锡林郭勒超高压供电局 内蒙古自治区锡林浩特市 026000
摘要：利用BIM建模技术建造变电站数字孪生系统，可规范化管理设备检修流程，加强状态检修、常规检修安排合理性，为现场检修及人员培训提供了现场仿真模型；能够实现当下设备区动态仿真展示、台账三维立体存档、辅助制定检修方案、辅助开展状态检修、开展输变电设备立体拆分培训等功能，并预留接口逐步接入各个在线监测平台，通过变电设备检修、设备监测，实现变电站设备集成监管及设备全生命周期管理。
关键词：BIM；建筑信息模型；变电站建模；全生命周期管理
1 引言
BIM（Building Information Modeling），意为建筑信息模型。BIM 技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性的特点，具有强大计算能力、协同能力，可进行虚拟建设、信息集成。BIM 技术在变电站中应用的基础是建模。在设备运维阶段，本文尝试以BIM技术在500千伏塔拉变电站中的初步建模应用为例，探讨 BIM 建模中的思路框架、具体应用情况。
2 变电站建模的流程和要点
模型创建从绘制标高、轴网开始，制定建筑定位基准，设定轴网对精确度要求高。 变电站主控楼，是员工生活、工作的场所。主控楼中包含主控室、通信机房、配电室、蓄电池室、备班室、休息室等，其中通信机房底部需要铺设电缆，所以也要在主控楼底部设计电缆沟。变电站设备建模以图纸说明书及实物为基准，贴近现场实际。
3 BIM技术的应用前景
3.1BIM技术在变电站建设中的应用
随着国内电力行业科学技术的发展，电网对变电站建设提出了新的要求——全生命周期管理。在变电站传统建设过程中，设计资料、建设需求、施工工艺等各方面信息收集、维护均是相对独立的，加上变电站建设过程中数据信息需不断进行调整，很容易造成变电站建设过程中的各个阶段、不同单位间数据信息的不对称现象，出现沟通不畅、管理混乱等问题。这有可能直接导致建设成本的增加、质量不佳以及效率低下等严重后果。为了当下电网建设需求，实现变电站建设全生命周期管理，BIM技术的良好应用将会提供一种有效的协同管理手段。
BIM三维建模技术中协同设计功能，可让变电站建设过程中各单位协同作业，在设计阶段联合攻克设计难题，提高整体设计质量，随着BIM技术持续的开发利用，过去BIM建模技术不真实，模型参数与实际不一致等问题得到质的提升，建模更直观、更真实，有效避免技术原因造成的人员理解差异引起的质量问题。与此同时，BIM技术的应用能够有效协调工程整体进度，便捷地实现信息共享，能够在施工现场建立起质量管控、工程维护、养护环节一体化管理模式，便于后期对变电站开展质量检测、故障排查，有效提高建设管理效率。
3.2BIM技术在变电站运维管理中的应用
在变电站运维管理过程中运用BIM技术可以使整个管理过程更加精细、全面，减低项目成本、提升运维质量。BIM技术在500kV塔拉变电站中的应用取得了一定的前期效果。
（1）构建三维模型，实现变电站智能化管理
运用BIM（建筑信息模型）等技术，通过现场勘查测量采集数据，利用BIM技术建立模型后通过数字孪生技术和轻量化处理手段，全比例制定电网设备三维数字模型，100%还原站区全貌，无需到达现场即能查看设备布置情况，若站内涉及改造工程，可随时调整一次设备布局，使之随时与现场实际保持一致。
（2）建立全周期三维数据库，实现设备信息化管理
直观显示各类设备厂家、型号、投产日期等身份信息及缺陷、隐患等健康信息，后期可关联改造、检修、投运、退役等生命周期信息，完善设备管理链条，高度集成设备信息数据，全面减少查阅信息台账时间，提升工作效率，降低人员劳动强度；设备区一、二次设备之间连接情况可实现三维立体查询，功率走向、信号传输一目了然。
（3）虚拟现实相结合，强化检修流程管理
利用AR等技术，在现场检修中可直接显示已搭建模型的内部结构，可将设备进行拆分，在系统中将检修步骤进行演习实现远方监控、远方指挥功能，提高检修工作的安全性。依托于与现场一致的变电站三维立体电子模型可不到现场进行实地勘察，明确作业范围；并通过测量工具得到准确的距离、尺寸信息，实现邻近带电设备及其他危险点的快速识别，辅助检修人员制定贴近实际的检修方案；通过BIM技术在变电站运维中的应用不仅可以节省时间提升前期勘察工作效率。还在一定程度上减少了人员工作量、节省了前期费用、规避了交通安全风险。
（4）构建数据集成系统，完善设备健康管理机制，辅助状态检修工作开展
传统设备巡视工作主要依靠现场运行人员来开展，近些年随着电网高速发展，基层技术人员出现断层，偏向年轻化，受人为主观因素、经验限制影响，巡视维护效率较低、效果偏差，有些情况下不能够及时发现现场设备缺陷或对设备运行状况提出预警，对于在巡视过程中发现的缺陷、隐患，后期系统可自动结合时间节点、气候特征等因素生成缺陷信息库、问题报告、缺陷报告或缺陷单，从而实现设备缺陷的发现、消缺、验收、全过程管控，在建立和完善缺陷知识库，完善消缺计划，缺陷跟踪、分析等方面提供了更加可靠、直观的手段。根据设备A.B修周期和设备预试周期，随时查看超期情况，并可提前预警，方便制订检修计划；对设备状态进行监控，发现异常及时预警。
（5）设备可视化立体拆分，优化技能人员培训效果
由于500千伏设备停电大修、技改机会较少，技术人员很难了解到设备内部的构造及连接方式。该平台将变电设备建立三维立体模型并可以根据内部结构进行拆分，辅以专业说明进行培训，更加直观掌握设备结构、功能及其原理，进一步增强人员技能水平。目前基层一线人员普遍缺少现场工作经验，采用移动终端模拟系统连接，达到标准操作、标准巡视、标准管理的目的。通过智能巡检管理可以对巡视线路、巡视区域进行规划管理，结合特殊时间节点、设备运行特性、缺陷库及异常情况规划现场设备精细巡检。可通过移动端的应用在进行现场设备巡视过程中，随时随地查询重要设备信息内容，通过扫描设备二维码对设备进行实地确认巡检。在模拟系统中运维人员还可以进行刀闸操作模拟演练，后期可以模型完善“五防”及“操作六把关”功能，操作人员可在系统中实现操作准备、接调度令、模拟预演、监护操作、质量检查等全过程工作训练，不断提升人员技能水平。
目前BIM技术在设计和施工阶段的应用要比在运维方面的应用更加广泛，而且在运维上的应用技术也远远不如设计和施工阶段应用的成熟，很多功能还有待探索研究，后期可增加生产系统及可靠性系统数据接口，实现更多数据的同步录入，减少人员工作量，扩展三维立体数据库信息来源。
4 结语
BIM技术可以合理的应用到设计、建设、运维、技改等各个环节，在变电站施工过程中科学合理的引进、利用BIM技术，可以实现原始数据的补充和积累，构建出实用的变电站数字模型，更好的服务于生产现场工作，为项目的顺利开展提供保证，为加快实现变电站智能化、信息化打下良好基础。
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