变电站电气二次专业三维数字化协同设计方案探讨

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。

变电站三维协同设计的应用探究摘要：变电站作为电力系统中最为重要的环节，需要实现接受、传送、改变电压的功能，还要对电能进行合理的分配与控制，保证电力供应质量和效率。

本文探讨的三维协同设计能够在很大程度上提高电力系统的安全和稳定。

本文主要从变电站的角度出发，客观地分析三维协同设计存在的优势，剖析其设计原理与设计思路，提出合理的三维设计方案，为变电站更好地发展起到一定促进作用。

关键词：变电站；三维协同设计；设计要点引言对传统的二维变电站设计进行分析可知，其不仅具有庞大的工作量，而且在设计发生相关变更时，其所修改的内容难以相互联动，无法满足精细化生产管理的要求。

因此，加强对新型变电站设计方法的研究并改变传统二维设计模式下变电站工作的局限性，进而提高变电站多专业协同作业的效率已成为当前电力领域需要解决的关键问题。

基于此，该文提出了三维协同设计的变电站布置方式，以期为提高变电站多专业协同作业效率和实现其精细化设计提供有价值的参考意见。

1变电站三维协同设计原理及思路变电站的三维协同设计是以其三维数字化设计系统为基础的，主要包括了专业设计子系统、协同设计子系统以及数字化移交接口子系统。

通过将全站不同专业的三维模型作为主要依据，变电站协同设计子系统利用其后台网络数据库，并借助图纸、数据相结合的参考机制，从而实现同一工程下的不同专业的协同设计。

在协同平台方面，不同专业则各司其职，即负责本专业的具体工作，并尽可能地参考其他专业的有效设计数据及图纸，为其协同管理平台的设计提供信息支持。

此外，协同平台还能够根据各工程单位对其内部的设计资料进行科学划分，进而统一各专业间的设计环境。

同时，以统一的定位点作为基础，引人系统工程管理来实现不同专业的协同设计。

在成品图纸与中间产品图纸方面，则以不同的专业进行区分后分别存人系统，方便用户对其查看与编辑。

当基于全站的三维模型建立完毕后，以三维碰撞检查的方式对是否存在碰撞风险进行衡量和判断，若在检查过程中产生碰撞，便将碰撞的结果回传至相关专业进行修改，从整体上确保变电站三维模型的科学性和有效性。

数字化变电站电气二次设计分析近年来，电力行业在国民经济发展过程中的作用越来越重要，由此促使电力行业更为繁荣的发展，并向着智能化与数字化迈进。

二次设备是数字化变电站中的重要设备，且均为智能设备。

因此，变电站运行的可靠性直接受到二次设备设计质量的影响，设计人员在进行电气二次设计时，必须要注重设计的科学性及合理性，以保证变电站可靠的运行。

标签：数字化变电站;二次设备;电气设计一、数字变电站的特点1.1 一次设备智能化目前，设备都趋向智能化的方向发展。

在变电站中，逐渐涌现出很多先进设备，比如光电式互感器、智能化开关等。

由于电缆占据空间大，传输速度慢，数字化变电站的二次回路中不再使用传统的电缆。

因此，使用光纤代替电缆，信息传输的载体也由电子变成光子。

利用光电数字信号替换原来的强电模拟信号，完成数据之间的转换，使效率大大提升。

1.2 二次设备网络化在变电站中，比较常见的二次设备包括继电保护设备、测量控制设备、电压控制设备等。

在数字化变电站中，将网络技术应用于二次设备中，能够有效实现数据源的高速传递，实现资源共享。

1.3 運行管理系统自动化变电站的运行管理系统在进行数据的记录与分析上，一般都是利用自动化网络技术进行记录，而不会用到纸张进行记录，在设备出现故障时，管理系统可以及时对故障问题进行分析，形成故障分析报告，并采取有效的故障处理措施，然后提供有效的数据记录。

利用自动化的管理系统，不需要进行定期检修，而是进行状态检修，且可以自动发送检修的报告评估数据，使得劳动力得以有效分配。

二、电气二次设计2.1继电保护问题，是指对元件及系统进行的继电保护。

其中，对元件进行的继电保护主要是指对变压器的继电保护，也就是要对变电站变压器、变压器组、发动机所实施的保护。

而对系统的继电保护则主要是指将系统之中无法正常运行的故障元件予以切除。

继电保护运行过程中保护装置拒动问题较为常见，采取双重化配置可以有效解决这一问题。

但是一旦采用这种方式，那么在应用时就必须将相关电源全部切断，所以在实际的运行过程中都必须给每一套保护装置配备独立的交流电压和电流回路，以确保各套保护装置运行停止时，不会受其他装置影响也不对其他装置产生影响。

基于三维数字化平台的变电站二次接线全过程优化设计摘要：随着设计要求的提升与计算机技术的提高，电力行业的设计理念有了较大的发展，从传统的二维CAD设计，逐步转向三维数字化设计。

利用三维数字化设计技术的不断进步，专业间设计的协同工作方式将变得更加紧密，设计自动化程度将越来越高，许多规范、标准和计算过程将高度集成到软件平台中，设计效率和质量将得到显著提升。

关键词：变电站；施工；设计；智能化引言输变电工程三维设计技术为解决传统输变电工程设计施工过程中存在的诸多问题带来了全新的解决思路和处理方法。

结合某变电站工程建设实际，按照三维设计指导施工的理念，对三维设计平台进行二次开发，实现了二次设备接线、传输路径、二次虚回路的可视化设计。

1三维数字化技术介绍1.1三维数字化技术随着计算机技术的不断发展，利用图形影像、计算机网络、数据库、大数据分析、深度学习等信息化和数字化的技术。

1.2三维数字化设计三维数字化设计是工程数字化建设的组成部分。

三维数字化设计是一种基于网络技术、数据库技术、信息图形影像技术等计算机手段，实现设计人员高效协同，精确设计的目标，完成变电站三维可视化设计和信息一体化。

三维设计不同于传统设计的一个重要之处在于，传统设计中的大量信息固化在图纸和说明之上，形成大量的离散数据，在不同设计阶段、不同建设阶段中信息只能由人为进行辨识和再分析，基础数据量大，冗余度高，缺乏数据信息完整性和延续性。

三维设计可以通过信息模型来处理结构化数据，将工程中的大量数据统一管理起来，理论上可以实现设计全过程(初步、施工图、竣工图阶段)以及项目建设各阶段(制造、设计、施工、运维)中的数据共享和利用。

1.3工程数字化建设在工程实施的各阶段，以信息模型为载体，以数据为核心，在统一架构下，围绕工作流、物资流、资金流搭建平台，达到项目资源信息共享，实现设计、采购、施工、资产管理等上下游之间的纵向集成,以及工程设计各专业、采购各项、施工各工序的横向集成。

变电站三维协同设计应用方案三维设计室随着科技的不断发展和信息化的进步，三维设计已经逐渐成为各行各业的常态。

在电力行业中，变电站是电力系统中非常重要的一环，而三维协同设计正是将三维设计技术与变电站设计相结合的一种应用方案。

本文将介绍变电站三维协同设计的应用方案及其优势。

一、变电站三维协同设计的概念变电站三维协同设计是指利用三维设计技术和信息化平台，实现设计人员在不同地点、不同时间进行协同设计的过程。

通过将各个设计单元的模型集成到一个统一的三维模型中，实现设计团队的共享、协同和沟通。

二、变电站三维协同设计的应用流程1. 数据采集与整理：收集变电站的相关设计资料，包括平面布置图、电气接线图、设备参数等。

并将这些数据整理成统一的标准格式。

2. 模型构建与布置：根据采集到的数据，使用三维设计软件构建变电站的三维模型，并将各个设备进行布置，包括变压器、开关设备、绝缘子等。

3. 参数设置与仿真分析：在模型构建完成后，进行参数设置和仿真分析。

通过设置各个设备的参数，可以进行电气仿真、热仿真和结构仿真等分析，以评估设计的可行性和优化设计方案。

4. 协同设计与讨论：通过三维协同设计平台，设计团队成员可以在不同地点、不同时间进行协同设计。

设计人员可以对模型进行更改和修改，并通过平台进行交流和讨论。

5. 文档生成与输出：完成设计后，可以通过三维协同设计平台生成各类设计文档和报告，包括设备参数表、布置图、设备清单等。

这些文档可以直接输出或用作进一步的工程设计。

三、变电站三维协同设计的优势1. 提高设计效率：通过三维协同设计，设计人员可以实现远程协同工作，充分利用时间和空间资源，提高设计效率。

同时，通过三维模型的可视化，设计人员可以更好地理解设备布置和参数设置，减少设计错误。

2. 降低设计成本：三维协同设计可以减少设计过程中的重复工作和不必要的沟通，提高设计的准确性和一致性，从而降低设计成本。

3. 优化设计方案：通过三维协同设计平台进行参数设置和仿真分析，可以评估不同设计方案的性能和可行性。

智能变电站数字化三维设计研究与应用摘要：本文针对智能变电站数字化三维设计关键技术进行深入研究，创新思考智能变电站数字化三维设计发展方向，积极引领智能变电站数字化三维设计新技术应用，为智能变电站工程数字化三维设计工作开展，推动智能变电站的建设与运行提供了借鉴和宝贵经验。

关键词：智能变电站三维设计协同0 引言智能变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑，变电站设计作为电网建设的源头，是电网全寿命周期数据创建的重要环节，需要具备整合各种信息，保持其唯一性、正确性、指导性的能力。

电网工程应用三维设计技术是建设数字化电网，提高电网全寿命周期管理的必然要求。

因此迫切需要进行智能变电站数字化三维设计技术研究，以满足变电站设计三维化、信息协同化、移交数字化的要求。

1 智能变电站数字化三维设计概述变电站三维协同设计是以三维数字化设计系统为支撑的，通过借助三维设计手段将变电站设计中涉及的建筑、水工、以及电气、基础设施结构和暖通等多专业设计工作共同集中到数字化设计平台中，平台通过设计数据驱动与共享实现设计流程的自动化，借助三维技术实现设计成果的精细化，进而实现全专业模型级的协同设计。

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模型为基础，借助强大型网络数据库，通过图纸和数据的智能参考机制，实现同一工程下的多专业协同设计。

现阶段数字化设计主要实现以下内容：（1）碰撞检查。

协同设计允许许多用户在同一个三维空间工作，实现不同专业间的碰撞检查，解决碰撞问题，这对降低成本，缩短施工工期，都有重要意义。

（2）安全净距校验。

数字化设计技术在一个虚拟三维空间“建造”一个真正的变电站，可对出线集中、空间受限等关键区域进行准确设计。

数字化设计技术可准确模拟实现情况，结合参数化模型信息，可快速完成静态和动态下的安全距离校验。

（3）协同设计。

采用数字化设计技术，打破各专业的独立设计模式，实现多专业在同一个虚拟的三维空间中“建造”一个变电站。

变电站智能三维协同设计系统当前设计问题目前大多数电力设计院采用二维CAD软件、专业计算软件进行辅助设计，这种方式有如下缺点：✧这种工作方式绘图工作量大，重复劳动多。

修改内容不能实现关联修改，非常容易出错。

另外，有CAD图只是几何特征，没有专业属性及模型特征，无法实现相关的专业计算与校验。

另外，设备材料需人工统计，土建资料和图纸清册由人工整理绘制。

✧设计人员进行的方案优化和构思是在两维的图纸基础上，在自己的大脑中独立生成三维的实物模型，根据每位设计人员自己的印象来优化，因此没有可视模型的概念，这种工作模式存在很大的人为因素；✧由于各专业间基础信息不能通过计算机网络实现自动共享，使得工程建设的其他阶段所需的资料信息需由人工进行重新提取和组合，如设备、材料采购批次，不同工号备料批次、备品备件储备信息、建设期间管理信息和运行后管理信息、运行后设备状况跟踪和记录、改造范围和记录等✧国网公司“两型一化”变电站建设要求对设计部门提出了最优化设计要求，常规设计办法基本无法达到。

三维智能辅助设计特点✧二维设计与三维设计优势互补的设计方式，通过二维设计功能进行简单设计示意，系统自动生成三维模型。

设计人员可对三维模型进行“边设计、边浏览”，通过计算机三维模型的浏览可以检查设计范围的完整性，预览布置方案的合理性，优化总体布置；✧自动安全距离校验提高设计质量，系统提供基于三维模型自动安全距离校验，分为不同电压等级之间的安全校验，不同电气设备之间的安全校验、设备与建筑物之间的安全校验、设备与人之间的安全校验和建筑与人之间的安全距离校验等等；✧协同设计提高效率，针对变电站设计的主要专业如电气一次、电气二次、土建提供专业设计环境，并提供专业间协同设计环境，比如简单的项目进度管理、设计成果共享、邮件及消息沟通等协调设计方式；✧智能辅助设计提高设计效率及准确性，将设计标准、设计原则、设计经验集成为一个专用的设计专家系统内，在设计过程中进行智能提示，设计完成后进行智能校验等；✧精确、方便的方案比较，由于建立的三维模型都带有定量的属性，而且软件具有自动统计同类设备、材料的功能，因此进行方案比较时，可以以较为准确的定量作为基础，更具说服力；✧可视化仿真校验，在设计基本完成后，可以在三维模型变电站内进行巡游，通过比较真实的视觉效果来让设计人员检查设计的完整性和正确性，并激发设计创意实现优化设计；✧方便的二维出图功能，三维完整的模型可以根据出图的要求，通过OpenDWG生成对应的标准的DWG文件格式，对某些不满足要求的部分可以人工修改，最后生成施工图，完成最后的设计。

数字化技术的发电厂电气二次一体化方案探讨摘要：与传统类型相比，基于数字化技术的发电厂电气二次一体化方案具有明确的目标和技术优势，在整合各个电气专业的同时，将电气信息的来源加以统一化，丰富了控制层的信息。

实践表明，这种方案可以有效的节约投资成本，提高自动化水平。

本文着重分析了数字技术发电厂电气二次一体化方案中的技术以及具体的内容，对以后的研究发展提供了一定的价值参考。

关键词：数字化技术；发电厂；电气二次一体化0引言电厂电气二次一体化设计方案受到数字化技术的影响，其直接与系统的运行方式以及如何开发和利用电力资源有关。

数字化技术的引进，大大提高了自动化水平，节约了占地面积，从根本上减少了成本的输出。

电厂电气二次一体化方案中的每一个子系统在工作运行中都存在差异，从而导致信息较差的共享性质。

子系统一旦无法进行有效的信息交互，就要求进行重读建设，最终加大成本损失。

在一定范围内实现不同子系统有效信息的共同利用，会加大系统的复杂性，给设计建设和后续维护工作造成严重的障碍，为了有效缓解供电矛盾，数字化技术的引进成为了一个关键性的因素。

1电厂电气二次一体化问题概述与分析对发电厂二次一体化问题进行必要的分析和探讨有助于保障电厂电气的稳定发展。

电厂电气结合数字化技术后，会逐步升级实现更高水平，与陈旧的方案相比，新的方案使得不同的协议在通信过程中得到实现，新的建设方案，能够从根本上更好的完成信息的传输工作，简化电网系统二次接线的繁琐过程，从而提升二次系统的自动化水平。

另外，可以采用万用表测量直阻的方法对电流互感器进行一、二次级性的确定，快速全面的对电流回路进行完整性的检查。

在正常使用过程中，拆除和接入新的电缆等手段会对运行中的设备产生较大的影响，因此，在接入电缆的时候，应该在保护室内加装电压转接屏，如图1所示。

在发电厂中的计量回路进行接线时，互感器会存在空余，会产生“大马拉小车”现象，出现二次负荷过载问题，因此，应该与其他测量区分来，使用独立的互感器。

数字化三维设计在变电站设计工作中的运用摘要：近年来社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。

通过变电工程数字化设计，能够极大的提高变电站的设计质量、设计效率。

可视化程度大大提高，检索难度大大降低。

工程信息将由设计部门数字化移交给其他生产或管理部门。

数据信息将贯穿设计、建设、运行、维护直到退役，多阶段、多环节、多部门共同维护和使用，支撑变电站全寿命周期的管理理念。

本文就数字化三维设计在变电站设计工作中的运用展开探讨。

关键词：数字化三维设计；变电站设计；运用引言三维设计凭借多视角、全方位的图形展示界面，以及其图纸联动调整及自动净距校验等功能，正在越来越多被电力行业设计单位采用。

1数字化三维设计技术数字化三维设计技术是以三维物理模型为载体，数据关联模型为核心，以强大的数据库实现变电站的可视化、数字化管控，其中嵌入协同模块，为变电站设计中各专业协同一致提供了完整的平台，电气、土建、总图、水暖等专业在同一平台内协作可有效避免设计缺项、错项的产生，既提高了设计效率，又减少了繁琐的纸质提资带来的资源浪费。

2三维设计的特点（1）数字化时代，智能电网建设对变电站工程设计提出了更高的要求，目前国网公司已经建立了工程数据中心和数字化移交系统，并在新建工程中要求进行设计成果的数字化移交。

传统CAD工作模式下，采用图纸复制修改为特征的作业模式，其质量与效率已无法进一步提高，设计成果不具备全生命周期数字化移交的能力。

三维设计技术条件下，变电站建筑物和设备等能够在计算机提供的三维空间中建造出来，它将变电站涉及到的各个专业结合到一起。

在协同设计工作平台下，各专业能看到其他设计人员的成果，通过专业间沟通，共同完善工程设计方案。

（2）变电站三维设计是集电气、建筑、结构、水暖功能于一身，以工程数据库为核心，通过数据驱动三维模型，最终实现自动出图、联动更新、净距校核及数字化三维协同，从而大幅提高设计工作效率与设计质量。

3变电工程数字化三维设计应用3.1变电工程数字化三维设计平台建设变电站三维数字设计平台系统包含两大子系统：①涵盖电气一次设计、电气二次设计、建筑设计、结构设计、暖通水工设计、总图设计等各设计专业，如基于BentleyMicrostation平台，集成Bentley公司的Substation电气设计软件、AECOsimBD建筑设计软件、STAADpro结构设计软件、GEOPAK场地设计软件等。