变电架构的三维分析及计算机辅助设计

三维数字化设计技术在变电站中的应用摘要：智能电网是电网技术发展的大势所趋，智能电网的70%基础数据来自于设计，随着智能电网的大力捅进，必定引起设计手段的一次革命，三维设计以其先进的设计理念、强大的数据库功能，契合了智能电网的发展需求，必将成为大势所趋。

本文结合工程实例，从设备的建模到各层电气设备的布置对三维设计进行了介绍，阐述了三维设计在电气布置中的应用，。

关键词：建模专业接口-本文以三维设计软件为平台，结合设计工程案例，阐述了三维设计在变电站电气布置中的应用，实现了设计阶段的可视化，有利于各专业间的相互配合。

一、建模在进行变电站布置之前，需要对电气设备进行三维建模处理，该模型应能准确表达对象的关键尺寸信息、主要属性信息，具有可识别性。

建模的主要过程是通过利用三维软件平台提供的不同几何类型的图形进行组合，如变压器包括本体、套管、油枕、油管、散热器、接线端子板、操作箱、底座等组件，对变压器的建模宜将变压器拆分为多个组件，针对每个组件分别建模，再通过拼接完成整体的变压器建模。

本体模型可采用长方体或长方体组合表示，油枕可采用圆柱体表示，套管可以不同直径的圆柱组合表示，接线端子板可用长方体或圆柱体表示。

其建模的关键部位包括：套管接线端子的位置，接线端子板的方向及角度，本体的外轮廓，油枕尺寸的定位[3]。

图1所示为变压器三维模型图。

图1.变压器三维模型图其它电气设备如GIS、开关柜等设备建模思路与主变压器一致，其关键点在于能准确反映电气设备的外形信息，以达到对电气设备的可视化操作。

二、布置设计布置上应满足各种过电压条件下的安全净距要求，满足巡视、运行的安全要求。

满足大件设备的运输，以及电气设备与暖通设备的带电距离要求。

地下站按的电气设备的功能宜集中布置、合理分区，同时预留好变压器、GIS等大件设备的吊装孔和运输通道。

以110千伏变电站设计为例，在设计时，可先进行各层的轴网绘制，先不用考虑土建专业的墙体、柱体结构。

三维设计在变电站建设中的应用探讨在以往，变电站的设计普遍采用二维方式。

然而，这种设计方法已难以满足当前电网工程的多样化要求。

相较之下，三维设计不仅能显著提升设计人员的工作效率，还为施工人员提供了更加直观且易于理解的可视化模型。

因此，三维设计势必将成为变电站建设中的主流趋势。

本文将探讨三维设计在变电站工程中的应用，并展望其发展前景，期望通过不断优化设计质量，推动变电站的高效建设。

三维设计具备全面展示图形的能力，使施工人员能够更加清晰、直观地理解设计人员的意图。

目前，三维设计凭借其数字化和可视化的优势，在变电站建设中得到了广泛应用，有效解决了传统设计过程中存在的多种问题，满足了多样化的使用需求。

如今，三维设计已在我国变电站建设中取得了显著成绩，对优化我国电力工程建设发挥了重要作用。

一、三维设计的目标与流程1.三维设计的目标在整体变电站设计的过程中，采用三维设计的目的是提升设计效率，并为客户提供更优质的设计效果和更高的设计标准。

通过三维设计，客户能够在实际施工之前全面了解最终效果，这使得他们能够及时对不满意的部分进行调整，从而使实际工程更趋完美。

此外，在实际施工前，如客户对设计存在异议，我们能够在三维设计阶段迅速进行修改，以更好地服务于客户。

首先，我们需要将电缆敷设施工图以三维形式展示，接着对二维施工图进行相应的修正和扩展，然后在三维模型中以1:1的比例缩小全景，模拟施工情况。

这有助于一线施工人员更好地理解施工图，减少因对图纸理解不当所引发的施工问题。

如果根据三维模型的设计图，施工人员仍对施工方案有疑虑，可以直接查看三维模型的电子版本，从而全面思考施工细节，因为这种电子模型能够详细展示每一个施工细节。

2.三维设计的流程三维设计的第一步是相关工作人员必须深入了解整个设计流程，对设计软件的使用方法有清晰的认知，并掌握必要的输变电站相关概念，才能开始实际的设计工作。

首先，建模阶段至关重要，我们需要将CAD图纸按1:1比例在三维设计软件中立体呈现，并对整体模型进行细节完善。

数字化三维设计在变电站设计工作中的运用摘要：我国变电站设计工程发展史共经历了三个重要阶段:板图、计算机图纸和计算机辅助设计。

信息技术的发展得到发展，计算机技术支持变电站设计的宽度和深度随波逐流而动。

另一方面，工程模型中的二维模型逐渐转换为实体模型，而设计信息的传达更加方便，从而使多个平台之间的合作逐渐成为可能。

最近随着科学技术的发展，三维数字设计技术逐渐应用于变电站设计工作。

鉴于此，本文对数字化三维设计在变电站设计工作中的运用进行分析，以供参考。

关键词：数字化三维设计；变电站设计；运用引言变电站建设设计的所有阶段都已开始普及数字技术的使用，正在向更深更广的方向发展。

项目的资产管理部门、建设部门和监督监督部门已经与数字设计结果集成，为了减少变电站建设信息不足导致的项目进度减少，必须与时俱进，整合现代新技术，实现资源整合能力提高，实现变电站建设的总体效率提高。

不断增长的工程项目将是数据信息的集合，在现代行业中应用大量数据技术进行分析可以促进企业发展，了解企业管理层的内部资源组成，以及实时跟踪项目进度将发挥不可替代的作用。

在未来的变电站设计工程中，数字三维设计将释放更大的发电空间，成为电力工程企业高效发展的新希望。

1三维数字化设计的内涵3d数字设计技术是随着科学技术的快速发展而发展的一种新的尖端技术。

三维数字设计是指合并不同时间调查的信息数据，挖掘相关数据，然后完成全面的数据分析。

使用此技术，您可以快速传递相应的数据。

在此基础上，详细说明了输变电工程三维设计的内容。

以工程信息、地理信息数据收集为基础，综合应用三维建模技术和数字联合设计技术，使输变电站项目不仅能完成三维可视化设计，还能完成信息集成。

2三维设计评审系统的理论依据2.1建筑信息模型建筑信息模型是工程、建筑等领域使用的三维图像，是主要信息表达的计算机辅助设计工具，是将三维可视化技术应用于工程设计。

模型存储了项目的许多几何结构信息、空间位置关系、地理周围的信息、建筑构件的数量和特性、每个部分的预算成本、材料库存和项目时间表。

◎电力部门三维地理信息系统解决方案电力部门三维地理信息系统解决方案随着GIS技术的不断发展，三维GIS在整个电力行业中得到越来越广泛的应用，基于真实场景数据的三维模拟，已经在电网管理、故障抢修、安全监控等各个方面显示出非凡的作用。

国家测绘局陕西基础地理信息中心凭借优越的影像、数据条件，利用先进的GIS、RS以及虚拟现实等技术将数字地面模型、输变电设备模型和各种电力部门专业属性信息有机结合起来，建立电力三维地理信息平台，可实现与基础地理信息数据相结合的电力专业数据的查询、更新，电网电路的检修和安全检控，实现大场景内电网的空间表现和分析、管理功能。

平台通过先进的三维可视化手段，将整个输变电业务和管理全过程纳入计算机管理，规范输变电业务流程，加强电力部门的协作和管理职能，提高地理部门输变电生产、管理能力和决策水平。

、基于GIS的电力三维系统基本功能包括:电力部门三维地理信息系统解决方案、基于GIS的电力三维系统的其它专业应用功能:三、电力部门三维地理信息系统建设的意义1.有利于控制成本，优化企业内部管理利用计算机技术，GIS技术、RS技术、互联网技术、虚拟仿真等新技术，建立完善的输变电生产管理系统，实现信息的采集、加工、处理、存储、检索等环节的自动化，最大限度地提高信息的共享程度，实现按最短路径进行信息传递，减少传统管理体制中不必要的中间环节，使企业的管理趋于合理化、科学化，是企业及时掌握经营情况，控制经营成本，优化企业内部管理，最直接、最基础的保证。

2.有利于加强相关部门协作，提高业务处理工作效率通过建立输变电生产管理业务基础平台，将公司内相关职能部门的业务进行有机整合，有利于加强西北电网公司本部、两个输变电运行工区、变电站和线路所三级的协同工作，提高业务处理的工作效率。

3.有利于管理人员的工作由事务型向思维型转变优化电力部门工作的传统模式，由事后处理向事前预测转化，使管理人员有充分的时间和精力去综合、分析、解决输变电过程中出现的问题，从而提高其管理工作质量。

基于三维设计技术的变电站设计研究摘要：设计行业中应用最广泛的就是三维技术，它的应用极大地提升了设计的效率和质量，有效地规避了二维技术中存在的一些弊端，弥补了原本存在的交叉干扰不足，尤其为变电站的设计发展起到了决定性的推动作用。

因此本文以变电站设计中应用三维设计技术为主线讨论，并详细作出分析探讨。

关键词：三维设计；变电站；应用分析传统变电站的电网设计存在着诸多不足，比如设计精度不够、专业协同制约因素多、设计空间考虑欠缺等多个问题。

当前智能化、数字化电网的出现，让变电站有希望实现精准化数控，因此也受到了电网企业的高度重视。

三维设计技术作为当前设计行业最为先进的技术，在变电站的设计中也发挥出了比较明显的优势，从很大程度上提升了变电站设计的效率和质量。

尽管如此，在实际操作中还是存在着诸多问题影响着三维技术优势的发挥，因此业界要对三维技术的应用进行更深层次的研究，保证其能在变电站的设计中彻底取代二维技术，才能为电力系统的发展提供更多的帮助。

1.变电站三维设计的软件分析（一）3Dmax软件3Dmax软件应该是当前业界最为知名的三维设计平台，它的实用价值非常高，在软件应用层面有着非常显著的优势。

3Dmax软件的操作界面非常方便快捷，视图功能强大，相比较其他同类型设计软件来说，它在渲染方面的效果也非常明显，兼容性的特征为设计工作省力不少。

加上3Dmax软件的操作流程也非常简单，不需要花费太多的时间和精力去学习相关操作知识，但同时这种简便操作的软件在设计变电站的过程中也存在着一定的缺陷和不足，该软件相比较更适合呈现效果图，在工程图的呈现效果方面则没有表现出太多的优势，使得其应用受到了一定的限制。

（二）PDMS软件PDMS软件是一款应用于化工领域、电力领域以及石油领域的工厂三维设计管理系统，在其实际应用中，可以通过多方协同的方式来创建出实体模型，并且PDMS软件还能做到对平面图数据的自动更行和标注。

在变电站的设计过程中，PDMS软件的功效发挥是最为明显的，也是当前应用最为广泛的。

三维设计技术在变电站设计中的运用计算机技术快速稳定的发展，促进了越来越多的新兴技术在变电站设计中的应用。

目前，二维设计仍然成为国内变电站设计的主要应用技术，但是这种平面设计技术难以避免交叉干扰等问题。

不仅需要花费大量的时间进行方案审核，还会出现专业协调的纰漏等问题。

三维设计技术作为当前最为先进的设计技术，在工业制造、建筑等领域中发挥着较为明显的优势，应用于变电站设计时，能解决传统二维设计存在的缺陷，提高变电站设计的质量。

但是三维技术存在的诸多不足，限制了其优势的发挥。

因此，我们应不断加深对三维设计技术的研究，使其为电力设计技术的发展进步贡献真正的力量。

标签：三维设计技术;变电站设计;运用1三维设计技术发展背景与基础随着全球计算机软件的高效性和智能化，电力勘测设计行业的计算机化不断发展。

基于信息智能三维设计平台的运行模式，大大优化设计操作流程，将设计重点从布局设计过渡到系统方案设计，方案完成系统前的数据建模工作设计标准化的数据模型库和强大的自动计算和分析设计功能被积累并有助于完成，设计方法变得更加简单。

数字化3D设计电源设计和生产。

随着设计行业的第二次革命，实现知识管理系统的标准化，通过数字化转移建立数字生命周期服务的盈利模式，扩大设计服务链和范围，促进设计企业不断进步。

2变电站三维设计的主要平臺分析2.13Dmax软件3Dmax 软件作为当前作为知名的三维造型，该软件具备较高的应用价值，该软件具有显著性的应用优势。

不但能够保证操作面简单快捷，而且还具备较强的视图功能。

与其他设计软件相比较而言，3Dmax 软件在渲染效果方面占据较为明显的优势，3Dmax 软件具备较强的兼容性。

因此，在实际的设计过程当中，不需要花费过多的精力和时间学习3Dmax 软件相关知识，3Dmax 软件整个操作流程相对较为简单，通俗易懂、便于操作。

但是在通过3Dmax 软件进行设计变电站，则存在明显的缺陷与不足。

3Dmax 软件更适用于效果图方面，而在工程图方面却没有明显的优势，致使其在工程图设计中具有一定的限制。

8. 变电构架分析与设计8.1 概要(编号修改，下同)该例题通过一个常见的多跨变电构架模型，介绍了使用midas Gen 建立该类钢结构模型的大体步骤和关键部位的模拟方法，演示建模过程思路、空间风荷载自动施加、刚性连接等功能的使用技巧和方法，并对钢结构设计部分，参数定义注意事项做了简要说明。

例题的步骤如下：1.变电构架资料及计算简图2.建立几何模型3.添加约束条件4.添加荷载5.分析及添加荷载组合6.查看内力7.设计要点8.1.1变电构架资料及计算简图（数据仅供参考）某四榀变电构架，单榀构架两侧设置避雷针和端桩。

结构模型及尺寸如图1-图3所示。

考虑风荷载、地震荷载及导线站内和出线张力影响。

地震分组：2组，烈度：8度（0.2g）、场地：3类场地。

图1 四榀构架三维图变电构架分析与设计图2 单榀构架正立面图图3 单榀构架正立面杆件示意图本例题，具体参数如下：（1）材料：Q235 ；（2）杆件规格：弦杆-P152X9 桁架水平横杆-L75X6 桁架水平支撑-L75X6 竖向斜杆：L80X7 竖向端部杆：L90X8 竖向端部斜杆：L125X8竖向竖杆：L90X8 架构柱：P400X8 端柱：P400X8柱水平支撑：L125X10 地线柱：P400X10 避雷针一段：P180X5 避雷针二段：P50X38.1.2建立几何模型此类模型在Gen中建模时思路非常重要，一个好的建模思路，能达到事半功倍的效果。

充分了解模型特点，利用建模助手、复制移动、镜像功能便捷建模。

可以先建立一榀构架，再利用建好的一榀构架去镜像和复制出整体模型，主要步骤如下：1)建立材料和截面变电构架分析与设计Gen中可以定义常规的角钢、工字型钢和钢管等一般截面类型，也可以考虑SRC和钢管混凝土等截面类型，还可以自定义任意截面类型，包括变电构架常见的格构式截面等。

主菜单选择特性->材料->材料特性值特性->截面->截面特性值材料号：1，名称：Q235，规范GB12（s），数据库：Q235，材料类型：各向同性截面数据：具体定义见图4。

变电站三维参数化设计的研究摘要：三维设计技术是一种全新的数字化、虚拟化、智能化的设计方式,主要是以三维空间技术为基础,数字化模型为载体,将各个专业的设计信息进行融合。

国家电网公司已着力推动“数字国网”建设，在工程项目中也越来越多体现三维设计的应用与价值。

变电站三维设计效率的提升直接影响GIM模型成果等的输出，因此，提升三维设计效率是目前各设计院的的共同研究方向，也是三维正向设计发展的必经之路。

关键词：三维设计技术，三维设计效率，GIM模型成果。

我国电网工程建设已开始全面推广应用三维数字化技术开展工程设计和数字化移交工作。

在2018年7月，国网基建部便提出了“公司所有新建、改建、扩建35kV 及以上输变电工程具备数字移交条件，总体上实现三维设计、三维评审、三维移交”。

2019年3月，国家电网公司在“两会”期间，提出了“三型两网”的建设目标，对电网三维设计的推广和应用提出了更高的要求。

随着国网对三维设计要求的不断提高，对三维设计推广的力度也在不断加大。

一变电站三维应用背景变电站的三维设计采用国网统一规定的Bentley、博超、金曲等三维设计软件进行设计，主要工作是设备建模和总装布置。

根据国网发布《QGDW 11810.1—2018 输变电工程三维设计建模规范第1部分：变电站（换流站）》要求，电气三维建模方式采用长方体、圆柱体、椎体等基本图元方式进行模型拼接搭建，形成部件，再由部件进行组装，形成电气设备，模型创建相对复杂，种类较多。

为了提高三维设计效率，规范三维设备模型标准格式，国网公司基建部组织国网经研院及多家省级设计院完成通用模型库的创建工作，形成常用模型设计模板，有效减少了变电三维模型的建模工作。

目前，初步设计阶段利用通用模型来布置，根据变电站设计经验积累与优化，通用模型不能完全满足现有变电站的搭建需求，需要完善修改才能使用，而没有通用模型的设备需要重新建模；施工图阶段设计模型更为复杂，根据国网规范要求，施工图的建模需和厂家模型部件保持一致，修改模型所需时间较长。

三维设计技术在变电站设计中的运用摘要：我国变电站设计工程在整个发展历程中，有三个重要阶段：图形绘图，计算机绘图和计算机辅助设计。

随着信息技术的发展，计算机技术支持变电站设计的广度和深度将发生变化。

工程模型的二维模型正逐渐转换为物理模型，而设计信息的传输变得更加便捷，并逐渐显示出跨学科和多平台的合作。

随着科学技术的最新发展，三维数字设计技术已逐渐应用于变电站设计工作。

关键词：三维设计；变电站设计；运用前言本论文的主要目的是探索三维设计技术在变电站设计工程中的应用方式，为行业发展提供必要的理论支持。

为了使研究顺利进行，本文首先分析了三维技术的基本概念，了解了三维技术在变电站设计中的发展历史，然后系统地探讨了三维技术在变电站设计工程中的实际应用。

最后在变电站设计工程中，以三维设计为设计平台，实现了协同设计和专业设计。

1三维数字设计技术介绍日新月异的计算机技术为行业发展带来了活力，在产业生产和行业进步中，潜移默化的开始运用计算机网络技术。

数据库技术、大数据分析技术等，新科技的运用逐渐成为现代行业发展的主流趋势。

在项目工程实施的各个阶段，载体逐渐演变为信息模型，核心更是信息数据。

当架构被统一之后，搭建平台需要倚重工作流、资金流和物资流，达到共享项目资源信息的目的，实现设计、采购、施工以及管理等各项工作，促进施工工序得以顺利开展，实现项目工程一体化。

工程建设的重要组成之一便是三维设计，这种设计技术是以信息图形影像技术、网络技术、数据库技术等多种现代化计算机技术作为基础手段，通过与操作人员和设计人员之间的协调合作，实现项目工程精准设计的目标，实现变电站设计的三维可视化以及信息一体化。

三维设计与传统设计之间的区别主要是在于传统的设计需要将诸多信息数据详细的罗列在设计图纸上，并且对信息数据予以说明，这种设计操作的习惯将会在很大程度上造成信息数据离散。

工程项目设计的不同阶段，工程项目的建设的不同阶段中产生的新的信息数据只能通过技术人员进行收集分析，辨别信息数据的有效性。