.变电站三维设计中的设备模型库建设研究.[J].电工文摘/研究与开发，2017,03.07-08.
作者简介：
李 哲（1984-），女，高级工程师，从事电力系统通信设计、研究工作。
苏俊浩（1993-），男，工程师，从事电力系统通信设计、研究工作。
田志磊（1984-），男，高级工程师，从事电力系统通信设计、研究工作。