四川电力设计咨询有限责任公司 四川成都 610041
摘要：国家电网公司2017年底开始正式启动输变电工程数字化三维设计工作并计划2020于年底要求数字化三维设计变电工程覆盖35kV及以上的电压等级。变电土建专业在变电站设计中所占比例非常大并且专业细分类别多、内容繁杂、需要和多专业进行上下游配合，在此大背景下，变电土建专业研究如何基于REVIT平台利用数字化三维设计手段在满足快速、准确、满足设计深度等要求的前提下进行变电土建可研、初设、施工图设计以及如何在整个专业科室内进行全员三维数字化设计推广应用就显得尤为关键。
关键词：变电土建；输变电工程三维设计；2020年；REVIT平台；设计深度；施工图；推广应用
引言
在国家级电网公司不断加大推进数字化三维数字化设计及我公司推进信息化顶层设计的大背景下，电网分公司成立了数字化室致力于集中突破输变电数字化三维设计瓶颈。其中变电土建专业基于变电数字化三维设计主平台REVIT在多个工程中的投标、可研、初设、施工图等各个设计阶段进行三维设计应用研究。
变电土建专业目前在数字化三维设计领域主要开展了以下三点工作。
1.数字化三维设计研究：REVIT平台作为被各个国家广泛使用的数字化三维设计软件，其软件功能非常强大，能解决很多土建设计问题。但是我公司因为刚起步基于REVIT平台的数字化三维设计不久，所以在开始阶段只能通过外部单位宣传培训的方式了解REVIT平台，这样仅能学习到该软件的皮毛内容，所以变电土建专业通过实际工程应用不断加深对REVIT平台的研究，不断发现各种新功能并且利用数字化三维手段解决了很多以前认知的该软件无法解决的问题。
2.数字化三维设计应用：变电土建专业数字化三维设计在投标、可研、初设阶段能够完全覆盖，目前基本完成蒙东蓝旗500kV变电站初设三维移交，在施工图阶段也满足除变电构架模块外的设计内容，并且目前已经完成成都尖山500kV3号主变扩建工程施工图数字化三维设计的信息模型建立及出图。
3.数字化三维设计推广：变电土建专业针对数字化三维技术的内部推广学习方面进行了大量研究，包括如何推广培训、如何激励员工参与、如果在员工内部分层次学习、如何更为高效的让科室员工掌握数字化三维设计等。
1 变电土建专业数字化三维设计研究
1.1 应用REVIT初期阶段情况
公司2017年正式引进REVIT平台及相关软件，电网分公司经过一段时间的实操与综合评估，确定了以“REVIT+博超STD-R”作为变电工程数字化三维设计主平台，随后变电土建专业相关人员参与了公司组织的REVIT相关培训。但是由于大家都与REVIT软件极为不熟悉并且相关培训深度有限，导致大家对于数字化三维设计有错误的认知，认为该技术有很多功能无法实现、必须通过大量二次开发工作才能满足变电土建专业施工图设计任务等。
1.2 REVIT软件研究阶段
2017年底，公司成立了电网分公司数字化室，变电土建专业也开始集中力量进行REVIT平台及其相关软件的应用研究工作。目前主要在以下模块中进行了变电土建专业数字化三维设计应用：
1.REVIT基本族库建立
变电土建专业通过在实际工程中应用数字化三维设计积累了大量的满足各个设计阶段设计深度要求的参数化族。在往后的工程中仅需要对已建立的族进行参数调整就可以快速的完成三维模型建立。目前土建专业已完成满足各种设计阶段深度要求的族共计400个以上，覆盖了总图、建筑、结构、水工、暖通五个专业。
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图1.族属性
2.对族进行快速竖向布置
国内很多设计院进行变电站三维设计的时候仅建立平整的站区以便快速放置土建、电气模型，但是变电站站区一般都是有坡度布置，变电土建专业通过对族进行参数设置已经布置设置，能够识别总图专业在REVIT中建立的站区模型从而根据站区模型坡度自动调整各个族的标高以满足施工图设计的要求。
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图2.竖向布置
3.总图人员与分卷册负责人协同
起初变电土建三维设计采取的模式所有参与人员均基于同一张CAD底图在REVIT中进行各个模型的平面布置，但是该工作模式需要各个设计人员调整平面位置比较耗费时间。变电土建专业通过研究REVIT原生功能共享坐标的发布于获取得出了更为合理的总图专业与分卷册的合作模式，总图专业可以直接修改分卷册模型的平面及竖向位置。
4.变电土建专业与电气一次专业协同机制
变电土建专业与电气一次专业通过多个工程的三维设计修改了原先的两个专业之间的提资流程，将原先的电气专业在REVIT中画图给土建专业提资修改为电气土建共同建族后由电气专业统一进行布置从而直接节约三分之二的工作时间。
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图3.原提资模式
5.总图构建快速建模
变电土建专业最先使用的是博超STD-R软件中的道路及电缆沟布置功能，但是该功能比较粗暴，在涉及有坡度的站区场平的工程中很难使用。数字化相关参与人员利用REVIT自带的二次开发软件DYNAMO以及建立满足土建专业设计深度的各种总图构建族，研究出了一套快速且满足施工图设计深度要求的三维总图构建建模方式，该方式能够满足任意复杂坡度场地的情况。
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图4.原提资模式
6.变电构架软件引进及开发
变电数字化三维设计有一个巨大的空白地带---变电构架精细化数字化设计，目前市面上已有软件及国内相关设计院均无法真正达到变电构架数字化设计，最多只能通过TEKLA手动建模，非常费时且容易出错。所以变电土建专业始终致力于建立一套能够实现构架建模、计算、出图一体化的软件，最终实现构架设计过程的自动化、智能化及数字化，提升构架设计效率，降低构架设计差错。目前变电土建专业正在实用并接洽筑信达及探索者公司。
2变电土建专业数字化三维设计应用
2.1 全专业应用情况
变电土建由总图、建筑、结构、水工四个专业组成，所以要实现真正的数字化三维设计，四个专业都必须进入REVIT平台中进行协同设计，缺一不可。目前变电土建中总图专业应用CIVIL 3D、建筑应用REVIT、结构应用探索者BIM和REVIT、水工应用鸿业水工，各个专业之间能够相互传递数据，进行全专业的数字化协同设计。设计深度方面，总图、建筑、结构、水工专业均能达到施工图深度，总图专业能覆盖70%的施工图设计范围，建筑专业能覆盖100%的施工图设计范围，结构专业能覆盖70%的施工图设计范围，水工专业能覆盖100%的施工图设计范围，以上专业均能满足国家电网公司最小清单要求。
变电土建专业还和公司地质、测量专业积极沟通交流，目前测量专业的各种测量数据格式均能与变电模型交互（包括倾斜摄影、激光点云）。地质专业通过GEO5软件能够将地层模型以及地层参数导入REVIT平台。
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图4.变电土建及相关专业数字化设计路线
2.2 工程应用情况
2018年变电土建专业主要参与的是各个工程投标阶段的数字化三维设计，2019年开始就参与了多个工程的初设、施工图以及工程数字化移交中。目前成果还是比较明显，其中尖山500kV变电站3号主变扩建工程已经完成施工图阶段的数字化三维设计，蒙东蓝旗500kV变电站新建工程基本完成初设阶段的工程数字化移交工作。
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图4.变电土建数字化技术应用
3变电土建专业数字化三维推广研究
3.1 设计人员参与模式
最先变电土建专业指派固定人员接触应用数字化三维设计技术，但是经过一段时间的实践发现该模式不仅无法满足设计深度、范围，还无法满足真正的数字化三维正向设计要求，永远只能停留在翻模阶段。所以后来变电土建专业开始了内部的数字化三维设计培训，让广大的设计人员都参与其中，目前变电土建专业已有至少10人能够完成施工图深度的数字化三维设计，其他部分人员能够简单操作REVIT软件进行模型校验及图纸检查。
3.2 推广期间出现的问题
目前在推广数字化三维设计的过程中也出现了以下问题。
一．因为目前数字化三维设计在公司内部推广力度不够，群众基础不够广泛，使得许多设计人员对数字化三维设计存在些许误解，有畏难情绪。
二．其次因为推广初期大家掌握数字化三维设计的深度有限，导致很多软件内在的功能还没有被开发利用，导致大家认为使用REVIT平台会让很多设计内容无法完成。
三．由于传统设计流程中的校核流程为串行流程并且采用的二维图校核方式，不适合数字化三维设计，所以给目前的数字化三维设计参与人员增加了很多的工作量。
四．REVIT软件是AUTODESK公司专门开发针对国际工程的数字化三维设计软件，有些功能可能暂时无法满足国内制图习惯，而且REVIT软件本身较CAD更加复杂，从二维设计到三维设计不单单是一个维度的提升更重要的需要添加模型本身附带的属性，设计的成果也不单单是图纸而是带有完整设计属性的模型。所以在操作简易程度上来说REVIT基本无法媲美CAD的要求。
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图5.变电土建数字化尚存问题
4总结
目前变电土建专业数字化三维设计已经取得一些成果，比如通过研究解决了许多数字化设计过程中遇到的问题、全专业覆盖、设计深度达标、参与人员按计划扩充、按要求完成实际三维数字化工程等，但是也同样存在许多问题，所以变电土建专业充分思考今后的数字化三维技术应用计划：
1.加大推广范围，保证数字化三维设计的群众基础。
2.加强推广深度，保证数字化三维设计的掌握深度。
3.建立相应工作体系，保证数字化三维设计流程的正确性。
4.建立相关规定，保证设计人员能够全身心投入数字化三维设计。
5.建立标准项目模板、族库，保证设计人员能更高效的使用数字化三维软件。
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图6.今后变电土建数字化运用计划