基于三維設計的電氣總平面布置優化研究

摘 要 目前,我國電力行業主要設計單位已廣泛引進了三維設計系統,三維設計已逐步進入變電站設計領域,并已經引起各大設計院的重視。三維設計是一種新一代的數字化、虛擬化、智能化的設計平臺,它以三維空間技術為標志、數字化技術為紐帶,將各專業的設計信息融會貫通
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  摘 要

  目前,我國電力行業主要設計單位已廣泛引進了三維設計系統,三維設計已逐步進入變電站設計領域,并已經引起各大設計院的重視。三維設計是一種新一代的數字化、虛擬化、智能化的設計平臺,它以三維空間技術為標志、數字化技術為紐帶,將各專業的設計信息融會貫通。和二維設計相比,三維設計的特點在于“空間”和“數字化”。采用三維設計手段,在變電專業內的全過程流通和對變電站總平面布置進行優化設計是非常必要的,這對于工程設計行業來說既是機遇,也是挑戰。

  本文對三維設計的方法做了深度的研究,并將三維設計應用在高壓變電站的實際工程設計中。利用三維設計的空間特點,可以實現復雜的地下管線布置、電纜優化布置、碰撞檢查、施工模擬、可視化展示等內容;利用三維設計的數字化特點,可以實現主接線設計(如從設備屬性中抽取主接線需要的主要參數,自動生成主接線參數表等)、電氣計算(如防雷計算)、工程量統計、物資上報、施工進度管理、運維管理、數字化移交等內容。文中描述的三維設計流程,對變電站總平面布置設計的優化和工程竣工后變電站數字化移交有較大的理論意義,研究成果可直接應用于實際工程中,大大了提高工程設計的質量和效率。

  關鍵詞:三維設計;空間;數字化;優化設計

電氣工程碩士論文

  ABSTRACT

  At present, three-dimensional design(3D design) has been widely introduced tothe main design unit of the electric power industry 3D design has been graduallyinto the substation design domain, and it has cause the attention of the major designinstitutes3D design is a new generation of digital, virtual and intelligent designplatform It is a new generation of design technology that takes 3D space technologyas the symbol and digital technology as the link, integrates the design information ofvarious specialtiesCompared with two-dimensional design(2D design), 3D design ischaracterized by "space" and "digitization" Using 3D design means, within thesubstation professional the whole process of circulation and optimize the generallayout of substation design is very necessary It is not only an opportunity forengineering design industry, is also a challenge

  This paper makes a deep research on the method of 3D design,which is appliedin high voltage substations in practical engineering design Using thecharacteristics of space, the 3D design can realize complex underground pipelinelayout, cable optimization layout, collision inspection, construction simulation,visual display and so on Using the characteristics of digitization, the main wiringdesign (such as extracting the main wiring parameters from equipment attributes,automatically generating the main wiring parameter table, etc), electrical calculation(such as lightning protection calculation), engineering quantity statistics, materialreporting, construction progress management, operation and maintenancemanagement, digital handover and so on can be realizedThe 3D design processdescribed in this paper has great theoretical significance on the optimization of thegeneral layout design of substation and the digital transfer of substation after thecompletion of the projectThe research results can be directly used in practicalengineering, greatly improve the quality and efficiency of engineering design

  Key Words: three-dimensional design(3D design); space; digitization ; optimizationdesign

  目 錄

  第 1 章 引言

  1.1 研究背景

  目前,我國電力行業主要設計單位已廣泛引進了三維設計系統,三維設計已逐步進入變電站設計領域。國內各大設計院開始了革新變電站設計手段的嘗試,正處于一個從二維平面設計到三維可視化、數字化設計的轉折時期。2010年國家電網公司相關部門出臺了電網工程信息數字化移交規范,2013 年國網經研院發布了輸變電工程數字化設計應用導則,2017 年初至今正在編制和發布的“輸變電工程三維設計系列標準”,對電網工程設計單位的設計成果提出了標準規范要求。近期國網組織的若干項變電站工程三維設計專題競賽,強力推動了三維設計的進步與發展。

  (1)二維設計的缺點

  電氣一次專業在變電站各階段均為龍頭專業,而一貫以來傳統的二維 CAD作圖方式設計流程有諸多弊端:

  ① 單機版的二維繪圖工具,缺乏集中部屬,缺乏技術手段支持。例如主接線圖和布置圖、平面圖和斷面圖間容易存在不對應。

  ② 現場施工需要在三維空間進行設備安裝,二維施工圖紙不夠直觀。變更時需要在多張圖紙之間反復修改,難以保證設計質量。

  ③ 通用設計方案沒有在全院范圍內形成電子文檔,導致個人內參考的通用設計不一致等等。

  (2)三維設計的優點

  三維設計是一種新一代的數字化、虛擬化、智能化的設計平臺,是以三維空間技術為標志、數字化技術為紐帶,將各專業的設計信息融會貫通,全面提高工程設計的質量和效率的新一代設計技術。和二維設計相比,三維設計的特點在于“空間”和“數字化”。

  ① 三維設計相比二維設計多了一個維度,因此使其具備了“空間”的概念,具備比二維圖像內容更為豐富真實、更加符合人類視覺特性的特點。

  ② 三維設計中生成的大量數據(幾何數據、屬性數據等)、文檔、圖紙等相互之間均可以實現關聯整合,其相比二維中的數據展示來說,呈現出更為強大的、便于管理、計算和使用的數字化特點。

  在高壓變電站工程設計中,利用三維設計的空間特點,可以實現復雜的地下管線布置、電纜優化布置、碰撞檢查、施工模擬、可視化展示等內容;利用三維設計的數字化特點,可以實現主接線設計(如從設備屬性中抽取主接線需要的主要參數,自動生成主接線參數表等)、電氣計算(如防雷計算)、工程量統計、物資上報、施工進度管理、運維管理、數字化移交等內容。采用三維設計手段,在變電專業內的全過程流通和對變電站總平面布置進行優化設計是非常必要的,這對于工程設計行業來說既是機遇,也是挑戰。

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  1.2 三維設計軟件平臺現狀
  1.3 三維數字化設計總體構架
  1.4 本文的主要工作

  第 2 章 三維設計的工作流程

  2.1 三維設計總體計劃
  2.2 三維設計協同環境創建
  2.3 三維設計協同要求及流程

  第 3 章 三維設計的建模研究

  3.1 高壓變電站工程初步設計設階段建模
  3.2 高壓變電站工程施工圖設計階段建模

  第 4 章 基于三維設計的全流程方案研究

  4.1 全流程通用性解決方案
  4.2 電氣一次三維全流程通用性解決方案

  第 5 章 基于三維模塊化總裝的電氣總平面布置優化研究

  5.1 三維模塊化總裝思路
  5.2 三維總平布置方案
  5.3 三維設計模塊化總裝及優化的基本步驟
  5.4 實際工程案例的具體實現

  第 6 章 總結與展望

  6.1 總結
  6.2 展望

  致 謝
  參考文獻

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