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针对现阶段智能变电站二次系统数字化设计中三维模型开发时间长、扩展性差以及应用范围有限等问题,通过对智能变电站二次系统多个核心模型文件应用分析,提出了基于扩展模型的三维装配技术。该方法在设计过程中充分考虑了一次设备与二次设备的关联,逻辑回路与实回路的映射,通过运用标准族库技术、文件解析技术以及自动成图技术,实现三维模型实物与逻辑关系的耦合,最后以实际220kV智能变电站为试点,实现了三维模型在二次系统仿真分析、在线监测和故障诊断中的应用,证明了该技术可有效提升二次系统三维设计和运维检修效率。