介绍
随着计算机软硬件技术的不断发展，我国输变电工程设计正经历着从二维时代向三维时代的发展转变。三维设计是设计方法的重大创新。三维设计已成为输变电工程行业设计的发展趋势。相关大型设计公司已逐步应用，中型公司也开始逐步探索。国家电网公司明确提出创新输变电工程三维设计，创新设计方法，提高工程设计质量和效率，推进“数字国家电网”建设。
输变电项目各种3D设计软件的选择摆在了设计者面前。所选软件要满足工作要求并完成满足项目数字化移交的标准3D设计结果的输出，最少需要哪些功能？
输变电工程3D设计软件的基本功能需要满足工程设计的要求。本文根据Q/GDW 11811-2018整理，主要介绍专业3D设计、协同设计、输入输出、流程管理、自动验证等功能的具体要求。下面介绍的软件功能是基本功能，设计单位选用的软件工具一般需要超过这个要求。同时，我们全面分析3D设计标准的制定，了解各软件企业的声音，并向大家展示相关软件在第一批数字化交接项目中的应用情况。总体分析不严谨。如果您有不同意见，可以留言。
01基本术语
三维设计：以工程信息和地理信息数据为基础，通过三维建模技术和数字协同设计技术的集成应用，完成输变电工程的三维可视化设计和信息集成。
软碰撞：当两个模型实体之间的距离不满足相关法规规定的安全防护要求，如电气安全间隙、操作空间、维修试验空间、运输通道、防火距离等时，发生非接触碰撞。
硬碰撞：实体模型之间的接触碰撞。
输变电工程三维设计模型：以输变电工程相关信息数据为基础，采用三维数字技术建立的工程信息集合。具有完整性、关联性、一致性、唯一性、可扩展性等特点，并满足可视化的要求，可以分析、编辑、绘制等工程全生命周期应用需求。三维设计模型包括物理模型和逻辑模型。
协同设计：在同一管理机制下，各专业按照规范要求，基于统一坐标系和计量单位，依托数据交互或三维设计平台，开展专业内、专业间、跨区域协作共同完成工程设计工作。
02一般软件要求
1）设计功能应符合相关国家、行业、企业标准和规范的要求。具有GB/T 25108规定的基本功能，满足GB/T 7408、GB/T 17278、GB/T 18784、GB/T 18784.2的相关要求。
注：主要软件规格名称为：
01：GB/T25108-2010 3D CAD软件功能规范
02：GB/T7408-2005数据元素和交换格式
03：GB/T17278-2009 数字地形图产品基本要求
04：GB/T18784-2002 CAD/CAM数据质量
05：GB/T18784.2-2005 CAD/CAM数据质量保证方法
2）架构应先进合理，应具有多专业协同设计、权限管理、校对管理功能，并应具有满足各专业业务需求的辅助设计功能。具有满足输变电工程三维设计要求的图形和数据处理能力，充分考虑计算机硬件和网络的发展水平。
3）相关计算和验证方法应经过第三方权威机构的认证或鉴定，以确保计算和验证结果的正确性。
4）。具有3D建模、专业计算、统计分析、数据管理等多种功能，可由不同的软件工具提供。具有检查3D设计输入数据完整性的功能。
5) 软件支持在设备/材料/设施模型上关联图纸和其他附件。工程量应在初步设计、施工图、竣工图设计阶段从输变电工程三维设计模型中提取。未建模的零件可以根据Q/GDW 11809确定的规则，通过各级预留的补充材料表来提取。
6）软件具有硬碰撞和软碰撞检测功能，并应具有动态碰撞检测功能，并提供检测报告、设计结果版本管理功能、历史记录查询功能。它具有加密机制，保证数据在存储和传输过程中的机密性。软件版本升级后，应具有向后兼容性。软件应满足图形操作方便的要求，并具有将基本图元构造的几何体沿轴平行拉伸，并链接相关图元进行调整的功能。软件应提供有利于技术和经济专业人员进行工程量统计计算的解决方案。
（此图由晨风科技提供）
03三维模型部分的基本要求
1、具有参数化建模功能，建立的模型应满足Q/GDW 11809的相关要求。
2、建立物理模型时，应具有建立自身及其子设备（部件）的几何模型及其属性信息的功能，并能够实现与逻辑模型的相应关联。
注：需遵循8项标准：
Q/GDW11809—2018输变电工程三维设计模型交互规范
Q/GDW 11810.1—2018 输变电工程三维设计与建模规范 第 1 部分：变电站（换流站） Q/GDW 11810.2—2018 输变电工程三维设计与建模规范 第 2 部分：架空输电线路
3、软件应具有模型库。模型库是开放的，可以链接外部模型库。
4、软件应具有输变电工程3D设计模型可视化浏览、数据查询、3D尺寸测量、平面剖面动态剖切、相关图纸查询等功能。
5、软件应具有对3D模型进行贴图、添加纹理等编辑功能。
6、软件可根据模型中的属性，按照GB/T51061、Q/GDW11600.1、Q/GDW11600.2的规则，自动完成电网工程标识系统编码和材料编码。
注：应遵循的主要规格名称为：
GB/T 51061-2014 电网工程标识系统编码规范
Q/GDW 11600.1 输变电工程数字化设计编码应用指南第1部分：输变电工程
Q/GDW11600.2—2016 1 输变电工程数字化设计编码应用导则第2部分：线路工程
7、能够发布符合国家电网有限公司相关标准要求的3D模型，并能够无损接收符合国家电网有限公司相关标准要求的3D模型，并满足可编辑性要求。
特别强调：不拥有知识产权的模型库不允许与软件一起打包销售。在符合相关法律法规的前提下，可以进行连接。
道恒SLW3D详细模型
阐明
电网公司信息通信部自2011年起开始制定三维电网模型系列标准，2012年至2015年先后发布了《Q/GDW 1795-2013三维电网模型通则》 《电网设备多维建模》和Q/GDW 11181系列标准。包括变电站（换流站）、输电线路、公用设施、监控装置等各种电网设备设施。 Q/GDW 1795和Q/GDW 11181系列三维模型建模标准主要是针对已建工程逆向建模（包括激光扫描、摄影测量、基于图纸建模）的模型要求。关键点是确定模型的外观与实物是否一致以及表现是否逼真。例如，“精细模型要求每一个凹凸结构都能清晰观察到”，“标准模型要求物体的长、宽、高等任意尺寸的变化大于相应的尺寸”。整体结构10%细节”、“材质、纹理要与实物一致”等等。在激光扫描、摄影测量、绘图建模为主要建模手段的历史条件下，上述要求非常明确和详细，对规范建模工作起到了重要作用。
2017年，公司提出进行三维设计，并强调要采用正向设计流程，这与以往的建模方法有本质的区别。在3D设计阶段建立3D模型时，除了满足交接后运营阶段的显示、数据采集、处理和编辑等要求外，更重要的是通过同一过程中的专业协作来提高设计效率和设计质量。模型空间。基于上述需求，三维设计阶段构建的模型具有以下特点：一是为了提高运行速度、便于协同设计，模型设计满足电气距离等各种接口的需求验证、土建、运输检验阶段的功能应用。简单化，不注重质感、材质等观感要求；二是包含参数属性等结构化数据信息，便于工程量统计、分析计算、运行后检查输入智能管控系统；第三，所有模型仅以实物为参考。从功能部件的角度表达满足要求的空间占用和关键尺寸，是一个完整的、规范的要求。 8个三维设计标准中，Q/GDW 11798、Q/GDW 11809、Q/GDW 11810、Q/GDW 11811等输变电工程三维设计标准主要针对工程设计阶段，从模型格式、建模深度、属性信息等方面对输变电工程三维设计模型提出了建模要求。后续型号应用应采用Q/GDW 1795和Q/GDW 11181系列标准。
注：未来遵循的主要规格名称为：
Q_GDW1795-2013三维电网建模通则
Q/GDW 11798.1—2017输变电工程三维设计技术导则第1部分：变电站（换流站）
Q/GDW 11810.2—2018 输变电工程三维设计与建模规范第2部分：架空输电线路
04 地理信息数据管理基本要求
软件具有基础地理信息数据、电网专题数据、电网空间数据、输电线路通道数据、工程测量数据管理等功能。
电网专题数据管理包括风、结冰、污染、地震、疾驰、雷害、鸟害等分区数据。
电网空间数据管理包括各类发电厂（场）站、线路、变电站、换流站、开关站、串补站等数据。
输电线路通道数据管理功能包括线路通道范围内的重要规划区、环境敏感点、矿厂区、跨跨、通道清理等数据。
05 变电站3D设计软件功能基本要求
1. 初级电气设计
该软件具有电气主接线设计功能。主要接线图应通过调用设备图形符号来快速完成。主要接线元件应有数据信息。带有数据信息的主接线应与三维布局模型保持对应关系，实现设备参数的联动。更新。具有车站电源系统设计功能，完成车站电源系统设计。
拥有三维图形平台，可完成原理布线设计和实体建模钢结构三维设计软件，可在三维视觉环境下进行电气设备的三维布局设计；基于变电站工程三维设计模型，提取平面和剖面，快速完成材料标注、尺寸标注和材料统计。
该软件具有三维导线及配件排列功能钢结构三维设计软件，根据导线规格完成金具的选择。
具有电缆系统设计功能，完成电缆通道布置设计、敷设剖面、电缆库存、材料统计。应具有路径优化和电缆敷设分层功能。具有自动电缆敷设功能。
具有设备接地设计功能。应实现地线与设备本体的连接，实现接地引下线与主接地网、环形接地母线的连接。可自动计数地线、铜排、铜绞线等材料。
具有防雷设计功能，可基于三维设计模型进行三维防雷验证。
软件具有软碰撞检查功能，可完成电气安全间隙验证、运输、安装、维护空间验证。
该软件具有灯光设计功能。
2.电气二级专业
该软件具有二次系统设计功能，可以绘制电气原理图和访问接线信息。应自动生成终端图、光缆连接图、虚拟环路、网络结构示意图、线缆库存、光缆布线表和设备材料清单等。
具有二次设备布局设计功能，在三维可视化环境下完成二次设备的建模和布局。具有全站交直流负荷统计功能。
3.土木工程专业
1）总图设计
3D变电站设计软件应具备以下通用绘图设计功能：
a) 软件具有场地平整设计功能，可根据工程地理信息系统数据快速完成场地平整设计和土方量计算（自动计算开挖、填方量）；
b) 软件具有根据变电站场地平整设计结果生成数字高程模型的功能；
c) 软件具有站区布局设计功能，可实现站区、道路、围墙、闸门、电缆沟、地下管线、支架、支护结构等设施的参数化建模和布局，并可根据站区总体布局方案提取总体布局方案。在模型、竖向布置图、土方平衡图上，实现工程量统计。
2）建筑设计
3D变电站设计软件应具有以下建筑设计功能：
a) 软件具有参数化建模功能，可快速建立建筑物三维布局模型；
b) 软件具有绘图功能，可根据模型提取专业的建筑物、构筑物纵横剖面图，并生成材质表；
c) 软件具有建筑和结构构件库，应包括墙、门、窗、梁、板、柱等构件。建筑和结构构件库应该是可扩展的。
d) 软件具有软碰撞检查功能，可完成消防安全间隙验证、运输、安装、维护空间验证。
3）结构设计
3D变电站设计软件应具有以下结构设计功能：
a) 软件应具有参数化建模功能，实现结构（如框架、防火墙、设备基础等）的布局设计；
b) 软件具有绘图功能，可以根据结构模型提取与结构布置相关的图纸，并生成材料清单；
c) 软件具有符合国家规范要求的钢材库，且钢材库应具有可扩展性。
4) 液压、暖通、消防部件
3D变电站设计软件应具有以下水力、暖通空调和消防设计功能：
a) 软件具有参数化建模功能，实现全站水力、暖通、消防设计；
b) 软件具有绘图功能，可根据水工、暖通、消防设施模型提取布置图并生成材料表；
c) 软件具有符合国家规范要求的管件库，且管件库应具有可扩展性。
STD数字化立体变电站设计平台
06 线3D设计软件基本功能要求
1.测量专业
软件具有加载工程测量各种专业数据的功能。具有基于数字地面高程模型生成线路三维场景的功能。软件具有特征映射功能，包括各种特征的添加、删除、修改、查询、定位等。具有三维空间测量距离的功能。具有线路平面图剖面图、塔基地形图、塔基剖面图等生成和编辑功能，具有多段测绘数据拼接拼接功能。具有根据工程测量数据对数字地面高程模型进行修正的功能。
2.电气专业
软件具有路径规划、多路径方案比较以及三维场景选线定位功能（含手动或自动排序功能），并具有生成线路路径图的功能。具有输电线路通道内信息统计功能，包括重要规划区、环境敏感点、矿厂区、跨跨、通道清理数据，并具有房屋拆迁方案、森林采伐等图纸生成功能计划。软件具有计算并显示不同工况下三维场景中导体、地线（包括OPGW等）、绝缘子串的空间姿态的功能；具有三维场景进行电气间隙验证的功能，包括线路之间的距离、线路与跨跨之间的距离、线路与地面、线路与非带电设施等，并提供检查结果报告。具有进出线档位三维设计功能。具有分叉线和π布线设计的功能。
具有跳线设计功能，包括软跳、硬跳、旁路跳等。具有绝缘子串三维设计功能，设计结果可生成拟合装配图。可具有接地装置三维设计功能。具有链接3D设计场景和2D设计视图的功能。
3.结构专业
提供杆塔模块化3D建模功能。具有基于塔体三维模型分析计算内力的功能。具有三维长短腿、不等高基础优化配置功能。具有根据基础折减设计结果生成塔基础周围数字高程模型的功能。应该具有生成基本3D模型的功能。应具有复杂节点、复杂结构的三维碰撞验证功能，并提供检测结果报告。
道横输电线路3D设计平台
07 协同设计与数字切换功能需求
1.协同设计功能
软件具有多专业协同设计功能，可实现专业内和专业间的并行协同设计，包括原理布线设计协同、三维布局设计协同，并可实现远程协同和跨设计单位协同。
设计单位之间的协作应遵循 Q/GDW 11809、Q/GDW 11810.1、Q/GDW 11810.2。
注：应遵循的主要规格名称为：
Q/GDW11809—2018输变电工程三维设计模型交互规范
Q/GDW11810.1-018 输变电工程三维设计建模规范 第1部分：变电站（换流站）
Q/GDW 11810.2—2018 输变电工程三维设计与建模规范第2部分：架空输电线路
具有在线同步协作和离线异步协作功能。具有协同管理功能，可以统一存储和管理各专业的设计数据和文件，并具有权限管理机制，保证数据的唯一性和安全性。具有资助数据发布功能，可支持各专业采用发布的形式进行数据级协同设计，并可实时发布校对的设计数据，供相关专业使用。主接线协同设计功能应实现一次电气、二次电气、供水、暖通等专业之间设计数据和计算数据的交互。三维布局协同设计功能应实现专业人员之间空间占用信息和计算数据的交互。可以实现相关专业之间模型和数据的同步引用。具有软、硬碰撞检测功能，并提供检测结果报告。
基于电网地理信息数据，变电站设计专业（单位）和输电线路设计专业（单位）进行协同设计。
2.数字切换功能
该软件具有数字切换功能，可以生成符合国家电网公司相关标准的数字切换数据包。在生成数字切换数据包之前，可以按照国家电网公司的相关标准对切换数据进行一致性检查。检查通过后才能生成数字切换数据包。
国药平台
08如何选择软件
1：参与输变电工程三维设计相关标准编制的软件企业数量
软件企业参与制定8项标准
参与编辑
北京道恒时代科技有限公司
6 项目
北京洛斯达数字遥感技术有限公司
5 项目
北京博超时代软件有限公司
4 项目
本特利软件（北京）有限公司
2 件
欧特克软件（中国）有限公司
2 件
八家标准软件企业参与情况如下：
（1）Q/GDW 11798.1—2017《输变电工程三维设计技术导则第1部分：变电站（换流站）》无软件公司参与。
（2）Q/GDW 11798.2-2018《输变电工程三维设计技术导则第2部分：架空输电线路》
参与软件企业：北京道恒时代科技有限公司、北京洛斯达数字遥感技术有限公司
（3）Q/GDW 11809-2018输变电工程三维设计模型交互规范
参与软件企业：北京洛斯达数字遥感技术有限公司、北京博超时代软件有限公司、北京道恒时代科技有限公司、BENTLEY软件（北京）有限公司、Autodesk软件（中国）有限公司
（4）Q/GDW 11810.1—2018输变电工程三维设计与建模规范第1部分：变电站（换流站）
没有软件公司参与其中。
（5）Q/GDW 11810.2—2018输变电工程三维设计与建模规范第2部分：架空输电线路
参与软件企业：北京道恒时代科技有限公司、北京洛斯达数字遥感技术有限公司、北京博超时代软件有限公司。
（6）Q/GDW 11811-2018输变电工程三维设计软件基本功能规范
参与软件企业：北京道恒时代科技有限公司、BENTLEY软件（北京）有限公司、北京罗斯塔数字遥感技术有限公司、北京博超时代软件有限公司、Autodesk软件（中国）有限公司
（7）Q/GDW 11812.1—2018《输变电工程数字化交接技术指南》第1部分：变电站（换流站）
参与软件企业：北京博超时代软件有限公司、北京道恒时代科技有限公司
（8）Q/GDW 11812.2—2018《输变电工程数字化交接技术指南》第2部分：架空输电线路
参与软件企业：北京道恒时代科技有限公司、京杭遥感技术（杭州）有限公司（杭州洛斯达）
2：具体软件厂商
（稍后我们会发推文介绍各软件厂商的产品）
传动设计领域：
主流软件：北京道恒时代科技有限公司输电线路3D设计平台系列
其他新进入者包括：博超、电工所、Rostar、百合
变电站设计领域：
主流软件：北京博超时代软件有限公司STD、BENTLEY软件（北京）有限公司分站
其他新进入者包括：道恒（收购鹏宇城变电站设计软件无形资产）、上海金衢、上海蓝色星球。
注：国内变电软件企业大多采用Autodesk Revit平台进行二次开发。
GIS平台领域：
北京洛斯达数字遥感技术有限公司
北京恒华伟业科技有限公司
厦门易力吉奥信息技术有限公司
北京国元新天地信息技术有限公司
目前国家电网数字化交接采用的是北京国元新天地信息技术有限公司的EV-GLOBE。
3：具体项目中的应用
注：所选数据为国家电网公司第一批启动的数字化交接项目清单——电网工程数字化管理平台。
相关软件公司完成的线路项目3D设计项目数量如下：
相关软件公司完成的变电站项目3D设计项目数量如下：
统计结果：
主流动力传输软件：72.2％选择Daoheng。
主流电源转换软件：60.7％选择Bochao，32.1％选择Bentley。
