智能電網(wǎng)轉(zhuǎn)向三維數(shù)字化的設(shè)計理念

“中國電網(wǎng)設(shè)計的設(shè)計手段在從原來的手工畫圖向二維設(shè)計過渡之后，如今正在向三維數(shù)字化設(shè)計轉(zhuǎn)變?！敝心想娏υO(shè)計院信息檔案部主任吳剛告訴《中國電子報》記者。吳剛顯然對中國電網(wǎng)的這種轉(zhuǎn)變感到非常欣慰，同時記者也從談話中感覺到這種轉(zhuǎn)變的迫切性。

從設(shè)計抓起

對于智能電網(wǎng)，不同的國家關(guān)注的側(cè)面不同，不同的發(fā)展周期又有不同的發(fā)展重點。在中國，國家電網(wǎng)公司提出的“堅強智能電網(wǎng)”更強調(diào)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展具有信息化、數(shù)字化、自動化、互動化特征的統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng);在美國，則更強調(diào)配電網(wǎng)絡(luò)的自動化和智能化。歐特克公司技術(shù)總監(jiān)Geoff Zeiss就表示，為了減少電力不足或電力中斷的停工時間，美國的電力企業(yè)正在安裝智能網(wǎng)絡(luò)管理硬件和軟件，增建網(wǎng)絡(luò)備援，對它們的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動化。其目標(biāo)是讓配電網(wǎng)絡(luò)具備足夠的智能，從而能夠隔離問題設(shè)備，重新進(jìn)行自我配置，以降低受影響客戶的數(shù)量，并縮短找出和修理故障設(shè)備所需的時間。

圖為電站三維信息模型

“無論哪一種智能電網(wǎng)，核心價值都強調(diào)了對于變化的管理和控制，差別只是這種管理和控制的對象是著眼于發(fā)電、輸電還是配電。這就要求智能電網(wǎng)首先必須是數(shù)字化電網(wǎng)，通過數(shù)字化的傳感器連接資產(chǎn)和設(shè)備，并建立集成了數(shù)據(jù)收集、整合和分析、決策系統(tǒng)的雙向通信網(wǎng)絡(luò)。這意味著要求對電網(wǎng)中的每一個元器件有控制、有描述，而這種要求，必須在電力系統(tǒng)的設(shè)計階段就要予以充分考慮?！盉entley公司電力業(yè)務(wù)全球副總裁Arthur Sawall向《中國電子報》記者表示。

歐特克公司全球高級副總裁Amar Hanspal在今年的AU 2010大會上接受媒體采訪時也表示，中國電力方面的基礎(chǔ)設(shè)施若想要可持續(xù)發(fā)展或者說綠色化，智能的設(shè)計至關(guān)重要。比如說風(fēng)機和電廠的儲能設(shè)備、太陽能發(fā)電的電板、電網(wǎng)等等，都需要更智能化的設(shè)計。

三維數(shù)字化大勢所趨

“作為智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，70%的數(shù)據(jù)都產(chǎn)生在設(shè)計。因此，智能電網(wǎng)的建設(shè)，要從設(shè)計開始抓好?！眳莿倧娬{(diào)。今年在荷蘭阿姆斯特丹舉行的2010 Be創(chuàng)新獎全球大會上，中南電力設(shè)計院著實風(fēng)光了一回。通過武漢江夏500 kV變電站項目一舉奪得公用事業(yè)輸配網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的創(chuàng)新獎。在吳剛看來，項目之所以獲獎最大的創(chuàng)新點就是全面實現(xiàn)了變電站設(shè)計流程的升級，即實現(xiàn)了工作流程從二維設(shè)計到三維設(shè)計的過渡。這種轉(zhuǎn)變不僅實現(xiàn)了變電站空間的節(jié)省，同時還減少了項目所需的實際占地面積。“通過使用新的設(shè)計手段對開關(guān)場進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化并依靠碰撞檢測工具，有效地節(jié)省了1.7%至2.1%的占地面積?！眳莿傉f道。

據(jù)了解，電網(wǎng)數(shù)字化設(shè)計最大優(yōu)勢在于保證電網(wǎng)運維的數(shù)據(jù)的可獲得性和準(zhǔn)確性。例如，采用傳統(tǒng)的手工設(shè)計，設(shè)計數(shù)據(jù)容易丟失，新建電網(wǎng)在運營四五十年后要進(jìn)行升級時，難度就變得很大。采用數(shù)字化設(shè)計解決方案，可以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性和完整性，從而也保證了電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)然，設(shè)計上的損失，會隨著工程的進(jìn)展不斷放大。只有實現(xiàn)了精確設(shè)計，才能實現(xiàn)精確建造。

如今，三維數(shù)字化設(shè)計正在幫助工程師、建筑師、設(shè)計師和建筑公司實現(xiàn)沖突檢查和工程量估算等工作的自動化。如果與項目管理軟件結(jié)合使用，則變成了四維和五維模型，它可以讓建筑公司對整個施工過程建模，由此促進(jìn)人員調(diào)度和材料交付。“隨著越來越多的電力企業(yè)部署智能電網(wǎng)，它們不僅會將新技術(shù)用于重新設(shè)計現(xiàn)有變電站和設(shè)計新變電站，還會用于設(shè)計輸電線路，幫助獲得監(jiān)管部門的批準(zhǔn);為擴建后的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計可再生發(fā)電廠和其他設(shè)施?！盙eoff Zeiss補充道。

專家觀點

中南電力設(shè)計院信息檔案部主任吳剛

數(shù)字化移交面臨挑戰(zhàn)

為了電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展以及運維更加方便，在電網(wǎng)設(shè)計中，必須保證電網(wǎng)全生命周期中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)移交的完整性。例如，唯一數(shù)據(jù)源貫穿變電站工程全生命周期。中南電力設(shè)計院在±660kV青島換流站設(shè)計項目中，就向業(yè)主國家電網(wǎng)進(jìn)行了初步數(shù)字化移交。數(shù)字化移交可以將設(shè)計、建造數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地提交給業(yè)主，如果業(yè)主在應(yīng)用時對換流站進(jìn)行修改，還可以實時更新數(shù)據(jù)。而用傳統(tǒng)手段進(jìn)行移交的時候，很多數(shù)據(jù)需要靠手工來錄入，不但耗時長，而且還容易出現(xiàn)人為誤差。目前數(shù)字化移交在我國推行還面臨幾個難點。一是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。目前國家電網(wǎng)正在制定電網(wǎng)領(lǐng)域的編碼標(biāo)準(zhǔn)，這將有效解決數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題。二是數(shù)字化移交對設(shè)計提出了很高的要求——數(shù)字化移交的前提是數(shù)字化設(shè)計，而目前我國電網(wǎng)的數(shù)字化設(shè)計剛剛處于起步階段。三是如何移交還需要認(rèn)真構(gòu)思一個既能與現(xiàn)有設(shè)計流程和軟件工具結(jié)合，又方便將來業(yè)主運營維護的理想方案。