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变电站数字化设计管理平台的建设及推广研究

发表时间：2020/11/4 来源：《基层建设》2020年第21期作者：王春丽张扬

[导读] 摘要：为了顺应时代的发展，满足数字化变电站和智能电网对变电站设计上的需求，进一步提升新时期变电站的设计质量和效率，建设和推广变电站数字化设计管理平台是目前我国电力行业重点关注的课题。

        1.国网福建省电力有限公司经济技术研究院福建省福州市 350012；
        2.福建技师学院福建省福州市 350012
        摘要：为了顺应时代的发展，满足数字化变电站和智能电网对变电站设计上的需求，进一步提升新时期变电站的设计质量和效率，建设和推广变电站数字化设计管理平台是目前我国电力行业重点关注的课题。本文将简要阐述变电站数字化设计及其应用优势，探索数字化设计管理平台的建设和推广策略，以期促进我国电力行业的健康发展。
        关键词：变电站；数字化设计；管理平台；建设方法
        变电站数字化设计充分利用了互联网、计算机、3D建模等技术的技术优势，具有设计模型生动、计算校核便捷、设计事故率低等显著特点。在信息化时代背景下，探索变电站数字化设计管理平台的建设及推广策略，对于提升我国电力设施建设水平，促进电力行业发展具有至关重要的意义。
        一、变电站数字化设计及其应用优势
        变电站数字化设计指的是改变传统变电站设计模式，将互联网技术、计算机技术、信息化建模技术整合应用于整个设计过程的新时代设计模式。其以数字化表达为核心，通过设计过程智能化、分项信息集成化、设计环节协同化、设计平台一体化、应用成果全程化、设计成果可视化等策略，形成了包含工程过程信息、设计对象数据等内容的数字化成果。设计阶段是变电站各项数据产生的起点，而数据的产生机制会对变电站全生命周期数字化应用水平产生直接影响，因此，数字化设计对于工程生命周期具有重要的价值。
        数字化设计兼具信息技术和三维建模技术的优势，能够使设计过程更加科学、更加直观。利用数字化设计技术进行变电站设计，通过具象化、形象化的视觉效果，直观地展示出设计方案，从而有效避免因平面设计图纸不直观而导致的诸多问题。例如：可以直接在数字化设计模型中校验安全距离、模拟碰撞测试、计算相关数据，从而在提升设计质量的同时，弥补传统平面设计模式中存在的弊端，进而确定出最科学、最合理的的设计方案。可见，相较于变电站传统设计模式，数字化设计具有提升设计效率、提高设计质量、降低人工成本、提升经济效益等优势。
        二、数字化设计管理平台的搭建及推广
        （一）数字化设计管理平台基础构建
        数字化设计管理平台基础构建可分为数字建模、主接线设计、设备编码、总图设计四个主要环节。
        数字建模指的是，结合预先设定好的设计参数，通过专业的计算机建模软件，创建出符合参数要求的三维仿真模型。相较于传统二维图纸模型，该数字化模型能够将设计效果更逼真、更细腻的呈现出来，使用户能够更加准确的把握设计方案，为设计方案的优化和确定奠定良好基础。
        当工程设备库建立完毕后，就可以进入到工程设计阶段，而主接线设计则是该阶段最主要的工作之一，对于数字化管理平台的搭建具有重要意义。现阶段常见的主接线设计方式有以下两种：一种是对经典方案或典型回路设计进行优化和调整；另一种是利用计算机进行参数化设计。上述设计方式中，参数化设计具有更好的灵活性，设计人员只需要输入预期的变压器台数、接线方式以及电压等级，计算机便可根据输入数据自动生成一套科学的主接线方案。
        设备编码的意义在于：促进相关信息的共享、确保电网运行过程中各项数据信息具有可识别性、提升数字化管理水平。因此，在变电站数字化管理平台设计与搭建过程中，要对涉及到的主要设备实施数字化编码协同设计。由于，变电站的设计是在多个专业技术团队相互配合下完成的，因此，设备编码也需要在同一平台下进行协同设计，在设计过程中需要注意“创建协同工作空间”、“合理进行人员安排”、“明确职责与权限”三点工作原则。
        总图设计是以数字化地形图为基础进行的设计活动。其设计流程为：将数字化地形图导入计算机中，结合地形图利用专业测算软件计算出工程场地平整以及施工土方量，在此基础上再进行工程总图设计。当完成总图设计后，一方面要将设计成果导入到数字化设计管理平台工程数据库中，以便随时调用和修改；另一方面要结合总图设计成果，进行各个配电设备区域的设计[1]。
        （二）变电站数字化设计管理平台功能的完善路径
        就配电装置设计而言，可以直接套用计算机直接生成的主接线设计成果，从而实现自动获取同路信息、间隔信息、设备信息的功能需求，利于轴网设计工作的开展。

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结合轴网设计成果，可以明确配电装置的布设位置，并根据支架高度、相间距离、设备类型等实际信息，实现配电装置的自动布置。
        就土建施工设计而言，其主要包含总图、结构、建筑、水暖四个核心设计内容。在变电站数字化设计过程中，不同分项设计团队，既可以在创设的协同工作空间内进行方案设计，也可以结合专业设计软件，开展设计方案的校核与计算工作。当土建施工设计完毕后，需要通过变电站数字化设计管理平台将实际成果上传，为其他环节设计提供技术资料。
        就计算校核而言，结合上述过程获得的变电站数字化设计成果，人们能够更加快速、直观、系统地获取到与变电设备有关的空间信息和属性信息，从而显著提升计算校核的效率。例如：“安全距离数字化设计成果”能够准确、形象地便显出不同设备模型之间的空间位置关系，相较于2D模型，计算校核更加精准、更加高效。在环境复杂、设备众多、空间狭小的情况下，上述优势更加明显，能够显著减少设计事故的发生。
        就成果输出而言，在完成变电站数字化设计后，能够直接获得到许多高价值的设计成果，如：全站三维设计模型、工程土方计算表、主接线设计方案、设计总图（包含土建和电气方向）、重要工艺节点图、材料汇总表、计算校核书、安全净距校核及碰撞试验报告等。这些基于互联网技术、计算机技术、信息化建模技术所得到的附属性设计成果对于变电站的建设与后期运用具有重要的意义[2]。
        （三）变电站数字化设计管理平台评价方法的选择
        想要寻找到变电站数字化设计管理平台合适的评价方法，就必须要明确评价工作的特点，结合其具体特点选择恰当的评价方式。首先，评价工作具有内容众多、覆盖面广的特点。数字化设计管理平台包含了参与工程的各个专业，从项目初期设计到总设计图制定再到各设计环节数字化都包含于平台的功能范围内。因此，在进行评价时，应采用全面的分析方法，实现分层化、多指标化的系统分析和综合评价。其次，很多功能缺乏直接性评价标准。数字化设计管理平台中有很多不能进行定量评价的功能，只能凭借使用者的主观感受进行评判，这就需要在评价时能够将非定量事件转化为可定量分析的评价标准。最后，各功能之间无法平行比较。从实际设计过程上看，数字化设计管理平台中不同功能的重要性存在明显的差异，很多作用重大或经常使用的功能显然更受使用者的重视，因此，在进行评价时，需要结合功能的重要性和使用频率进行差异性评价[3]。
        （四）变电站数字化设计管理平台的推广方向
        在未来，变电站数字化设计管理平台将朝着集成化、远程控制化的方向发展和推广。
        由上文可知，良好的协同环境对于变电站数字化设计具有十分重要的作用。而高度集成化的设计管理平台，能够为人们创造更好的协同工作环境，使设计工作能够高效、安全地开展下去，同时为管理工作提供了便利条件。通过高度集成化的设计管理平台，领导能够实时了解项目设计的进展情况；各专业设计人员能够快速进行数据交换和信息共享；内业人员能够快速完成工程信息的收集、整理、建档与保存。
        伴随着互联网技术和遥感技术的快速发展，远程控制化也是变电站数字化设计管理平台发展必然趋势。基于前沿性的信息技术手段，调控中心可以实现远程监控、远程操作等一些了行为。运用VQC技术，能够实现变电站无功控制，确保母线电压稳定[4]。
        结语：
        面对变电站传统设计模式存在的诸多弊病，相关设计单位应积极学习和探究信息技术与变电站设计的融合策略，从基础构建、功能完善、评价选择等层面，探索变电站数字化设计管理平台的建设方法，并顺应时代发展趋势，积极推进数字化设计管理平台向集成化、远程控制化的方向发展。
        参考文献：
        [1]宋庆武,王昊炜,蒋超.电力巡检机器人综合管理平台开发与应用[J].价值工程,2020,39(14):205-207.
        [2]罗克伟.基于三维平台的电网工程建设模式探讨[J].能源与环境,2019(06):39-41.
        [3]尹雁和,林蔚,刘德志,郭法安,罗力涛.BIM技术在智能变电站运维工作中的应用[J].电气技术与经济,2019(06):25-27.
        [4]荀占龙.变电站数字化设计管理平台的建设及推广研究[J].工程建设与设计,2018(18):79-80.
        [5]曾庆钊.牵引变电站数字化方案的设计与实现[J].电力自动化设备,2018(9):220-223.
        [6]韩林旭.电站数字化三维设计在变电站设计的应用探讨[J].华东科技(综合),2020(8):0343-0343.