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摘要：随着信息化时代下智能变电站全新概念的不断深入，企业对于设计技术手段、设计思想和理念也都提出了更高的要求，而设计技术手段和基础数据都需要通过一种新的方式来进行存储、展示和分析，三维式的设计以立体化的展示技术及强大的数据库功能，契合了我国智能变电站建设的发展要求。本文主要探索变电站三维设计数字化转换的工作，并对在工程中有益经验点做出探讨。
关键词：智能变电站；三维设计； 协同；数据库功能
前言
智能变电站已经是我国电网技术和应用发展的大势所趋，智能变电站70%的技术和基础资料都来自于设计，随着我国智能变电站的大力发展和推进，必定会引起一场设计革命，而如何适应企业的新要求，如何完成变电站建设全过程的管理，如何改善和提升变电工程设计水平，提高设计的效率、改善产品的质量等，是现在很多的从业人员和专家所研究的课题和方向。
1.智能变电站三维设计概述
变电站三维协同设计服务就是以三维协同设计系统为主要支撑，通过充分运用三维协同设计的技术手段将整个变电站所需要的材料等众多专业的协同设计服务项目一起整合起来并集中在设计服务平台中，该项目的服务平台可以直接阅览整个设计流程的大量资料以及信息共享，能够让整个协同设计流程的信息更加准确化，也能够使设计结果准确精细化，进而顺利完成的全专业的模型层次协同设计[1]。
2.智能变电站数字化三维设计基本思路和流程
2.1智能变电站数字化三维设计基本思路
智能变电站数字化设计以三维可视化的模型以及变电站信息系统为技术依托，借助强大的互联网信息库，通过对图纸和资料的综合分析进行智能参考，实现了在同一项目下多个专业的协同变电站的设计。现阶段我们在研究和进行数字化设计时，主要需要注意做好以下几个方面：
（1）进行协同设计。采用三维的设计和管理技术，打破各个专业单独设计的模式，实现了多个专业在同一个虚拟三维空间中"建造"一个变电站的目标。它将所有用于变电系统的技术和设计工具进行有机整合，每个设计师都能够清楚地观察到别人的设计进度和设计情况，然后与他人进行充分的交流和沟通，从而不断完善自己的工程和设计。
（2）碰撞检查。协同式的设计可以使许多专业的人员能够在相同的三维空间内直接进行操作，实现不同的专业之间的碰撞和检测，解决了这种碰撞问题，这对于降低成本，缩短工期，都是非常重要的。
（3）工程材料的统计。准确的物料统计信息是三维设计工作中根本性需要。基于三维模型和数据库，可以更加便捷地对物料进行统计，通过对物料范围的设定，实现对配电区域装置所有物料的准确统计，这种方法可以满足各个设计阶段对物料数量的准确性要求。
2.2智能变电站数字化三维设计流程
（1）电气三维布置技术人员可以根据三维设计平台对三维电气布置的要求，对其进行多种类型的数字化主接线，完成对短路计算、导体等设备的选择，从模拟器的三维数据库中也可以选择对设备、导体等三维模型进行电气布置。得益于电气测量计算和绘图一体化，导体布置、导体动力学的测量和计算是可以同步进行的，避雷针的布置、防雷的测量和计算也可以同步计算完成，同时接地装置的设计、接地计算等工作也可同步[2]。
（2）电气、土建、水、暖等各专业人员可以通过三维模型的空间平台同时进行工作。电气专业在三维结构设计上的布置，让其他专业人员可以实时的了解电气专业的需求，根据专业的计算和绘图方法一体化来完成模型的设计和建、构筑物模型的设计以及辅助性设施模型的设计。
（3）各专业在同一个三维模型的空间中完成各自的专业模型的设计，初步地实现对整个变电站的三维模型设计。各个专业均运用模块对其进行相应碰撞测试，测试通过后，电气专业人员再对完成的设计进行安全校验。
（4）完成所有的设计并校审后，就可以得到设计成品了。
3.智能变电站三维设计解决方案
3.1 电气设计
（1）电气主接线设计
三维化主接线系统设计工作流程是：系统技术专业根据我国电网的现状决定各个变电站配电装置的供电能力和等级，根据负载的预算情况来准确地计算各主变压器输出的容量大小以及出线规模，根据无功补偿的平衡计算无功补偿装置的容量，根据其可靠度、经济性等对于技术条件的特点来做出决定是否在线上安装断路器的分合电阻，根据内、外部的电压测量情况来判断避雷器是否存在高压电抗器；利用一个三维数据库中的一个主接线回路方案来编辑一个三维主接线的三维化模型，初步地实现三维主接线的方案；然后就开始对设备的选型、赋值以及编码等操作，完成全部接线的设计[3]。
（2）电力专业计算
进行相关专业的电力计算，其中主要的内容有：短路计算、导线受力计算、管母接地受力计算、出线安全性净距计算等多种专业的电力计算，可以用 word 形式编写成相关的电力计算说明书，便于用户进行使用和校核。
（3）电气平面布置
电气设备的布置阶段是变电站三维仿真系统构建的关键。在已经将土建模型初步地搭建好并安装组装完毕的基础上，进行电气器件和导体布置。以全户内的变电站为例，站内均采用配电设备装置，各种电压等级的配电设施均采用楼宇内分层布局。与户外变电站相比，户内站设备的布局不呆板，设备之间的相对位置也比较灵活，因而不能直接使用轴线生成法，增加了设备布局的复杂性和困难。所以，布置时，必须要避免碰撞及留出校验安全的距离。
3.2 土建设计
电气工程根据设备的布局及运行维护检修的空间要求，初步确定各个房间的净尺寸，土建专业人员对空间内部进行核算，。建筑、结构、暖通、给排水等相关专业均可以直接通过三维平台以协同设计方式来完成工作，主要协同设计的范围有建筑物的墙体、门窗、楼板、层高、楼梯、结构梁与结构柱、各种供电的风管线路以及其附属设备。在检测完成了本专业的模型设计之后，通过与其他专业进行沟通分析，完成模型优化，确保整体模型的零碰撞，进而顺利高效地完成三维全站的模型设计。
3.3 协同设计功能
三维设计装置的检测技术小组能够通过软件自动进行检测并实时生成检测报告，再将其反馈到各个专业的设计和技术人员，明确这些问题可能发生的原因，然后齐心协力，采取减少标高、支管上翻等方法来解决矛盾，各设计人员据此修改或优化三维模型。
通过三维设计平台上的链接方式，可以直接浏览查询和参考不同专业模型，并且支持协同的管理，查询各个专业模型的大小、尺寸和位置信息、属性和商品信息、厂商数据资料信息等，各种文件之间具有着互相联动的功能。
3.4出图与更新
平面图的设计：支持手动输入、出平面图，提供自己手动标记的尺寸、间距等信息。
断面图的设计：自动地完成对断面的大小和尺寸的标注以及材料顺序的标注等，根据所有的断面资料和信息自动准确地对材料的数量和重量进行统计，并提供安全和净距的标注等作为辅助性的材料标注。
主接线和三维的联动：主接线和三维模型可以通过代码进行一一相互对应，如果一方的参数发生变化可直接更新另一方的信息。
4.小结
由此可见，三维设计模型可以将施工过程中可能出现的问题在施工之前解决，相对于传统的图纸会审、图纸交底、现场工代和视验等操作，能更高效便捷地把各个专业设计的图纸之间的冲突问题一一展现，有效地避免施工过程中各个阶段的设计变更，极大地提高了设计的效率、准确率，从而提高了整个设计产品的质量，减少了经济的损失。
参考文献：
[1]杜宏， 李凤亮， 王军，等. 变电站三维设计成果在施工组织设计中的应用研究[J]. 科学技术创新， 2020（06）：183-184.
[2]张磊. 变电站设计中三维设计技术的运用研究[J]. 名城绘， 2019（3）：569-569.
[3]陈亮德. 数字化三维设计在变电站设计工作中的运用[J]. 通讯世界， 2019， 026（012）：204-205.