智能电网转向三维数字化的设计理念

“中国电网设计的设计手段在从原来的手工画图向二维设计过渡之后，如今正在向三维数字化设计转变。”中南电力设计院信息档案部主任吴刚告诉《中国电子报》记者。吴刚显然对中国电网的这种转变感到非常欣慰，同时记者也从谈话中感觉到这种转变的迫切性。

从设计抓起

对于智能电网，不同的国家关注的侧面不同，不同的发展周期又有不同的发展重点。在中国，国家电网公司提出的“坚强智能电网”更强调以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的统一坚强智能电网;在美国，则更强调配电网络的自动化和智能化。欧特克公司技术总监Geoff Zeiss就表示，为了减少电力不足或电力中断的停工时间，美国的电力企业正在安装智能网络管理硬件和软件，增建网络备援，对它们的配电网络进行自动化。其目标是让配电网络具备足够的智能，从而能够隔离问题设备，重新进行自我配置，以降低受影响客户的数量，并缩短找出和修理故障设备所需的时间。

图为电站三维信息模型

“无论哪一种智能电网，核心价值都强调了对于变化的管理和控制，差别只是这种管理和控制的对象是着眼于发电、输电还是配电。这就要求智能电网首先必须是数字化电网，通过数字化的传感器连接资产和设备，并建立集成了数据收集、整合和分析、决策系统的双向通信网络。这意味着要求对电网中的每一个元器件有控制、有描述，而这种要求，必须在电力系统的设计阶段就要予以充分考虑。”Bentley公司电力业务全球副总裁Arthur Sawall向《中国电子报》记者表示。

欧特克公司全球高级副总裁Amar Hanspal在今年的AU 2010大会上接受媒体采访时也表示，中国电力方面的基础设施若想要可持续发展或者说绿色化，智能的设计至关重要。比如说风机和电厂的储能设备、太阳能发电的电板、电网等等，都需要更智能化的设计。

三维数字化大势所趋

“作为智能电网的基础，70%的数据都产生在设计。因此，智能电网的建设，要从设计开始抓好。”吴刚强调。今年在荷兰阿姆斯特丹举行的2010 Be创新奖全球大会上，中南电力设计院着实风光了一回。通过武汉江夏500 kV变电站项目一举夺得公用事业输配网络领域的创新奖。在吴刚看来，项目之所以获奖最大的创新点就是全面实现了变电站设计流程的升级，即实现了工作流程从二维设计到三维设计的过渡。这种转变不仅实现了变电站空间的节省，同时还减少了项目所需的实际占地面积。“通过使用新的设计手段对开关场进行设计优化并依靠碰撞检测工具，有效地节省了1.7%至2.1%的占地面积。”吴刚说道。

据了解，电网数字化设计最大优势在于保证电网运维的数据的可获得性和准确性。例如，采用传统的手工设计，设计数据容易丢失，新建电网在运营四五十年后要进行升级时，难度就变得很大。采用数字化设计解决方案，可以保证数据的准确性、可靠性和完整性，从而也保证了电网的可持续发展。当然，设计上的损失，会随着工程的进展不断放大。只有实现了精确设计，才能实现精确建造。

如今，三维数字化设计正在帮助工程师、建筑师、设计师和建筑公司实现冲突检查和工程量估算等工作的自动化。如果与项目管理软件结合使用，则变成了四维和五维模型，它可以让建筑公司对整个施工过程建模，由此促进人员调度和材料交付。“随着越来越多的电力企业部署智能电网，它们不仅会将新技术用于重新设计现有变电站和设计新变电站，还会用于设计输电线路，帮助获得监管部门的批准;为扩建后的网络设计可再生发电厂和其他设施。”Geoff Zeiss补充道。

专家观点

中南电力设计院信息档案部主任吴刚

数字化移交面临挑战

为了电网的可持续发展以及运维更加方便，在电网设计中，必须保证电网全生命周期中数据的准确性，数据移交的完整性。例如，唯一数据源贯穿变电站工程全生命周期。中南电力设计院在±660kV青岛换流站设计项目中，就向业主国家电网进行了初步数字化移交。数字化移交可以将设计、建造数据准确地提交给业主，如果业主在应用时对换流站进行修改，还可以实时更新数据。而用传统手段进行移交的时候，很多数据需要靠手工来录入，不但耗时长，而且还容易出现人为误差。目前数字化移交在我国推行还面临几个难点。一是数据标准不统一。目前国家电网正在制定电网领域的编码标准，这将有效解决数据标准不统一的问题。二是数字化移交对设计提出了很高的要求——数字化移交的前提是数字化设计，而目前我国电网的数字化设计刚刚处于起步阶段。三是如何移交还需要认真构思一个既能与现有设计流程和软件工具结合，又方便将来业主运营维护的理想方案。