输变电工程数字化设计应用导则变电部分1303172.docx

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输变电工程数字化设计应用导则变电部分1303172

输变电工程数字化设计技术体系研究之三

输变电工程数字化设计应用导则

变电部分

二〇一三年三月

前言

为实现与国家电网公司设计评审、设备采购、工程建设招投标、现场施工管理、ERP资产管理系统、PMS生产管理系统等各个阶段、各个部分的高质量数字化连接（移交），实现信息共享，为实现多专业协同设计，提高设计效率和质量，编制了《输变电工程数字化设计应用导则》。

本应用导则从设计、应用、软件商、设备厂商等方面确立了不同设计阶段、不同需求的数据共享模式和统一数据接口规范，从而实现基本信息流的顺利传递。

本导则执行过程中，应遵守现行国家规范和标准，并不得违反相关强制性条文。

各单位在执行本导则过程中，请注意总结设计施工经验，可将有关意见和建议反馈给国网北京经济技术研究院（地址：

北京市昌平区未来科技城北区国家电网办公区），以供今后修订时参考。

本导则主编单位：

本导则主要起草人：

本导则主要审查人：

本标准首次发布。

1范围

本导则规定了变电站工程数字化设计及成品提交的要求。

本导则适用于变电站新建、扩建、改建工程数字化设计及成品移交，户内（半户内）、换流站工程可参照执行。

2规范性引用文件

下列文件中的内容或条款作为本导则的技术基础，通过本导则的引用而成为本导则的条款。

DLT5218220~750kV变电站设计技术规程

DL/T5056变电站总布置设计技术规程

DL/T5352高压配电装置设计技术规程

DL/T5390火力发电厂和变电站照明设计技术规定

DL/T620交流电气装置的过电压保护和绝缘配合

DL/T5155220kV-500kV变电所所用电设计技术规程

DL/T5222导体和电器选择设计技术规定

GB50217电力工程电缆设计规范

GB50229火力发电厂与变电站设计防火规范

GB50065交流电气装置的接地设计规范

DL5223高压直流换流站设计技术规定

GB50311综合布线系统工程设计规范

GB50009建筑结构荷载规范

GB50010混凝土结构设计规范

GB50011建筑抗震设计规范

GB50229火力发电厂与变电站设计防火规范

GB50007建筑地基基础设计规范

GB50003砌体结构设计规范

JGJ18J253钢筋焊接及验收规程

JGJ10J257钢筋机械连接通用技术规程

GB50203砌体工程施工质量验收规范

GB50068建筑结构可靠度设计统一标准

DL/T5457变电所建筑结构设计技术规定

DL/T5056变电站总布置设计技术规程

DL/T5216地下变电站设计规定

3总则

3.0.1变电工程数字化设计技术应遵循先进性、实用性、开放性等原则。

3.0.2数字化设计能实现数据信息一次输入，多专业多阶段信息共享。

3.0.3本导则规定的变电站工程数字化设计技术按照设计专业、设计阶段划分。

3.0.4三维设计技术是数字化设计的实现手段之一，在变电站设计中宜应用在多专业交叉，易发生软硬碰撞的区域。

3.0.5变电站工程数字化设计底层数据库应保持唯一性、完整性。

3.0.6数字化信息移交的内容可分为两类：

结构化信息和非结构化的信息。

3.0.7数字化移交内容的具体形式可体现在工程设计文档、工程多维信息模型、结构化的变电站资产数据模型（资产的主数据）等。

4术语

下列标准术语适用于本导则：

4.0.1数字化设计技术

以数据库为核心，多维信息模型为依托，通过数据驱动模型，将各专业的设计信息融会贯通，全面提高工程设计的质量与效率的新一代设计技术。

4.0.2全寿命周期

建设项目的全寿命周期包括决策阶段、实施阶段和运营阶段，全寿命周期是指从项目的构思开始，包括对项目的可行性研究、项目的勘察设计、施工，运维阶段，直至报废的全过程。

对于输变电工程而言，全寿命周期的建设过程可划分可行性研究、初步设计、招投标、建设、运行和退役等几个阶段，是对建设项目各个阶段的集成。

4.0.3数字化移交

利用数字化网络技术，通过计算机终端对多维信息模型、设计资料、设计文件、工程管理资料、工程建设资料、工程投产后的运行记录资料等进行管理、查询、控制，为设计、管理、施工、运行提供即时有效的决策参考和依据。

4.0.4软硬碰撞

输变电工程的软碰撞一般泛指空间安全距离的接触，如带电距离，防火距离等；

硬碰撞则一般泛指物理形式的接触，如设备基础与土建结构的碰撞，电缆沟与设备基础、水工管道的碰撞等。

4.0.5多维信息模型

将三维信息模型赋予一定属性，即电气三维模型主要赋予设备详细参数、生产厂家、安装位置编码和物料编码等，建筑三维模型主要赋予质量、材料、结构等物理、工程特性及数字信息，以实现真正的虚拟设计和优化设计。

4.0.6多元地理信息系统

以电网基础地理信息系统为基础平台，通过无缝接口技术，实现变电站和送电线路高精度多维信息模型、台帐属性、成品资料、电网拓扑等基于数字化设计技术的信息化管理系统。

多元地理信息系统可为电网工程数字化设计提供数据基础，为电网全生命管理提供技术支撑。

4.0.7协同设计

在一个统一的三维设计平台环境下，按照设计规范的要求，与各专业计算软件、管理软件紧密结合，开展多专业配合协作完成设计工作。

5多维信息模型

5.1设备多维信息模型可包括设备几何信息、参数信息、位置信息、来源信息、编码信息、可视化信息等。

5.2土建多维信息模型可包括建、构筑物、辅助设施等的几何信息、数据信息、物理及力学信息、可视化信息等。

5.3水暖多维信息模型可包括几何信息、类型数据信息、参数信息等。

5.4勘测多维信息模型（多元地学信息系统）可包括站址的地形几何信息、地质信息、水文气象数据信息、土壤电阻率数据信息、路网信息、外部规划信息、出线走廊信息等等。

6接入系统与站址选择

6.1接入系统

6.1.1系统一次

6.1.1.1电网现状基础数据（包括地理接线图、工程区域负荷水平、导线型号、线路长度、变电站规模、容量、主接线形式、出线间隔情况等）应与电网公司GIS系统对接，实现数据的统一和联动。

6.1.1.2电网规划数据应与电网公司规划保持一致，实现数据统一。

6.1.1.3应形成系统一次对电气一次、电气二次、系统通信、系统保护、调度自动化、线路电气专业的数据接口，实现数据共享。

6.1.2系统二次

6.1.2.1系统继电保护及安全自动装置

6.1.2.1.1可与电网公司GIS系统实现数据传递。

6.1.2.1.2可从一次系统接线图实现系统继电保护及安全自动装置的查询和配置功能。

6.1.2.2系统调度自动化

6.1.2.2.1可具备与电网公司GIS系统实现数据传递功能。

6.1.2.2.2可具备从一次系统接线图进行电量计费装置的查询和配置功能。

6.1.2.2.3可具备从一次系统接线图和光缆路由图查询和配置调度数据网设备和路由设计功能。

6.1.3通信

6.1.3.1应具有根据一次系统接线图绘制光缆路由图功能，并可设置光缆属性。

6.1.3.2通信信息可与电网公司GIS系统实现数据传递。

6.2站址选择

6.2.1电网现状基础数据（包括地理接线图、导线型号、线路、变电站坐标等）应与多元地学信息实现数据对接。

6.2.2站址选择基础数据（如地形图、坐标、地质、水文、气象、土壤电阻率等）应与多元地学信息实现数据对接。

7电气部分

7.1电气一次

7.1.1电气设备（材料）多维信息模型可包括设备几何信息、参数信息、位置信息、来源信息、编码信息、可视化信息等。

7.1.2电气主接线中参数与数据库应统一、联动。

7.1.3主接线与总平面及各配电装置平断面保持联动修改。

7.1.4配电布置过程应能实现软硬碰撞校验。

7.1.5户外变电站站多层架构布置、户内站设备布置宜应用三维设计技术进行优化设计。

7.1.6应能根据多维信息模型实现设备材料的统计功能。

7.1.7防雷设计可动态观察三维保护效果。

7.1.8可与岩土提交的土壤电阻率测量信息（分层信息等）实现数据传递，完成接地计算功能。

7.1.9可通过与相关专业基础数据的调用实现变电通用计算功能。

7.1.10可利用土建专业多维信息模型是实现照明布置与计算。

7.1.11电缆/光缆敷设的数字化设计应至少具备桥架和电缆沟二/三维一体化绘制、电缆清的的自动导入导出、电缆/光缆清册自动编码和修改、电缆自动敷设和材料统计等功能。

7.1.12变电通用计算软件与多维信息模型实现接口，并且计算结果可与变电站设计实现数据交换。

7.2保护与控制

7.2.1二次设备三维建模及布置

1）应具有室内外二次屏柜的三维建模、布置及校验功能。

2）应具有视频监控、消防、环境监测等辅助系统相关的设备和元器件的三维建模、布置及校验功能。

3）屏柜和二次设备布置方案应与电气总平面和土建房间布置方案联动。

7.2.2二次设备配置和自动化网络

1）应可根据电气主接线进行二次设备的配置和查询及修改功能，生成二次设备配置图，并可实现联动。

2）应可根据二次设备配置图进行自动化网络的配置和查询及修改功能，生成自动化网络配置图，并可实现联动。

7.2.3二次原理图的编辑及绘制

1）应能够设定和编辑已有二次原理图的各项属性，提取电缆清册及端子排所需的数据。

2）应提供新绘制原理图所需组件，并具有相应功能。

7.2.4端子排绘制及编辑

1）应支持端子排自动绘制功能。

2）应支持端子排编辑功能。

7.2.5电缆/光缆清册及属性

1）应具有提取原理图及端子排图中电缆/光缆数据功能，自动生成电缆/光缆清册。

2）应具有设置、查询和修改电缆/光缆属性和传输内容等功能。

7.2.6设备清册

应支持提取三维布置图中二次屏柜、辅助系统的设备数据，自动生成设备清册。

7.2.7智能变电站虚端子配置

对于智能变电站，应支持读取各厂家ICD文件进行虚端子配置功能，并可生成虚端子连线表。

7.3通信

7.3.1通信缆线敷设

1）可参数化电话及信息网络系统图、布线图。

通过确定缆线起终点位置，自动完成通信缆线的敷设。

并具有设置缆线数量、型号等信息的功能。

2）应具有生成包含缆线长度及路径的完整电缆清册的功能。

7.3.2通信屏柜布置

1）应具有通信屏柜的三维建模、布置及校验功能。

2）屏柜布置方案应与土建及二次专业房间布置方案联动。

7.3.3设备安装图

将典型安装图与设备进行对应，扩充到系统中，由三维模型根据对应关系提取生成设备安装图。

8土建部分

8.1一般规定

8.1.1土建多维数据模型库宜包括如下内容：

8.1.1.1站内所有建、构筑物、辅助设施等的几何信息；

8.1.1.2站内各种设备、设施等的数据信息，可进行软硬碰撞检测；

8.1.1.3土建结构构件的物理及力学信息，供结构计算时调用；

8.1.1.4站址的地形，地质，水文气象数据信息，为设计提供依据；

8.1.1.5全站图形数据、可实现可视化。

8.1.2建立通用信息资料库。

将建站所需的各种协议、支持性文件、手续等录入信息平台，共相关人员查阅。

8.1.3建立共用资料，设计信息、参数数据库。

站址的外部条件，如地质条件，水文气象条件、交通情况等录入信息平台，可供各专业人员查询，为后续设计工作提供依据。

8.1.4变电站整体数字化模型均应按最终规模进行规划设计，满足总体规划要求，可实现三维效果显示，站内虚拟漫游，后期渲染，动态模拟等。

8.1.5模型几何信息数据与常用设计软件应有双向接口，包括数据接口、图形接口。

8.1.6整体模型中应包含周围环境的模拟，如站区水源、进站道路、市政管网、污染源、站址周围地势情况等。

8.2总图设计

8.2.1可调用勘测数据库中形成的地形信息，按需求调用。

8.2.2可在形成的多元地学信息基础上，完成站址竖向布置等相关设计。

8.2.3对变电站周围环境及站内设施进行三维模型的建立，形成站内围墙、电缆沟、站内道路、绿化、埋管等对象的三维模型及属性查看，根据要求生成统计表。

8.2.4可利用多维数据库信息，进行站内地上、地下所有专业设施软硬碰撞检测。

8.2.5实现方便的坐标（包括相对坐标、绝对坐标）、高程、坡度、埋管等标注功能。

8.2.6实现附属设施（如边坡挡墙）的参数化建模，综合考虑，远期实现与现有计算模型对接。

8.2.7地下管线三维布置模拟。

8.3建筑结构设计

8.3.1结构设计一体化

1.从站址的总体规划布置，到建构筑物建筑设计、结构设计等可形成三维动态交互式设计。

可随时在结构分析，建筑设计，出图，统计工程量、土石方量计算、工程概预算、施工过程中调用，且每一个步骤都可以调用、查看其它所需信息。

2.可用建立一个开放的、逼真的、互动的、既虚拟也现实的模拟环境，通过多种传感设备“进入”这个环境，实现用户与该环境的直接交互。

3.可通过三维技术实现结构分析，结构设计、模拟仿真。

实现结构分析时构件及整体模型受力后变形三维仿真模拟，结构刚度、强度、稳定性、动荷载作用下的动力特性和动力响应分析等多种受力分析三维仿真模拟，实时的数据显示。

4.结构分析完成后，可形成结构设计中的配筋，调试，出图等三维化。

5.整个变电站可做虚拟场景,且这些对象的坐标参数选择等可提供具体数值，与实际保持一致。

8.3.2建筑结构设计满足的要求。

1.将不同结构形式的建筑物需满足的相应规范形成数据库，建模之前可选择建筑物形式，调用其满足的相应规范。

2.三维建模时。

可直接输入参数进行节点、轴网、梁、柱、板、墙的建立，及门窗、吊顶、屋顶、房间、电缆竖井、楼梯、电梯、阳台、台阶坡道和散水等设施的三维模型创建和编辑。

3.将常用建筑物基本构建及设施形成标准库，可共参数相同的情况调用。

4.进行三维效果、虚拟漫游展示。

5.本地化形成主要部件及辅助设施的标准库，可提供给招标方调用。

6.可自由截取建构筑物各方向的任意截面来生成完整的平、立、剖面图、大样图、门窗表等。

7.宜进行面积统计、体积统计、建筑物各部件的统计（如装饰面积、门窗数量、梁柱体积等）。

8.通过参数化手段完成组件的结构建模，最后组装成完整结构模型。

8.3.3构架设计应满足的要求。

1.对构架的不同类型参数化生成相应三维模型，其上各组成构件及配件几何、物理信息形成标准库，可随意调用和查看。

2.构架的钢结构节点实现三维设计。

3.构架设计时应满足的外部条件，如运输、气候、电压等级、施工等，应形成标准数据库，可根据需要选择调用。

4.可根据构架类型，输入地质条件后自动调用最优基础形式。

5.三维模型可进行各节点立体，全方位显示，并形成节点的计算、设计、出图一体化。

6.根据不同电压等级，输入相应数据，可自动调用相应类型构架。

8.3.4支架设计满足的要求。

1.对设备支架的不同类型参数化生成相应三维模型，其上各组成构件及配件几何、物理信息形成标准库，可随意调用和查看。

2.设备支架的钢结构节点实现三维设计。

3.构架设计时应满足的外部条件，如运输、气候、电压等级、施工等，应形成标准数据库，可根据需要选择调用。

4.可输入工艺专业设备，自行选择其对应的支架类型。

5.可根据支架类型，输入地质条件后自动调用最优基础形式。

6.三维模型可进行各节点立体，全方位显示，并形成节点的计算、设计、出图一体化。

8.3.5基础设计应满足的要求。

1.所有基础应采用界面参数化绘制。

2.可生成三维图形、平面图、立面图、剖面图和大样图。

3.形成参数化的典型图，编制成标准图数据库，并可随时修改。

4.将基础设计需要的测量、地质、水文气象等资料，从多维地学信息库中调用，分类整理，实现不用地质条件下基础的自动调用。

5.形成地基处理方案信息库，可通过选用相关参数，选择最优化设计方案。

8.3.6荷载

1.将建、构筑物结构设计所设计的荷载按荷载类型、每类荷载包括的种类统计成数据库，可查看及设计调用。

2.将建、构筑物荷载作用下的各种工况进行统计，可通过相关参数的输入进行选择。

3.将建、构筑物不同工况、不同用途下的荷载数值进行归类统计，以便结构计算时快速调用，优化设计。

8.4其它

8.4.1模拟计算与出图实现无缝连接

8.4.2变电站全站虚拟技术三维模拟

8.4.3施工过程进行仿真模拟。

可进行施工卸载、施工进度等全程模拟，施工方案的比较和优选。

8.4.4可将施工组织设计的相关内容录入信息平台，在相应重要节点加以标注，以便相关人员更好的动态的控制施工进度。

8.4.5施工质量控制、验收。

可将施工验收标准整合成数据库，放入信息平台。

将各工程中遇到的施工质量问题记录，统计，通过电脑进行对比，分析等。

9水工、暖通

9.1多维数据模型库

9.1.1水工、暖通管道类型，相关数据。

9.1.2辅助设施几何信息数据。

9.1.3全站水工、暖通专业设备尺寸、参数等数据。

9.2水工设计

说明、给排水的三维布置（户内、户外）、说明整体布置情况，后进入到专业内部情况、地源热泵说明、

9.2.1可调用多维信息数据库中设备及管道进行总平面布置。

9.2.2可通过多维数据模型库，调用室外站区消防管道、主变消防管道、给排水管道等信息，进行软硬碰撞检测。

9.1.3可通过多维数据模型库，调用户内阀门阀件设备、水喷雾喷头阀门阀件、水泵结合器、消火栓、泵房水管、水泵等数据信息，进行碰撞检测。

9.1.4三维化实现全站消防施工图设计，主变消防施工图设计，泵房施工图设计，室外给水、雨水、排水设计。

9.1.5模型应能根据不同水工状况进行水工计算、自动选择合理截面形式，形成水工施工图，并自动统计生成设备材料清册。

9.1.6全站模型布置完后可进行三维展示。

9.3暖通设计

9.3.1应具备全站的三维通风模型。

9.3.2户内站可实现室内外风管、风口、风机、室内外空调机等对象的三维模型及属性查看。

9.3.3可进行户内站风管，风机等的碰撞检测。

9.3.4建立通风空调设备参数数据库，并随时或定时补充新产品的性能参数，特别是绿色节能产品。

9.3.5应具有根据房间体积及设备散热量，进行简单的通风及空调计算功能，并应具备与FLUENT、DEST等计算软件接口功能。

9.3.6可由风机及风量自动选取风管的尺寸，并对风管进行水力计算，生成施工图。

9.3.7对地源热泵系统埋管进行水力计算，选取适当的管径，并出具水力计算书，生成相应施工图。

9.3.8三维生成通风管道，给排水管道，空气调节、消防措施、消防给水系统、消防给水管网等、将其布置在已有建筑物三维模型内，预先检验管道与其它构件、电气设备等有无碰撞。

9.3.9全站模型布置完后可进行三维展示。

10多专业协同设计

10.1采用基于三维设计的多专业协同设计，可实现实时碰撞检查、带电距离检查，减少了设计变更数量，提高施工效率，为业主减少不必要的支出，保证施工进度。

10.2多专业数据流共享，体现在平面布置方面、软件的数据信息层面；

10.3单一平台的数据共享，该平台应各专业的适用性，同时满足各专业的软件接口。

10.3.1设计信息的并行化，实现不同时空内的数据交换。

10.3.2多维空间内实现可视化配合。

11数字化移交要求

11.0.1可行性研究

变电工程数字化设计应严格按照Q／GDW269-2009《330千伏及以上输变电工程可行性研究内容深度规定》、Q／GDW270-2009《220千伏及110（66）千伏输变电可研内容深度规定》要求执行。

11.0.1.1系统专业应包含工程建设必要性、潮流短路电流、无功平衡和调压、线路和主变参数、地理接线图等。

11.0.1.2电气一次专业应包含电气主接线和主要电气设备参数、电气布置、站用电源等。

11.0.1.3综合自动化专业应包含系统继电保护、安全稳定控制、调度自动化、二次系统安全防护、系统通信、电能计量等。

11.0.1.4土建专业应包含站址拆迁赔偿、站址水文气象、水文地质和水源、站址工程地质条件、进站道路和大件运输、站址环境、站区总体规划和总布置、建筑等。

11.0.1.5水暖专业应包含给排水、暖通、火灾报警和消防。

11.0.1.6通信专业应包含系统通信方案，通道组织、综合数据网、调度程控交换网、通信机房、电源等。

11.0.1.7技经专业应包含投资估算及经济评价。

11.0.1.8数字化设计格式及分类：

1）电网属性数据：

以关系数据库形式存储，主要是指可研阶段的设计资料。

2）支持相应平台及需求方要求数字化文件格式。

3）数字化档案：

对数字化档案原始文件进行加密存储。

4）技经平台数据格式。

11.0.1.9数据移交格式：

1）纸质文件，电子文件宜采用*.PDF、*.doc、*.xls、*.xml、*.wps、*.ceb等格式。

2）三维信息模型可采用dwg、imod、dgn等文件格式。

3）结构化变电站属性数据优先采用Sql或者Oracle数据库通用格式。

11.0.1.11数字化移交对象

1）评审机构

2）国家电网公司相关部门

11.0.2初步设计

11.0.2.1数字化移交内容及深度应参照Q／GDW166.2-2011《国家电网公司输变电工程初步设计内容深度规定第2部分：

110（66）kV变电站》、Q／GDW166.8-2011《国家电网公司输变电工程初步设计内容深度规定第8部分：

220kV变电站》、Q／GDW166.9-2011《国家电网公司输变电工程初步设计内容深度规定第9部分：

330kV～750kV变电站》进行要求。

11.0.2.2系统专业应包含主变、出线及无功规模、地理接线图。

11.0.2.3电气一次专业应包含一次主要设备参数、电气主接线、电气总平面及配电装置、站用电及照明、防雷接地、电缆设施等。

11.0.2.4综合自动化专业应包含继电保护及安全自动化装置、系统调度自动化、系统及站内通信、变电站自动化系统、直流系统及不停电电源系统、二次设备组柜及布置、二次主要设备参数、电能计量等。

11.0.2.5土建专业应包含政府支持性文件、工程地质、水文地质和水文气象条件、交通及大件运输、站址总体规划和总布置、建筑物及建筑材料、建筑物结构、架构、结构、基础等。

11.0.2.6水暖专业应包含站区给排水、防洪排涝、采暖通风与空气调节、消防措施、消防给水系统、消防给水管网等。

11.0.2.7通信专业应包含系统通信方案、站内通信方案、通道组织等。

11.0.2.8技经专业应包含投资概算。

11.0.2.9数字化移交格式及分类：

1）电网属性数据：

以关系数据库形式存储，主要是指初设阶段的资料。

2）支持相应平台及需求方要求数字化文件格式。

3）数字化档案：

对数字化档案原始文件进行加密存储。

4）技经平台数据格式。

11.0.2.11数据移交格式分类

1）纸质文件，电子文件宜采用*.PDF、*.doc、*.xls、*.xml、*.bwbd5、*.wps、*.ceb等格式。

2）三维信息模型可采用dwg、imod、dgn等文件格式。

3）结构化变电站属性数据