0 引言

近年来，信息技术在电力行业的应用日益广泛，已经扩展到电力工程项目的规划、设计、施工、运维等阶段。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术受到了工程建设各行业的高度关注，建筑信息模型技术的应用可大大提高工程建设管理的精细化水平，提升工程项目建设品质及建设效率^[1-2]。

电力工程建设管理与建筑行业在建造方式、管理控制内容、生产组织流程等方面有很多相似之处^[3-4]。输变电工程项目管理是电力工程建设的重要组成部分，包头供电局基于电力工程建设的全寿命周期^[5]，根据工程建设实际需求及特性，编制了适用于输变电工程项目管理的电力工程信息模型建立标准和规范，并基于BIM技术创建了土右山格架220 kV变电站电力工程信息模型及其构件资源库，以便在项目建设管理中方便、有效地获取模型和内嵌在模型中的各类信息，实现输变电工程项目管理的信息化和智能化^[6]。

1 输变电工程项目管理中存在的不足

随着我国电网的快速发展，输变电工程项目管理需求日益多样化^[7-8]，但输变电工程项目管理模式仍采用传统模式，项目管理单位的信息化工作基本停留在管理信息化和技术信息化相互孤立的阶段，导致输变电工程项目管理的工作效率低^[9-11]，主要表现在以下方面。

（1）目前输变电工程项目模型创建没有统一的规范，不能确保模型的统一与标准化，不利于模型管理与流转。

（2）同类项目模型创建时，由于缺少标准的构件资源库，需要重新建模，导致建模时间长，项目成本增加。

（3）模型参建单位各部门缺少可视化的智慧工地建设管理平台，无法实现输变电项目管控的可视化和智能化。

2 输变电工程信息模型的建模标准及模型概况 2.1 建模标准 2.1.1 模型标准

结合输变电工程项目在进度控制、质量管理、安全管理中的需求，制订了工程信息模型标准，以指导电力工程信息模型的建立。

模型标准包含总则、术语、标准概述、建模标准、交付标准、验收标准、资源标准及附表。其中，模型标准的核心部分为建模标准和交付标准。建模标准从模型的层级划分、组织等创建行为进行规范，主要依据变电站系统进行分类，分为电气系统、站用变系统、给排水系统、附属系统、建（构）筑物系统；交付标准对各系统模型的深度和模型的主要内容进行阐述，主要包含各系统构件中的信息粒度等级和建模精度。

2.1.2 构件资源库标准

针对输变电工程项目对族库的需求，基于Autodesk Revit软件，制订了工程信息模型构件资源库标准，适用于输变电工程项目电力工程信息模型。构件资源库标准包含总则、术语、基本规定、构件创建总要求、命名规定、构件族制作规定、基本构件创建要求、设备构件创建要求、设施构件创建要求、材料构件创建要求和资源标准。主要对以下几方面进行规定。

（1）规定了设计阶段应具备的构件深度要求，主要包含构件建模精度要求和信息粒度要求。对于施工阶段与运维阶段构件应具备的深度，参照输变电工程信息模型建模标准，结合项目实际需求进行添加。

（2）从模型构件分类、构件创建流程、创建样板选择、命名规范进行规定，并对设备构件、设施构件、材料构件中包含的构件模型创建标准进行逐一详细规定。

（3）对构件库（族库）的分类架构、命名规则、制作过程、验收标准及使用说明进行规定，确保了构件库（族库）的标准性、扩展性、统一性和易用性。

2.2 模型概况 2.2.1 模型组成

基于BIM，以输变电工程信息模型建模标准和构件资源库标准为指导，建立了土右山格架220 kV变电站项目三维工程模型（效果图见图 1），具体由以下几部分组成。

（1）变电站项目周边地形、地貌、对外交通；

（2）项目施工时的临建设施及施工图总平场地布置；

（3）项目主体工程模型，包括：场地、主控通信楼、10 kV配电装置室、消防泡沫间、门卫室、基础工程（属性描述）、隐蔽工程（大型基坑开挖、消防管道、生活污水处理、电缆沟）；

（4）项目变电站设备模型，包括：进线区和出线区设备布置、变电区设备布置、电容设备布置、其他设备布置模型。

2.2.2 构件资源库

以构件资源库标准为指导，将构件的属性信息内嵌至土右山格架220 kV变电站项目三维工程模型中。例如，油浸式变压器的三维模型中包含容量，额定频率，高、中、低压侧容量，高、中、低压侧电压等属性信息。几何模型和属性信息的创建及设置根据实际需求，以适用性为原则，分为不同模型深度等级和信息粒度，避免了族文件的过度精细导致的成本增加。

土右山格架220 kV变电站项目构件资源库包含设备类构件和土建类构件。

设备类构件包括：主变压器、电压互感器、避雷器、支柱绝缘子、悬式绝缘子、引线门型架、母线、导线、各类线夹、电抗器、电容器、开关柜、电缆、站用变、穿墙套管、断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器等构件。

土建类构件包括：门、窗、室外散水、安全防护围挡、标识构件、电动大门、爬梯、消防罐、落水管、主变压器构架柱、设备支架等构件。

3 应用效果 3.1 实现了变电站建设进度质量的可视化管理

将土右山格架220 kV变电站的三维工程模型导入综合管控平台，在综合管控平台中实现了以模型为载体的可视化智慧工地建设管理功能。

通过三维工程模型可以查看土右山格架220 kV变电站的全貌（见图 2）；查看工程当前的建设状态，如图 3所示（用不同颜色表示工程当前的未建、在建、已完已验、已完未验）；还可以查看工程进度、质量、工程量、现场问题，以及工程进度预警、质量预警、安全预警、工程问题等（见图 4）。

3.2 提升了同类项目模型创建的效率

由于乌海苏海图变电站与土右山格架变电站构件相似度很高，因此在乌海苏海图项目建设过程中，应用现有的构件资源库，构建的模型如图 4所示。对于完全相同的构件，例如安防系统、火灾报警系统、围墙、门窗、灯具、开关等，可以直接利用；对于变压器等不完全相同的构件，不需要重新建模，只需适当改变形状和参数即可使用。在土右山格架变电站建模过程中，从调研工程图纸及相关资料、勘测现场，到模型搭建，共用时3个月，而乌海苏海图变电站用时只有1个月。构件资源库的建立提高了模型构件复用率，节约了建模时间，降低了成本，提升了乌海苏海图项目模型创建的效率。

4 结语

作为信息化技术在电力行业的一种应用形式，电力工程信息模型技术是支撑和保障输变电工程项目管理实现智慧化的基础。针对目前输变电工程项目管理中存在的问题，包头供电局制订了电力工程信息模型建模标准和构件资源库标准，并基于BIM创建了土右山格架220 kV变电站项目的三维工程模型和构件资源库，将三维工程模型导入综合管控平台，在综合管控平台中实现以模型为载体的可视化智慧工地建设管理功能。在未来的应用中，电力工程信息模型将结合综合管控平台，为输变电工程项目全寿命周期管理提供优化服务，进一步提升项目管理质量、工作效率和科学管理水平。