薛峰 邬超慧

【摘  要】现阶段，随着社会的发展，我国的电力工程的发展也突飞猛进。开展变电站三维协同设计及建设工程数据中心是落实“数字电网”建设总体要求的重要举措，对高质量建设智能电网具有重要意义。探讨了三维设计技术在变电站中的应用;探讨了三维电缆敷设软件BRCM在实际工程中的应用。当前三维数字化协同设计作为新时代变电站设计手段，在电网工程中的应用还处于试点阶段，各数字化设计软件功能相互独立，软件间无法接口和数据互通，造成工作重复、效率低下，不能满足三维数字化协同设计和数字化移交的要求。

【关键词】变电站;电气二次专业;三维数字化;协同设计方案探讨

引言

根据变电站二次专业设计现状，研究变电站二次数字化设计流程和三维电缆敷设方案，提出二维电气原理图数字化软件与三维电缆敷设软件间的接口和协同设计的方案，实现数字化移交，提高了变电站三维数字化设计的效率，满足了施工、运维、管理的需要。

1电气二次专业设计

1.1电气二次专业设计现状

传统变电站设计基于CAD（计算机辅助设计）软件，以手工输入为主，自动化程度低，图纸具有分散性、独立式等特点，无法与其它专业协同设计，已不能满足市场的需求。

1.2电气二次专业数字化设计

为提高数字化设计水平，引进上海欣电电气数字化软件（ELEC）。ELEC软件是针对传统CAD软件设计问题，基于变电站集成模式开发，从源头将二次信息数字化的平台。通过ELEC软件，可根据原理图实现接线设计、自动校核、端子排及电缆清册生成等，提高变电站二次系统设计自动化、精细化程度，减少手工输入错误，提高设计效率和质量。变电站二次系统采用数字化软件设计的主要流程如下：根据项目建立工程，确定项目用户保存于数据库中，同时建立设备库、电缆型号库、芯线功能库、回路库等;利用设备库进行电气原理接线图设计，包括电流回路、电压回路、控制回路、信号回路等;根据电气设备原理图和端子排自动生成电缆接线图，包括电缆编号、回路号、互联端子等;自动生成含设备编码、电缆编号、起点、终点等信息的电缆清册，并根据需要导出相应的格式。

2变电站三维电缆敷设

三维电缆敷设软件BRCM（Bentley Raceway And CableManagement）基于Bently公司的MicroStation平台开发，通过读取电缆清册的逻辑信息，结合平面设备布置及路径，自动进行电缆优化敷设，精确统计电缆长度。在ProjectWise（PW）协同工作平台将BRCM文件夹升级为项目级别的文件夹，实现BRCM工作空间的集成，并在PC机建立SQL数据库，便于数据读取;在BRCM软件建立电缆桥架、电缆沟、埋管、电气设备等三维信息模型，并完成对模型的智能编码，同时参考土建、水工等专业的三维信息模型，根据工程实际情况规划电缆沟、电缆桥架、电气设备、埋管等路径;导入含电缆编号、起点、终点的电缆清册，实现设备模型与电缆清册模型的匹配;BRCM软件根据“最优路径算法”完成电缆自动敷设;根据需要导出电缆敷设拓扑图、电缆清册（含长度、路径等）、材料表等，并将三维模型转为二维图纸完成专业提资和施工图绘制。

3电气二次专业与其它专业协同设计方案

电气二次与电气一次、建筑等其它专业基于PW平台的协同设计内容主要有三维屏柜布置、电缆敷设、辅控系统布置设计。其中电缆敷设涉及二维ELEC软件与三维BRCM软件间的接口及协同设计方案，目前并没有较好的解决方案。本文提出基于GB/T 51061—2014《电网工程标识系统编码规范》对变电站的电气设备进行唯一编码及ELEC软件与BRCM软件间的接口和协同设计方案，以规范电气设备编码，提高设计效率，满足二维数字化软件和三维电缆敷设软件协同设计的要求。（1）根据GB/T 51061—2014《电网工程标识系统编码规范》，对电气设备统一命名和编码，使得全站电气设备编码具有唯一性、通用性。电气设备编码格式见表1，其中“全站码”、“系统码”、“设备码”与Bentley Substation三维模型属性的“安装区”、“安装点”、“元器件标签”依次对应。（2）设计人员在ELEC软件中完成电气原理图和电缆清册设计（含电缆编号、设备编码、起点、终点等）。在ELEC软件接口界面获取MicroStation相关数据信息，并依据MicroStation的数据规则选择对应项目，直接将相关的屏柜信息、电缆信息同步到MicroStation。（3）在MicroStation平台，BRCM软件根据欣电软件导入信息，自动完成屏柜和电缆清册中设备的关联及电缆敷设和材料统计。同时，ELEC软件和BRCM软件应具有数据比对功能，以提示用户相关屏柜、电缆等修改信息。在ELEC软件中新建或修改对应屏柜、电缆等相应模型信息时，BRCM软件的三维模型也会联动更新，便于相关专业协同完成电缆敷设工作。

4应用案例

以富平330kV变电站三维协同设计为例，在设计过程中，进行三维设计优化，使站区功能分区明确，工艺流程合理，布置紧凑，进出线方便三维设计软件可按电力设计现行规范，按照不同的电压等级，自动寻找三维设备之间的最短带电距离。软件发现不符合安全净距要求的地方会用颜色和框线表示出来，保证设计人员会及时发现并修改，很好的保证设计的安全性，给业主提供最优的解决方案。富平330kV变电站地下设施包括：构支架基础、电气设备基础、电缆沟、道路基础、围栏基础、避雷线塔基础、生活给水管网、消防给水管网、排水管网等，这些設施的定位及尺寸信息散落在不同专业不同分册的不同图纸中。为了保证设计的准确性和设计周期，采用三维协同设计之后，设计人员按照事先规定好的文档结构，将相关的地下设施模型参考至设计模型中来完成设计。并利用软件的碰撞检查功能对原设计模型进行校核及修改避免碰撞的发生。因为富平330kV变电站工程中电缆数量多，沟道网络复杂，为了保证设计质量和进度要求，在三维设计中通过建立参数化的电缆桥架、电缆沟、埋管等缆道系统，使得自动精确统计电缆及护管长度，设备材料表;电缆敷设功能按照可配置的敷设规则自动化完成全站的电缆敷设路径优化与长度统计，精确统计电缆长度。本次富平330kV变电站使用了三维协同设计工作模式，借助数字化信息模型、协同工作平台、工作进度管理工具等手段，及时沟通、紧密配合，把错误和风险化解到最小，把工程造价降到最低，把效率最大化。三维协同设计工作模式下，利用三维设计成果，三维模型与图纸之间的导航管理，模型碰撞检查，空间距离校验等，帮助设计人员在尽早发现存在的缺陷，并及时提出可行的意见，通过方案优化和设计优化，实现降低造价、节约投资和可持续发展。通过三维设计优化，富平330kV变电站占地面积减少百分之十八点五，总建筑面积减少百分之四十九，施工图阶段专业间数据校对工日减少百分之二十五，人力资源节约百分之二十五，材料实现自动统计，准确率达到百分之百，建成了新一代智能变电站。

结语

基于统一编码规范的ELEC软件与BRCM软件接口方案有助于提高数字化软件间数据共享的标准化、通用化。利用ELEC软件与BRCM软件间的自动数据比对功能，可实时提示用户相关屏柜、电缆等修改信息，最终实现变电站不同专业间的三维协同设计。

参考文献：

[1]陈莉.变电站三维协同设计的应用探讨[J].科技创新导报，2015（27）.

（作者单位：内蒙古电力集团经济技术研究有限责任公司）