浅谈特高压变电工程GIM模型构建优化方法

浅谈特高压变电工程GIM模型构建优化方法

范立俊

山东电力工程咨询院有限公司 山东 济南 250013

摘要：随着信息技术的发展，数字化技术将成为建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业的重要技术手段；特高压是国家能源电力输送的主动脉，关乎我国能源安全乃至国家安全。三维成果电网信息模型是作为数字电网的源头和先导，形成宝贵的数据资产，需要深入优化研究，方能实现更高的价值。

1背景

2018年，总部基建部发文“国家电网基建〔2018〕585号 国家电网有限公司关于全面应用输变电工程三维设计及建设工程数据中心的意见”中规定，从 2018 年下半年开始，公司新建 35kV 及以上输变电工程全面应用三维设计。

由于特高压工程的特殊性，三维设计成果移交以及后续数据分析应用都存在较为突出的问题。

(1) 对于特高压变电站来说，所有的模型信息量大，单个模型组件数量及模型总数量多，发布的GIM格式文件所占的存储容量也就比较大，导致移交解析困难。

（2）现有的GIM规范模型细度较高，特高压工程设备型式复杂、数量繁多，总装运行效率低。

因此，对于特高压工程，在满足GIM交互标准要求的同时，应建立一套标准化模型构建技术，基于设计各阶段应用情况，轻量化处理模型，对现有的模型部件进行简化，减少不必要的部件，去除冗余信息。

2特高压工程GIM模型在全过程设计阶段的应用

可行性研究阶段主要研究变电站（换流站）站址和设计方案的可行性，其目的是确定变电站（换流站）站址规划、工程规模规划、站用电源方案、整体方案的经济性。在可行性研究阶段三维设计的主要作用是通过可视化的手段辅助设计人员开展站址的可行性研究和方案的合理性研究，对于三维模型精细度，应能满足空间展示变电站（换流站）与周边环境的关系及站内各建构筑物之间关系。

初步设计阶段是对可研方案进行细化，通过方案对比分析确定工程最优设计方案实现电气总平面布置、各配电装置布置、主接线配置、导体选择计算等要求，满足招标所选电气设备型号、参数的要求，并满足短路电流及运行电流的需求，另需考虑设备电气安全距离、消防安全距离等要求。通过三维设计，可直观展示以上需求条件。

施工图阶段目的是用于指导现场施工工作，在初步设计方案的基础上开展各个详细方案的设计，生产用于现场施工的施工图设计。对三维模型的需求主要为通过三维模型开展变电站（换流站）的施工图设计，体现变电站的详细设计方案。通过三维设计模型可进行模型展示、设备安装、分析计算、施工图提取、工程量统计、碰撞检查、带点距离校验、施工进度模拟等。

竣工图阶段主要工作内容为在施工图设计的基础上，根据设计变更及现场施工情况，对施工图设计进行补充完善和更新。其目的是如实的反映最终施工结果，方便运行检修单位准确的把握变电站（换流站）实际情况，及时将施工图设计变更体现竣工图中，用于三维设计移交及运维检修应用。

3浅谈特高压工程GIM模型构建方法

BIM设计开展较早，现有标准趋于成熟，应用范围也比较广，在项目策划、运行和维护的全寿命周期过程中进行共享和传递，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。而正式开展GIM设计是在2018年后开始，GIM设计也取得一定成果，携带信息较多，可有效推广至全寿命周期的应用。但是，对于体量庞大复杂的工程，尤其是特高压变电工程，很难发挥三维设计作用，对标变电站项目三维建模深度与BIM模型深度，变电站施工图三维设计深度在可研、初设、施工图各阶段都有与BIM标准相比深度超标层面较广，且现有的GIM设计规范模型深度与属性细度、模型要点等规定，未与施工、运维环节实际应用相结合，导致设计模型无法直接在施工、运维环节中使用，需进行大量的修改完善，造成资源、成本浪费。

GIM作为标准的逻辑模型以及交互体系设计方案，其格式文件存储的数据包括：几何模型（*.mod）、几何模型组（*.phm）、物理模型（*.dev）、逻辑模型（*.sch）、组装模型（*.cbm）以及属性信息（*.fam），按照CBM、DEV、PHM、MOD四个目录结构进行存储，最终将所有的几何模型与属性信息进行极限压缩，通过解析释放上传至大数据平台。

根据全过程各设计阶段应用，可以直观体现三维设计的作用与效益，但根据现阶段GIM标准构建方法，特高压变电站的三维展示效果及结果输出受到硬件制约与效率制约等，为了更流畅的显示成果，充分将GIM模型与规划、施工、运维环节实际应用相结合，在明确全过程阶段设计需求的前提下，可以将模型进行优化处理，减少不必要的部件构建，减小模型体量，从而在Web端以及移动端都能轻松地支持大型复杂专业模型的浏览及工程模型的复用。

4小结

在满足设计应用需求的前提下，应轻量化处理GIM模型，减少冗余部件和属性信息，解决GIM模型体量大、移交及解析困难的问题，可重新制定一套属于特高压变电工程模型搭建的构建方法。该方法满足设计、施工、运维的需求关系，大量简化模型体量，提升三维成果使用效率，促进设计、施工、运维阶段的协同应用，以达到提高工程全生命周期管理水平的目的。