摘要：在信息化时代的大背景下，工程信息化凶猛来袭，BIM技术的应用已成不可挡之势，正潜移默化的影响着建筑工程的管理模式，并逐渐渗透到电力领域，而变电站是电网工程的最主要内容之一。本文结合案例，对这一模式在工程项目设计中的实践作了介绍，希望能为设计企业应用BIM技术提供参考。
关键词：基于BIM技术；变电站设计
1、前言
BIM的应用可以贯穿于项目的全生命周期，服务于各参与方，并且提供协同工作的媒介。而这一些应用的都必须基础BIM模型，模型是各项应用的信息载体，是应用的基础，模型的所包含的信息决定了后期应用所能调取到的信息，模型信息的组织方式决定了应用中信息调取方式与筛选难度。开展变电站工程建模技术研究，能够为推动BIM技术在变电站工程应用打下坚实的基础，有利于变电站工程BIM技术应用顺利落地。
2、工程概况
BIM作为数字信息化虚拟建模技术，不仅可以对项目所包含的所有信息进行构建和组织，并且赋予BIM内所有信息数据均可以动态关联，使BIM成为能够应用于项目管理的一种有效的数字化方法。本文以某新建220kV户内GIS变电站为例，变电站征地面积19800.00m2，进站道路征地面积2500.00m2，本期新建2×240MVA变压器及附属设备，220千伏最终出线6回，本期出线4回，110千伏最终出线14回，本期出线4回。相对于民用建筑，电力工程具有专业性强、建设投资额大、专业分工复杂的特点。
3、选择建模工具
目前BIM尚处于蓬勃发展阶段，软件市场样式繁多，且未统一，软件之间格式也不尽能兼容，尚未形成市场公认的统一建模软件，而这恰恰也是制约BIM发展的要素之一。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。本文的研究实践亦采用Revit系列软件作为建模工具，相信随着BIM的发展，市场将会对软件工具做出进一步的统一。
4、信息化族库建设
Revit的基本模型单位称为图元，这些图元都是由族创建的。信息框架创建的最佳方式为用尽量少的族尽量多的族类型来表达构件信息，即一个族包含了所有阶段、所有参与方需要的信息。该方式族参数众多，容易发生混乱，建模困难大，但是信息的利用率高，信息价值大。使用时一但加载到项目中，便可以随着项目的开展和信息的流动增加信息细节和内容，信息提取时直接筛选不同需求的参数即可。这种方式更利于项目不同参与方的信息共享，也是电力行业推广中更为长久的想法。
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、母线等。
5、建立变电站模型
5.1BIM技术的信息层
工程项目BIM模型中的信息包含项目从规划设计、施工、造价到运营维护的全生命周期内的所有信息，这些信息不是简单的点、线、面等几何图形信息，还包含项目中建筑构件材质、种类、数量、成本、性能等一系列非图形物理信息，以及和项目建设实施管理有关的进度、质量、成本控制等规则信息。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，工程项目的BIM模型中的信息不仅能够全面的反应项目的属性与特征，还能为全生命周期的项目管理提供必要的信息支持。
BIM技术的信息根据信息的属性可以被分为三种，分别是几何信息、物理信息和规则信息。几何信息描述建筑物外形轮廓，包括建筑物的大小尺寸、空间、面积等信息，物理信息描述建建筑的本质特征，包括建筑物的材质、性能、数量等，规则信息描述建筑物实施的控制情况，包括进度、造价、人力、机械、物料等。
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。但是考虑模型的最终应用目的，是服务于项目生命周期的各个阶段，包括施工建设阶段、运行维护阶段，在建立模型之初，就应该根据应用的实际需求，决定模型的精度、信息等。为适应施工管理的应用，模型的需要按照施工段的划分建立，一个可拆分的施工段为一个独立的图元，如墙体施工时为按楼层施工，建立模型时亦需要按楼层分别建立，方可选中单层楼的墙体。
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。（如本项目220kV配电装置楼、110kV配电装置楼、巡检综合楼。）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。
5.2BIM模型组织创建
BIM中包含工程项目中的所有信息，为了使这些信息实现关联，即当项目中某一构件的信息发生变化或调整，那么与之相关的所有信息都会随之发生相应的变化，而能够将项目全部信息进行组织并实现关联的方法就是建模。BIM建模是一个信息创建与组织的过程，信息通过BIM软件最终形成与之相对应的反映项目性质的数学模型。通过建模，项目的所有信息得以数字化表达并能实现集成，同时也真正地建立了有机的关联。
对于变电站工程建模的范围和颗粒度，应结合应用需求详略得当。变电站工程的电力设备模型除建设过程提供必要的设备信息外，更重要的价值则是体现在后期运行维护管理中。变电站具有多种多样的电力设备，这是其工程特点，电力设备的内部结构大多非常复杂，由专业的生产厂家设计制造。如果要使用BIM模型表达其内部的每一个零部件，模型的数据量将会非常巨大，大型设备如变压器的建模工作量也会非常巨大，计算机要查看运转也会存在问题，实际可执行度不大，可能导致难以落地。笔者提供这样一种思路，基于设备模型主要是为运行维护服务的理念，变电站在运行检修时发现设备故障问题，对于一些小型设备厂家是不提供零件更换的，只能整体换新，那么我们的BIM模型也只需要整体模型的精度，对于大型设备维修时可提供元器件更换的，我们的BIM模型就做到可更换零部件的精度。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。
6、结语
本文结合实际案例开展的工程设计实践来看，采用BIM技术后，信息创建、处理和传递等方面比传统CAD更具有优势，不仅提高了设计效率，同时可以将所有的变电站信息通过模型联系起来，在包括策划、设计、施工、运维各阶段在内的整个工程项目全生命期中，实现对变电站信息的有效管理。
参考文献
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论文作者:何鑑坤1,朱乐2,何文国3
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/28
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