基于Revit平台的变电站三维设计与开发探讨
汤祖鑫 郑 云（福建英特莱信息技术咨询有限公司 福建 福州 350001）
【摘要】：为了寻找快速、低成本和易推广的变电站三维设计软件，尝试利用Autodesk Revit Building 8三维软件平台，以国家电网公司220kV变电站典型设计为蓝本，开展变电站三维设计建模研究，提出基于Revit平台应用前景、二次开发的高级功能及其关键技术。

【关键词】：三维（3D）BIM（信息化建筑模型） 变电站 应用 开发
0 引言
近几年，国家科技部大力推广应用三维技术，国内甲级电力设计单位先后引进PDMS、PDS等大型工厂设计软件，经过二次开发后应用于300MW及以上发电厂、500KV变电站的三维设计，取得了一定的良好效果，促进了设计革命。

但是，这些三维软件成本较高，系统集成难度大，对工程设计人员学习成本也高。

为了寻找快速、低成本和易推广的变电站三维设计平台，笔者经过三个月的初步研究和测试，认为Autodesk Revit Building 8（以下简称Revit）三维软件不仅成本较低，而且有强大的三维建模和二维出图功能。

本文重点探讨基于Revit平台的三维数字变电站的设计与应用。

1 Revit平台软件及其特点
Autodesk Revit Building 8是构建BIM（信息化建筑模型）的3D创建平台，具有3D/2D建模、2D出图的功能，适应于建筑设计。

该软件采用参数化建模,用户可以更改项目的任何部分，例如平面图、明细表、截面等等，并且所更改的内容在其它地方也将“自动”得到更新。

使用Revit，文档基本上可以免除协调性错误。

最重要的是，设计人员将获得一个按自己所需方式工作的设计工具，它
从全局出发，面向整个设计规模而不是各个截面和平面布置图，设计空间从二维变三维，又可以从三维模型上生成二维图纸。

该软件具有比较丰富的建筑设备模型库，具有数据导出功能，但是没有电力设备模型库，需要针对电力设计行业进行设备建模。

2 220kv变电站典型设计三维建模
2.1 项目背景
2005年，国家电网公司为实施集约化管理、统一公司工程建设标准、规范建设管理、合理控制造价，提出了输变电工程典型设计，本文以《国家电网公司输变电工程典型设计220kv变电站分册》（A-1）方案作为此次三维设计的蓝本。

2.2 案例介绍
这次变电站三维设计根据《国家电网公司输变电工程典型设计220kV变电站分册》中电气参数，建立了设备资源库（可以根据需要建立各种不同厂家不同型号的断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、变压器等电气设备），并从这些资源库中调出需要的电气设备（如图1），组成了220kV变电站典型设计的整体规模（如图2），图中包含了主控楼、两台220kv180MV A的主变压器、220kV屋外配电装置、110kv屋外配电装置以及35kV配电装置室和35kv并联电容器组等。

（图1220K V180M V A主变压器）
（图2 国家电网公司220KV变电站典型设计
整体规模三维模型）
2.3 三维技术在工程中的应用前景
（1）材料自动统计
在设计过程中，建立工程数据库，可添加每种设备材料的具体参数，如质量，价格、电气参数等，由于工程数据库存储变电站全部信息，彻底解决了材料统计的难题，准确汇总统计整个工程设备材料，有利于控制整个工程造价。

（2）设备安装图
可以根据不同厂家、不同型号的设备建立丰富的设备安装图库，直接调用。

（3）总平面布置
根据工程数据库中设备参数，自动生成总平面布置图，包括绘制主控楼、配电装置室、端子箱、电缆构、事故油池等。

（4）动态生成间隔断面
设计人员可以根据需要在任意平面内生成各类图纸，从三维模型中剖出间隔断面的二维平面图（如图3），避免了二维设计的重复劳动，提高效率。

设计人
员还可以自行定义间隔布置并存储为标准模型，直接调用。

（图3国家电网公司220KV变电站典型设计
220kV母联间隔断面图）
（5）三维模型浏览
以三维模型方式在总平面布置基础上，从不同角度实现变电站整体规模的真实再现。

可作为招标、模拟参观、运行施工前培训的材料。

（6）动画漫游
为了使广大运行和施工人员更快的了解整个变电站的规模及设计工艺，可以根据需要，自定义设定漫游路径，形成漫游动画（如图3），这些动画可以根据需要设定像素、帧数、漫游镜头的深度和广度以及角度、漫游速度和时间等；为了能够仔细观察设计工艺的具体细节，还可以暂停在任意需要的位置，分析设计缺陷，发现问题及时修改，从而在根源上制止了以往需要设备安装到位后才发现设计缺陷的缺点，有效节约成本。

三维漫游动画对运行人员和施工人员快速掌握整个变电站的整体规模现场培训指导有很大的帮助
（图3国家电网公司220KV变电站典型设计
110kV屋外配电装置漫游动画）
（7）设备参数标识
在各个工作面内标识设备属性如图5，SF6断路器，可以标识质量、SF6气体压力、制造商、额定电流、额定断开电流、各地功率、额定关合电流、反相电流等；根据《福建电力电网标识系统ISPG》可以对系统、设备、部件编入ISPG 编码，实现电网设备统一标识，为计算机处理提供了基础数据，可满足数字化变电站设计和运行管理的基本要求。

另外一个重要的功能是可以导出ODBC数据库转换为Excel格式的设备清单，进行设备材料的自动统计，保证了设备和材料
的精确，减少误差，也减少了工程预算工作量，更有利于控制整个变电站的造价。

（图5 SF6断路器参数标识）
（8）协同设计
由土建、电气、水工、消防等专业组成了整个变电站，每个专业以文件的形式全部集成到设计中心形成设计中心文件，这个设计中心文件能够自动集成并管理所有设计师的设计总成，同时在整个设计过程中，与所有设计师互动。

每次可由一位项目成员编辑，其它成员可以查看，但禁止修改，设计中心将自动维护所有项目组成员间设计数据的一致性。

实现了设计信息共享并及时更新，不同专业的设计师可以在同一时间内了解其它专业设计进展情况，及时发现自己和对方的设计缺陷，有效提高设计效率，缩短设计周期。

（9）输出三维DWF文件
为了与外界共享设计成果，又要保护设计成果不被修改，可以输出三维DWF 文件，这种文件类似PDF文件，只能查看，不能修改，而且文件容量很小，便于携带和传输。

3 变电站三维设计软件高级开发的设想
为了达到更高的设计水准和得到更安全的设计资源，满足数字变电站参数化设计的需求，针对变电站的三维设计软件还需要作进一步开发。

1、外部数据能够向外导出的同时，要有外部数据导入的功能，做到数据与模型的分离，这样即使在对方拿到了模型图纸，如果没有数据，也是没有意义的。

数据与模型分离的意义在于能够有效保护设计者的知识产权。

2、三维模型中在空间中布置了包括电气、结构、建筑、消防等所有专业的设备和构筑物，用各种碰撞手段能够对各专业的三维模型进行碰撞检查，保证在同一空间中电气、结构、建筑、消防等专业的布局不发生冲突。

3、当厂家设备造型变化后，相关布置及尺寸变化能够自动修改。

4、增加能够检测符合国家标准的规程规范的功能，例如带电设备安全距离的自动检测等。

5、根据导线尺寸、重量、温度等因素对所绘制的线路进行弧垂计算；跨步电压和防雷接地的计算。

4 结语
目前我国电力能源紧缺，为加快电力建设步伐，国家电网公司和南方电网公司今年初相继推出的“十一五”电网发展规划显示，今后5年我国电网建设总投资将超过1万亿元，为迎接我国在未来5年大规模城乡电网建设高潮，设计单位必须作好充分准备，采用新的设计手段，三维技术作为新的设计手段以其卓越的性能在电力设计行业中发挥着越来越重要的作用。

由于二维制图与三维建模是两种不同的设计思路，应用三维技术具有较大的难度，需要广大设计人员不懈的努力。

当然，三维技术在变电站设计与应用方面还有许多问题需要进一步探讨和完善。

不久的将来，三维技术将全面应用到整个电力行业中，带来巨大的经济效益。

本课题研究得到福建省电力勘测设计院黄皖生副总工程师、Autodesk Revit 培训工程师、北京盖特龙公司刘洋经理（福建）等专家的大力支持，课题组表示衷心感谢。

【参考文献】
1、刘振亚《国家电网公司输变电工程典型设计220kv变电站分册》中国电力出版社
2、陈戌生《电力工程电气设备手册(电气一次部分)》上,下册中国电力出版社
3、Autodesk公司参考资料
【作者简介】
郑 云 福建英特莱信息技术咨询有限公司 高级工程师/总经理 福建省制造业专家组成员 北京大学MBA研修 主持福建电力信息化标准体系研究等十多项重大科技项目，在CAD软件开发、电力信息化规划咨询和企业管理等方面有一定研究，获得国家优秀软件三等奖2项、省科技进步二等奖1项。

汤祖鑫 福建英特莱信息技术咨询有限公司 助理工程师 福州大学电气工程及自动化专业 先后从事发电厂标识系统，变电站三维建模研究。