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摘要：现当今，随着我国科技的快速发展，设计业务与信息化手段的融和程度日益增加，以三维设计为核心的数字化设计，将成为贯穿工程全过程、全生命周期的主轴线。本文对变电工程数字化三维设计中的各类应用模块及应用范围进行深入研究，对随之产生的效益进行了分析，并对后续的发展进行了展望，为全面推广应用提供参考。
关键词：变电工程;数字化;三维设计;应用
引言
数字化三维设计是基于新技术平台的智能工业设计模式，当前我国在研发和实际使用领域已经形成了相应的标准体系，国家也通过相应政策带动这一新兴领域的蓬勃发展。变电工程数字化设计的优势在于能够有效提升变电站的设计水准，从工作效率以及总体的工作质量方面达到更高的水平，数据信息的应用以及维护等过程都可以通过这一智能化平台完成，提升不同工作部门之间的协同工作效果，因此变电站数字化设计对于设计研究领域来说具有极大的提升价值。
1变电工程采用数字化三维设计的原因
当前变电工程领域的设计研究院，对于数字化三维设计的研究正处于快速发展阶段，一方面是因为这种新技术在国际领域已经被承认具有极大的潜在价值，同时也因为在社会领域应用过程中，能够更好的提升应用效果，对后续的维护成本以及操作作业内容来说也是一次变革性的提升，所以从各个角度而言，这都是一种技术上的创新应用，而要有效的将这种设计方式应用到实际领域当中，需要对变电工程数字化三维设计有充分的了解，对其特点，使用原因进行充分解析之后才能够获取最充分的资料。首先数字化三维设计的重点发展方面在于通过协同设计使得设备的部件之间能够产生相互联系性，这一点主要通过三维设计实现，通过三维布置以及内部结构的解析，能够将各部分的零部件体积、功用都做到最佳的平衡点，充分有效的提升设计效果和实际使用过程中的环境适应性。另外在数字化系统的建立当中，也有效提升了变电工程的网络信息化水准，以往在施工运行之后，变电工程的产品基本就成为了独立的工作项目，只有在维护过程中定期进行检修才会与远端产生关联，但这样不方便实时信息交互，同时对于突发故障的反应也不够及时。当前采用数字化设计之后，能够有效的提升这一方面的应对状况，首先通过对于变电工程设备的大数据信息传输系统的加入，能够有效将设备的状况以日志的形式进行传输，保证终端控制系统能够随时掌握电网工程内部的变电系统的实际状况，这样能够有效打破传统的变电设备信息孤岛状况，做到遇到问题及时应对，有效加强对于变电工程的通信联络体系的建立。
2数字化三维设计在变电站设计中的应用
2.1数字化三维设计线路选线
在传统的南方电网设计过程中，优选线路路径主要是依靠工作人员的个人主观经验，利用数字化三维设计技术在采用动态性的规划思路将较为复杂的问题进行分段化解决，优化过程采用递推的方式进行分段，进而达到整个过程最优化，辅助企业的决策管理人员进行决策。南方电网的线路铺设不同于北方，南方线路的铺设线路较长，线路沿途的地形也比较复杂，拥有极高的精准度。输电线路工程能够实现快速、精确的自动优化排位。在完成起始点与终止点的选择之后，在数字化三维系统中建立起矢量地理信息，同时与应该设置好障碍物的缓冲半径，数字化三维系统可以自动化的选择出适合该工程的诸多电线线路路径，对输电线路影响村镇、耕地和厂矿的能力作出分析，并且在设计交互的过程中可以避免风景名胜区、自然保护区等多种重点设施，若是存在问题将会在最短的时间内发出警告。
智能选择好多条路径之后，再通过手动选线将智能选项的路径进行优化。设计人员在进行设计的时候利用数字三维设计，能可以将传统的设计方式进行转变，降低大量的统计工作时间，提高工作的准确率。在选择站点的时候，能够自动的计算出所选定的范围最近的缓冲区距。
2.2变电工程数字化三维设计应用模块
三维设计以数据库作为基础，由数据驱动图形，达到可视化、数字化、信息化的设计目标，下面根据我院的变电三维设计开发平台建设，按主要专业的功能模块对数字化三维设计进行应用研究。1）电气一次专业设计使用集成多个功能设计模块的BentleySubstaion系统，对电气一次专业进行全流程的设计。可通过计算模型模板自动生成阻抗图进行短路电流计算；依据典型模板图库，快速绘制二维主接线图；设定过滤参数，进行智能设备选型；通过间隔参数设置，进行三维设备批量布置；进行设备编码，关联接线图和布置图，保证设备的惟一性；从三维布置图中剖切提取断面图，达到断面图与布置图相关联，自动进行设备标注和材料统计；参数化绘制导线，并进行导线受力分析，生成施工报表；开展全站碰撞校验，完成电缆沟与基础、地下管线等硬碰撞校验；开展全站电气距离校验，完成带电体与带电体、带电体与建构筑物等安全净距控制校验；以可视化模型完成防雷、接地、照明等辅助系统的设计；嵌入计算模块，通过软件自动信息化流程完成计算的输入与输出。2）电气二次专业设计使用SmartDesigner智能变电站设计大师软件，进行电气二次智能逻辑原理设计，自动导入智能设备的ICD配置文件，建立模型，通过编辑逻辑和连接关系，自动生成SV/GOOSE信息流图、过程层/站控层组网示意图、光缆/电缆联系图、光缆/电缆清册等施工图纸。使用AutoLay电缆敷设软件进行设备建模及布置，设计电缆通道，包括通道建模、布置和定位，电缆/光缆沟（支、吊）架、竖井支架、光缆槽盒、埋管等布置。根据布置结果，导出埋管、电缆沟支架等材料表及相关敷设图纸。自动统计电缆/光缆长度，导出含长度信息的清册。3）协同管理设计使用BentleyProjectwise工程管理系统，此系统有集成化、标准化、实时性、安全性和易用性等特点。其中，集成化是将各专业设计成果集中存放；标准化是指所有资料图纸按照统一的标准模式管理；实时性是能保证本工程的项目参与人员获取的信息永远是最新且同步的；安全性由工程参与人员多级权限控制来实现；易用性是指本工程管理系统界面因类似Windows资源管理器，实用易上手。协同管理的流程分文档管理、协同管理、设计配合、设计校审和成品出版六个部分。基于协同工作模式，在工程项目的规划、设计、建设过程中实现对工程图纸和资料的有效管理与控制，确保分散的工程内容的惟一性、安全性和可控制性，使分散的项目团队成员及时沟通与协作，并且能够迅速、准确地获取所需的工程信息。通过协同设计管理平台，确保了本工程的可控制性和安全性，加强了各专业之间的配合和沟通，使整个设计过程完整、流畅。
结语
变电站的数字化以及三维设计是在变电工程方面的巨大变革，电力产业之所以需要提升这一技术的应对效果，主要是因为其设计质量的充分提升，以及在工作效率上的极大进步，能够满足快节奏的社会高速发展需求，而且对于当前社会领域的供电需求也需要这样的智能化设备提供更加人性化的服务模式。
参考文献
[1]李炜，王红训，李德强.地面三维激光扫描技术在变电站三维数字化设计中的应用[J].资源信息与工程，2019（1）：125-126.
[2]涂福荣，陈晓捷，汪逍旻.变电站电气二次专业三维数字化协同设计方案探讨[J].电工技术，2019（5）：61-62+73.
[3]周元强，陈刚，费益军，等.面向智能运检管理的变电站三维实时监测展示系统开发与应用[J].电网与清洁能源，2018（12）：41-47.