变电土建三维设计解决方案

摘要:近年来,变电站设计由传统的二维设计迈入三维设计阶段。三维设计对提高设计质量和设计效率起到非常重要的作用。主要探讨了变电土建专业如何在信息化时代背景下实现自身的三维设计。

关键词:信息化时代;三维设计;变电土建

随着我国经济的高速发展,对电网的建设速度及技术水平提出了更高的要求。电网建设要求遵循“数字化电网”的建设理念,变电站等电力工程采用三维技术进行工程设计已经成为不可避免的发展趋势[1]。三维设计在协同设计、数据共享、碰撞检查、优化设计等方面具有无可比拟的优势,能够显著提高设计质量和设计效率,为工程后续的采购、设备安装和施工提供依据,也利于与运维系统无缝连接[2]。

1变电土建三维设计现状

目前国内变电站设计已经全面进入三维设计阶段。变电站的电气一次、暖通等工艺专业因为主要为布置设计,类似“搭积木”,所以通过三维设计的可视化等特点可有效避免自身设备的软碰撞,提高工艺专业的设计效率。但是对于以计算设计为主的土建专业和以逻辑设计为主的电气二次专业而言,三维软件自身无法完成相应的计算和逻辑设计工作。因此,目前电气一次、暖通等布置类专业在三维设计方面应用的成熟度相对较高,而土建、电气二次等专业的应用则相对滞后。本文根据试点工程经验,提出一种基于Bent-ley平台的变电土建三维设计流程及解决方案。

2变电土建三维设计流程及解决方案

2.1变电土建三维设计流程

变电土建三维设计流程主要包括以下几点:1)土建专业包括总图、建筑、结构、水工、暖通5个专业,主设人负责流程中各工序的配合及了解主要工作内容和完成情况,并进行专业间设计资料的提交及接收。2)主设人接收到其他专业的提资后,经评审确定初步的整体设计方案,并给相关设计人进行协同设计。3)设计人采用专业软件建立计算模型并完成分析计算。4)设计人根据计算结果建立相对应的三维模型,完善三维设计,同时将设计详图汇总并自校,自校后提交给各级进行数字化校审,如有修改及时新的协同设计资料。5)设计人将完成的图纸汇总成册,建立目录并完成打印。

2.2变电土建三维设计解决方案

Bentley变电站三维设计解决方案内嵌多专业设计模块,各专业模块间的设计数据可以通过ProjectWise协同平台实现高效高质的设计数据共享,Bentley三维设计软件模块功能见表1。本文以Bentley软件为三维设计核心软件,详细论述变电土建三维设计解决方案。2.2.1三维总图解决方案BentleyPowerCvili软件可以进行地形、道路以及土方的三维总图设计。BentleyPowerCvili和AECOsimBuildingDesigner在三维总图设计中的工作流程如图1所示。PowerCvili软件可以实现场地三维数字模型的建立,站址规划三维布置如图2所示,边坡自动设计,进站道路按地势精确拟合如图3所示。2.2.2三维建筑、水工、暖通解决方案AECOsimBD是BentleyBIM解决方案的核心产品,它的作用是建立建筑、水工、暖通专业的三维信息模型。图4为变电三维建筑专业的设计流程。应用“三维技术”设计理念,可从建筑空间布局、建筑围护材料优选、建筑节能设计、建筑造型设计等方面优化变电站建筑设计。图5为基于AE-COsimBD软件制作的三维建筑模型。2.2.3三维结构解决方案针对三维结构中需要进行结构计算的模型(如建筑物框架、构架等),目前解决的思路主要有以下3个方向。1)计算模型与三维模型完全独立该模式主要解决三维模型从无到有的问题。在这种模式下,设计人员首先仍然按常规二维设计流程进行结构计算,随后在三维软件平台进行二次建模。该模式下,计算模型与三维模型之间完全独立,没有实现信息的关联与共用,大大降低了土建设计人员的工作效率及模型的利用率。2)计算模型与三维模型单向流通常用结构计算分析软件(如PKPM、YJK等)经过设计人员多年的使用,已非常成熟。该模式以Bentley等三维设计软件为集成平台,通过打通各结构计算软件与三维软件平台之间的接口,实现数据与模型的单向流通。该模式一方面能够充分利用现有成熟的结构设计软件,大大提高结构三维设计的效率;另一方面可有效避免三维软件平台的臃肿问题。此外,目前3D3S等结构分析软件的后处理模块已经能够生成带有梁柱节点等细部模型的三维模型,有效解决计算模型与三维装配模型不完全等同的问题。3)计算模型与三维模型双向流通该模式需要三维软件和结构计算软件格式互通或三维软件集成结构计算功能。若采用格式互通,针对土建结构计算软件而言,其往往属于不同的软件公司,而每个软件公司都拥有自己的一套数据文件格式。因此,模型双向流通过程中很容易引起数据的丢失。若采用三维软件集成结构计算功能,则会导致三维软件平台过于臃肿,对计算机等硬件性能要求过高。因此,这种模式虽然理论上可行,但是目前阶段实施起来难度较大。综合来看,计算模型与三维模型单向流通的模式在当前阶段是一种行之有效的土建三维结构解决方案。该模式下三维结构设计流程如图6所示。图7为YJK结构计算软件通过自身软件接口导入Bentley平台的计算模型,图8为3D3S变电构架软件通过IFC国际通用文件格式将计算模型导入Bentley平台的结果,可以看出,计算模型能够完整地导入到三维软件平台之中,实现与三维软件平台的数据整合。

3结论

针对现阶段变电土建专业三维设计发展现状,本文基于Bentley等三维设计软件平台,通过软件平台自身内嵌的设计模块与打通各结构设计软件与三维软件平台之间的接口,实现数据与模型的单向流通,这是一种行之有效的变电土建三维设计解决方案。

参考文献:

[1]唐跃中,邵志奇,郭创新,等.数字化电网体系结构[J].电力自动化设备,,2(6):-.

[2]白璐.变电站三维数字化设计的研究及实现[D].天津:天津大学,20.

作者：沈大伟 高俊 陆启亮 姚刚 单位：中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 国网江苏省电力有限公司