CN103020360A - 基于三维设计平台和专业软件的智能变电站集成设计方法 - Google Patents

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邵俊伟
王少宁
冯振路
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Jiangsu Electric Power Design Institute
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Abstract

本发明提供一种基于三维设计平台和专业软件的智能变电站集成设计方法，在三维设计平台MicroStation中分别设置两个功能模块：设备布置模块，用于设备布置和属性定义功能；设备编码模块，用于设备编码，编码作为设备属性的一部分，能与设备信息绑定，能从编码提取位置信息，计算电缆长度。本发明通过在MicroStation平台中集成使用VisualSCD智能变电站系统集成设计软件和BRCM电缆敷设软件，将智能变电站施工图设计及系统集成工作融合，实现在设计中除完成常规的变电站一、二次接线图外，还能够根据各设备厂商提供的ICD模型文件及变电站一、二次设备的配置原理完成全站完整的数据模型配置。

Description

基于三维设计平台和专业软件的智能变电站集成设计方法
技术领域
本发明涉及一种智能变电站系统集成设计方法，属于电力系统自动控制技术领域。
背景技术
目前，国内智能变电站设计基本采用AutoCAD二维设计平台，设计手段落后，工作量大，重复劳动多，不能联动修改相关内容，且容易出错，也无法实现相关的专业计算与校验，设备材料需人工统计，设计流程也受设备厂家、集成商的模型文件输入和设计工具不通用等多方因素制约，需要多次人工输入信息，增加了工作量，对于后期改扩建也会有一定影响。
长期以来，电缆/光缆敷设卷册都是智能变电站设计中最繁琐的卷册。其电缆/光缆长度的计算、电缆/光缆清册中各类型的汇总、场地电缆埋管的敷设、电缆沟（支、吊）架及电缆竖井爬梯材料的统计等纷繁复杂，耗时耗力且容易出错，急需电缆敷设专业设计软件来改进现有电缆敷设卷册工作模式，也急需一种适用的、智能的智能变电站设计方法。
智能变电站三维设计平台以数据库为核心，以三维模型数据为依托，完成设计过程，设计直观、精准、高效。三维设计平台能实现设备材料统计、计算、提供施工图成品等功能。智能变电站三维设计平台，不仅可以提升设计手段，还能为业主提供一个可以终生储存变电站设备数据的数字化平台，包括工程设计数据、设备布置数据、材料数据等，为变电站的后期维护和改造提供方便。
智能变电站专业设计软件设计统一了各厂家装置的接口，规范了各图纸间的逻辑关系，提高了图纸的套用率，更为自动设计图纸提供了契机。改善设计人员手工套改图纸、统计电缆、统计信息表等机械工作状况，提高设计图纸的正确率。
电缆敷设专业设计软件提取三维设计平台数据信息，导入智能变电站设计软件电缆/光缆清册数据，计算并导出电缆/光缆清册及电缆材料表，完成电缆/光缆敷设施，大大提高工作效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种智能变电站图模设计方法，实现了Visual SCD、BRCM软件在三维设计平台上的应用，完成智能变电站施工图设计和全站数据模型配置。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于三维设计平台和专业软件的智能变电站集成设计方法，包括以下步骤：
1）在三维设计平台MicroStation中分别设置两个功能模块：设备布置模块，用于完成智能设备布置和属性定义；设备编码模块，用于完成智能设备编码；
2）通过MicroStation的数据接口模块将智能设备信息导入到Visual SCD智能变电站系统集成设计软件；
3）Visual SCD智能变电站系统集成设计软件完成智能设备及相互之间连接关系设计，全站智能设备间逻辑关系设计，输出SV/GOOSE信息逻辑图、过程层组网、光纤联系图及全站电缆/光缆清册；配置IEC 61850模型文件，完成全站虚端子关联配置，输出虚端子图或表以及全站配置文件SCD；
4）通过MicroStation的数据接口模块将智能设备电缆/光缆清册导入到BRCM电缆敷设软件； 
5）BRCM电缆敷设软件识别站内设备布置与电缆沟布置，进行智能设备间的电缆/光缆通道设计，布置电缆桥架，铺设电缆沟架，计算电缆/光缆长度，统计电缆桥架材料，生成电缆/光缆清册，完成电缆/光缆敷设施工图纸。
前述的步骤2）中智能设备信息是指设备编码及装置组柜信息。
前述的步骤3）中智能设备及相互之间连接关系设计是指插件及端口配置和端口连接配置；所述智能设备间逻辑关系设计是指各虚回路中虚端子连接配置。
前述步骤3）和步骤4）中电缆/光缆清册不含长度。
前述步骤4）中智能设备电缆/光缆清册包含每根电缆/光缆的起点设备柜、起点设备柜编码、终点设备柜、终点设备柜编码和电缆/光缆类型。
前述Visual SCD软件和BRCM软件均从三维设计平台MicroStation的数据库中获得设备位置、设备配置、设备编码的原始数据，并将电缆/光缆信息返回至数据库，实现信息共享。
本发明通过开发一种智能变电站图模设计方法，实现了Visual SCD、BRCM软件在三维设计平台上的应用。在三维设计平台上进行设备布置、设备编码及设备属性关联设置，Visual SCD通过数据接口模块读取工程信息和设备信息后，在Visual SCD软件中完成智能设备及相互之间连接关系设计，全站的智能设备间逻辑关系设计，输出SV/GOOSE信息流图、过程层组网、光纤联系图、虚端子配置表及全站电缆/光缆清册等，电缆/光缆清册导入到BRCM软件中，在BRCM中实现电缆/光缆的通道设计和敷设，并完成长度计算，导出电缆/光缆清册、设备材料表及敷设施工图。
本发明所达到的有益效果是：
1）智能化变电站的设计，由以往的各专业平台独立设计，改为多专业统一数据平台协同设计，实现了设计手段质的飞跃，大大提高了效率。
2）Visual SCD、BRCM等专业设计软件的使用，使得智能变电站图模设计方法实现了自动化。
3）工程改扩建时，由于直接由设计院设计并生成模型文件，因此不再局限于原工程厂商的配置工具，厂商选择更为灵活。
4）本方法减少了当前智能变电站图模设计的工作量，有效的提高了智能变电站设计工作效率和图纸的准确度，省时省力。
附图说明
图1为本发明的总体方案图；
图2为基于本发明的智能变电站图模设计流程图；
图3为本发明中软件模块与三维数据平台SQL Server数据库的关联图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方式，对本发明进行进一步的阐述：
如图1和图2 所示，以某变电站为例，基于本发明的三维设计平台和专业软件的智能变电站系统集成设计方法，具体实施步骤如下：
1）在三维设计平台MicroStation中分别设置两个功能模块：设备布置模块，用于完成智能设备布置和属性定义，如220kV线路保护柜保护装置、220kV线路测控柜测控装置、220kV线路智能控制柜合并单元等；设备编码模块，用于完成智能设备编码，如：Y0ARL31EE101、Y0APB20EC001、Y0ASL31CD201等；
2）Visual SCD智能变电站系统集成设计软件通过MicroStation的数据接口模块读取设备编码及装置组柜信息，如：Y-0-ARL-31-EE-101表示220kV第一回线路保护柜A中的光纤分相电流差动保护装置；
3）Visual SCD完成智能设备及相互之间的连接关系设计如插件及端口配置和端口连接配置，以及全站智能设备间逻辑关系设计如各虚回路中虚端子连接配置，输出SV/GOOSE信息逻辑图、过程层组网、光纤联系图及全站电缆/光缆清册（不含长度）等；配置IEC 61850模型文件，完成全站虚端子关联配置，输出虚端子图或表以及全站配置文件SCD；
4）BRCM电缆敷设软件通过三维数据平台MicroStation的数据接口模块读取智能设备电缆/光缆清册（不含长度）中每根电缆/光缆的起点设备柜、起点设备柜编码、终点设备柜、终点设备柜编码、电缆/光缆类型等；
5）BRCM电缆敷设软件识别站内设备布置与电缆沟布置，进行设备间的电缆/光缆通道设计，布置电缆桥架、电缆层吊架，铺设电缆沟支架等，计算电缆/光缆长度，统计电缆桥架材料，生成电缆/光缆清册，完成电缆/光缆敷设施工图纸。BRCM软件计算的电缆/光缆长度结果输出列于表1中。
表1 BRCM软件计算的电缆/光缆长度结果
　 　 FROM TO 　
Cable No Cable Type ID ID Length
1E-4129 尾缆 220kV母联智能控制柜A 220kV母联智能控制柜B 11
7E-4101 光缆 220kV母联智能控制柜A 故障录波及网络记录分析一体化A柜 39
7E-4102 光缆 220kV母联智能控制柜B 故障录波及网络记录分析一体化B柜 40
10E-4102 光缆 故障录波及网络记录分析一体化A柜 110kV母线保护柜 24
10E-4101 光缆 故障录波及网络记录分析一体化A柜 220kV母线保护柜A 32
10E-4103 光缆 故障录波及网络记录分析一体化B柜 220kV母线保护柜B 50
3Y-4101 光缆 110kV母联智能控制柜 故障录波及网络记录分析一体化A柜 28
10Y-4112 光缆 110kVI母线智能控制柜 故障录波及网络记录分析一体化A柜 30
10Y-4108 光缆 110kVI母线智能控制柜 110kV备用线智能控制柜 27
10Y-4107 光缆 110kVI母线智能控制柜 110kV金鸡线智能控制柜 24
10Y-4106 光缆 110kVI母线智能控制柜 110kV陈渡线智能控制柜 23
10Y-4105 光缆 110kVI母线智能控制柜 110kV清凉线智能控制柜 22
10Y-4101 光缆 110kVI母线智能控制柜 110kV母线保护柜 29
10Y-4102 光缆 110kVI母线智能控制柜 #1主变中压侧智能控制柜 17
10Y-4103 光缆 110kVI母线智能控制柜 #2主变中压侧智能控制柜 20
10Y-4104 光缆 110kVI母线智能控制柜 110kV城南线智能控制柜 21
10Y-4113 光缆 110kVII母智能控制柜 故障录波及网络记录分析一体化B柜 30
10Y-4111 光缆 110kVII母智能控制柜 110kV母线保护柜 28
10Y-4110 光缆 110kVII母智能控制柜 #2主变中压侧智能控制柜 18
10Y-4109 光缆 110kVII母智能控制柜 #1主变中压侧智能控制柜 16
1Y-4107 尾缆 #1主变中压侧智能控制柜 #1主变保护柜A 30
1E-4134 尾缆 #1主变中压侧智能控制柜 故障录波及网络记录分析一体化A柜 27
1Y-4109 尾缆 #1主变中压侧智能控制柜 #1主变保护柜B 32
1Y-4108 尾缆 #1主变中压侧智能控制柜 110kV母线保护柜 26
1Y-4123 光缆 #1主变中压侧智能控制柜 主变电度表柜1 33
1Y-4124 光缆 #1主变中压侧智能控制柜 故障录波及网络记录分析一体化B柜 28
1E-4116 尾缆 #1主变本体智能控制柜 #1主变测控柜 72
2E-4103 光缆 #1主变本体智能控制柜 故障录波及网络记录分析一体化A柜 75
1E-4111 尾缆 #1主变本体智能控制柜 #1主变保护柜B 70
2E-4105 光缆 #1主变本体智能控制柜 故障录波及网络记录分析一体化B柜 74
1S-4109 光缆 #1主变保护柜A 主变电度表柜1 11
1S-4110 光缆 #1主变保护柜A 故障录波及网络记录分析一体化A柜 14
1Y-4116 尾缆 #1主变保护柜A #1主变低压侧分支2智能控制柜 54
1Y-4113 尾缆 #1主变保护柜A #1主变低压侧分支1智能控制柜 60
1E-4101 尾缆 #1主变保护柜A #1主变本体智能控制柜 71
1E-4121 尾缆 #1主变保护柜A 220kV母线保护柜A 35
1Y-4110 尾缆 #1主变保护柜A 110kV母线保护柜 23
1Y-4118 尾缆 #1主变保护柜B 110kV母线保护柜 22
1S-4111 光缆 #1主变保护柜B 故障录波及网络记录分析一体化B柜 14
1E-4123 尾缆 #1主变保护柜B 220kV母线保护柜B 53
1Y-4117 尾缆 #1主变保护柜B #1主变低压侧分支2智能控制柜 53
1Y-4114 尾缆 #1主变保护柜B #1主变低压侧分支1智能控制柜 59
2E-4101 光缆 #1主变高压侧智能控制柜A 主变电度表柜1 51
1E-4103 尾缆 #1主变高压侧智能控制柜A #1主变测控柜 48
1E-4118 尾缆 #1主变高压侧智能控制柜A 220kV母线保护柜A 22
2E-4102 光缆 #1主变高压侧智能控制柜A 故障录波及网络记录分析一体化A柜 45
1E-4117 光缆 #1主变高压侧智能控制柜A #1主变保护柜A 48
2E-4104 光缆 #1主变高压侧智能控制柜B 故障录波及网络记录分析一体化B柜 47
1E-4119 尾缆 #1主变高压侧智能控制柜B #1主变保护柜B 51
1E-4120 尾缆 #1主变高压侧智能控制柜B 220kV母线保护柜B 11
前述Visual SCD软件和BRCM软件均从三维设计平台MicroStation的数据库中获得设备位置、设备配置、设备编码等原始数据，并将电缆/光缆信息返回至数据库，实现信息共享。
图3为本发明中软件模块与三维数据平台SQL Server数据库的关联图。
以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于三维设计平台和专业软件的智能变电站集成设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在三维设计平台MicroStation中分别设置两个功能模块：设备布置模块，用于完成智能设备布置和属性定义；设备编码模块，用于完成智能设备编码；
2）通过MicroStation的数据接口模块将智能设备信息导入到Visual SCD智能变电站系统集成设计软件；
3）Visual SCD智能变电站系统集成设计软件完成智能设备及相互之间连接关系设计，全站智能设备间逻辑关系设计，输出SV/GOOSE信息逻辑图、过程层组网、光纤联系图及全站电缆/光缆清册；配置IEC 61850模型文件，完成全站虚端子关联配置，输出虚端子图或表以及全站配置文件SCD；
4）通过MicroStation的数据接口模块将智能设备电缆/光缆清册导入到BRCM电缆敷设软件； 
5）BRCM电缆敷设软件识别站内设备布置与电缆沟布置，进行智能设备间的电缆/光缆通道设计，布置电缆桥架，铺设电缆沟架，计算电缆/光缆长度，统计电缆桥架材料，生成电缆/光缆清册，完成电缆/光缆敷设施工图纸。
2.根据权利要求1所述的基于三维设计平台和专业软件的智能变电站集成设计方法，其特征在于：所述步骤2）中智能设备信息是指设备编码及装置组柜信息。
3.根据权利要求1所述的基于三维设计平台和专业软件的智能变电站集成设计方法，其特征在于：所述步骤3）中智能设备及相互之间连接关系设计是指插件及端口配置和端口连接配置；所述智能设备间逻辑关系设计是指各虚回路中虚端子连接配置。
4.根据权利要求1所述的基于三维设计平台和专业软件的智能变电站集成设计方法，其特征在于：所述步骤3）和步骤4）中电缆/光缆清册不含长度。
5.根据权利要求1所述的基于三维设计平台和专业软件的智能变电站集成设计方法，其特征在于：所述步骤4）中智能设备电缆/光缆清册包含每根电缆/光缆的起点设备柜、起点设备柜编码、终点设备柜、终点设备柜编码和电缆/光缆类型。
6.根据权利要求1所述的基于三维设计平台和专业软件的智能变电站集成设计方法，其特征在于：所述Visual SCD软件和BRCM软件均从三维设计平台MicroStation的数据库中获得设备位置、设备配置、设备编码的原始数据，并将电缆/光缆信息返回至数据库，实现信息共享。
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