基于BIM技术的变电站三维建模研究与应用

基于BIM技术的变电站三维建模研究与应用

陈敏

(四川省电力设计院四川成都610072)

摘要：变电站作为电力系统的重要设施，对其进行三维建模可显著提高变电站项目管理水平。本文提出了基于BIM技术的变电站三维建模方法，以某220kv变电站为研究对象，重点介绍了使用Revit软件进行建模的具体流程以及电力族库的建设，研究结果表明：BIM技术建模效率快、精度高、直观性强，对变电站的电气设备具有非常真实的表现效果，能满足智能电网建设需求，值得进一步推广应用。

关键词：建筑信息模型；变电站；三维建模

1引言

变电站作为电力系统的重要设施，其日常监测与维护显得尤为重要。近年来，三维数字化成为变电站自动化系统发展的新趋势，变电站三维场景模型能模拟出变电站的实际情况，工作人员参照三维数字化信息就可直观地了解到变电站的规划布局、生产运行、设备参数、辅助设施等，为变电站工程检修和电网规划设计、生产指挥、模拟运行、智能管理等提供信息支撑。

BIM技术近几年在建筑行业中较为火热，BIM技术通过对建筑的数据化、信息化模型整合，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑、运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥着重要作用。

变电站建设同样具有建筑业的特征，因其投资大、技术密集、对工程质量要求高，每一个变电站建设项目都会受到当地政府及相关单位的高度关注。由此，开展BIM技术在变电站三维建模中的研究与应用，提高变电站项目管理水平已经迫在眉睫。

2BIM技术简介以及变电站建模流程

2.1BIM技术简介

BIM是BuildingInformationModeling的简称，中文含义为建筑信息模型。BIM技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点，并且具有强大的计算能力和协同能力，能够进行虚拟建造和信息集成。BIM技术的核心在于信息，前期建立的信息模型不但能够应用于设计、施工阶段，而且对于物业、运营、维护、拆除等阶段同样起到了巨大的帮助作用，可以说建筑信息模型适用于项目的全寿命周期。

2.2BIM技术变电站建模流程

变电站主体分为建筑和结构两个部分，建筑部分包括墙体、柱、梁、门窗和屋顶等图元，结构部分主要是配置钢筋，其次还有附属建筑物和电气工程族。变电站具体建模流程如图2所示。

图1BIM技术变电站建模流程图

3工程实例

3.1工程概况

某220kv变电站东西长约100米，南北长约80米，总面积约0.8万平方米，变电站站区由变电站大门、围墙，以及主控室、保护小室、地面、内部道路、树木草坪、仪器设备等组成，因站区面积较大，站内仪器设备繁多且复杂。

3.2建模工具

目前较为成熟的BIM建模软件主要有美国Autodesk的Revit系列，美国Bentley格式的MicroStation系列等，电力行业较为成熟的则有法国达索公司的CATIA，以及中国的博超软件等。Revit系列由于继承Autodesk产品CAD庞大的用户数量，目前来说在用户数量上占据着优势，且软件是基于国际标准化组织ISO采纳的IFC格式，美国国家BIM标准就是基于IFC格式编制，本文的研究实践采用Revit系列软件作为建模工具。

3.3信息化族库建设

在电力工程中的信息化族库的建设主要体现在电力设备安装部分，Revit系列软件的内嵌系统族中缺少机电部分的族库，另外电气设备因厂家不同，品牌不同，在形状、参数等方面都是不同的，因此在电力建设工程中创建工程需要的电气族库是应用的前提。变电站族库中包括电力项目特有的开关柜、绝缘子、金具、变压器（见图2）、母线等。

图2变压器族

3.4建立变电站模型

建模过程应该按专业有序进行，首先是根据总图的轴网标高定位，然后按专业分别建立结构、建筑、给排水、通风空调、电气等各专业模型，应用族搭建起变电站的各专业三维数字表达，有了族模型的绘制过程就比较简单。为便于模型信息管理，建模之前需做好信息规划。首先是要确定命名原则，变电站单位工程、分部工程、分项工程名称等宜参照电网工程项目划分标准命名，这样在信息筛选、调用之时，方可保持一致。其次是进行系统划分，不同系统的模型赋予相

应的系统名称，在三维中赋予不同的颜色表达进行可视化区分。本变电站工程分为消防水系统、给排水系统、通风空调系统、照明及动力系统、防雷接地系统。

变电站作为电力实施有其独特性，在民用建筑中被忽视的电力电缆在变电站则显得尤为重要。电力电缆的布置以及其外围的建筑结构（隧道、工井、沟、管等）模型对后期运维都重要，建模时需建立其详细的几何信息和内部支架信息，在检修或技改时，有了三维模型能够大幅提高工作效率，在变电站扩建或加敷设其他管线时，电缆沟的内部状态也能第一时间提供决策依据。

该变电站三维模型如图3所示：

图3变电站三维模型

4结束语

BIM技术建模效率快、精度高、直观性强，对变电站的电气设备具有非常真实的表现效果，能满足智能电网建设的需求，值得进一步推广应用。通过应用，我们也发现一些问题，首先是BIM技术缺失电力工程信息化族库，其次是没有统一的数据格式和数据组织形式，相信随着科技的不断进步，此项问题一定会得到妥善的解决，BIM技术必将在电力工程中发挥出更加重要的作用。

参考文献：

[1]何关培，王轶群，应宇垦.BIM总论[M].中国建筑工业出版社.

[2]王仁德，杜勇，沈小军．变电站三维建模方法现状及展望[J]．华北电力技术，2015(2)：19-23．

[3]沈华麟.基于BIM技术的变电站建模及工程量统计[D].北京:华北电力大学，2014．