熊登科
惠州市新正实业有限公司 广东省惠州市516000
摘要：随着电子技术、信息技术、网络通信技术的高速发展，变电站设计正在向着以数据、信息模型为核心的三维数字化设计方向转变。设计对象数字化已是最为基础性的工作，特别是设计对象模型的通用性、数据可交换性等要求是符合南方电网公司在输变电工程数字化移交标准中的重要要求。因此，有必要从数字工程建设角度对变电工程三维数字化设计成果的模型范围、深度、标准化要求及应用前景进行深入分析研究。
关键词：数字电网；变电工程；数字化建设；设计模型
引言
随着通信和自动化技术的不断发展，智能变电站取代常规变电站已逐渐成为一种技术趋势。广域信息同步实时采集技术是实现智能变电站各项应用功能的基础，它要求电子式互感器对电网电流和电压的数据一经采样便可被多个智能变电站中各个智能电子设备(intelligentelectronicdevice，IED)共享。然而，无论控制和保护，还是监测和计量的计算处理都要求采样数据应在同一个时间点上采集，以免相位和幅值产生误差。智能变电站中IEEE1588(IEC61588)网络对时信息与采样值共网传输时，由于IEEE1588对时信息网络传输的往返延时不一致，从而造成同步精度降低。本文通过构建多次对时信息交换的时钟模型，并对本地时钟相偏进行最优推导，显著减小了网络传输延时不对称对智能电子设备的对时影响。
1总体原则
变电工程模型是由多个设备模型构成的一个完整的数据，包含了设备之间的逻辑关系、属性信息等。三维数字化设计模型包含几何信息、属性信息、附加文件等。三维设计模型框架包括4部分内容，分别是：属性集、组件类、物理模型、工程模型[2]。属性集包括工程参数、电气参数、力学参数、材料参数、几何参数、位置参数等。几何信息可采用基本图元、参数化模型、实体模型进行描述。初步设计阶段应建立满足初步设计内容深度规定要求的设备设施通用模型。施工图及竣工图设计阶段应建立满足施工图设计内容深度规定要求的设备设施产品模型，其中电气主设备应根据中标厂家实际产品外形建立三维模型，建构筑物及基础应根据实际外形建立三维模型。
2三维数字化设计建模范围和深度
2.1硬件架构设计
本平台的硬件架构由网络和数据库服务器、客户端、投影显示器构成，其中网络服务器负责网络需求的响应和处理，数据库服务器负责基础地理空间信息数据和输变电工程专业数据的存储和调度，客户端负责调度指令的发送以及外部需求数据的接收和解析，投影显示器负责满足多场景展示需求。该架构的设计为远程、便捷的图形展示和需求响应的可靠性提供了高效率的保障.
2.2线缆接线可视化
当电气二次设备及相关一次设备机构箱摆放完毕，线缆起点和终点信息即可确立，结合电缆沟、桥架等线缆通道的实际位置实现二次线缆的自动敷设，并以此确定线缆的长度。在三维展示平面上，二次线缆由某一确定的二次设备为起始，通过端子排接线和埋管进入电缆沟到达对侧设备屏柜，通过对侧埋管及端子排接线实现设备到设备的全过程二次线缆的连接。打开三维继电小室模型，鼠标点击某屏柜中的二次设备，即可显示该设备相关端子排接线或者预制光缆、预制电缆接线平面图形。施工人员可通过清晰的线缆接线图准确执行设计人员的接线方案，在一定程度上提高电气二次专业现场施工效率。
2.3数据库设计
精准高效的数据库设计可有效提升系统运行效率，本文结合基础数据和专题数据的类型特点，对其进行了逻辑、业务划分，将所有数据划分为系统库、功能业务库、电力设备基础库等各类数据库，并将所有数据存储在服务器端，各类数据类型划分如下。1）系统库。主要存储用户信息、角色信息、功能信息、日志信息等系统运行本身所需存储的信息。2）功能业务库。
各个高级功能的数据库支持，包括本地数据库和中间数据库。3）电力设备基础库。主要存储三维系统中所展示的变电设备、输电设备；亦包括交叉跨越、协议区等信息。存储设备所处的空间位置、相互关系、模型信息等，是系统输变电三维展示的核心。4）模型库。是所有三维模型文件存储的地方，包括基础模型也包括定制模型。5）影像及地形库。存储航飞影像、高程等影像数据
2.4合理选择导体及相关设备
导体和对应设备的选择，必须充分考虑设备载流量、绝缘配合效果等要素。再者，还要结合动力、热力稳定性等进行设备的选择。如断路器选择中，需考虑断开功能的发挥，避免整个系统的安全等出现问题。提高设备选型的重视度。对断路器而言，需考虑断路器的使用时间，确保其各项性能等满足预期要求。要积极进行装配处理，保证为检修操作等打下良好基础。此外，断路器选择中，要充分考虑设备的特殊性要求。当电力系统位于合闸条件时，需考虑断路器的实际效果，确保其导电性能等满足预期要求，避免负荷、短路电流等情况下出现失稳状况。
2.5智能变电站二次虚回路构成
智能变电站的交流采样(SV)及开关量输入/输出信号回路均采用网络通信的方式。站控层和间隔层之间采用抽象通信服务接口映射到制造报文规范(MMS)、传输控制协议/网际协议(TCP/IP)，通过以太网或光纤网进行数据传输。间隔层和过程层之间采用单点向多点的单向传输网络进行传输。智能变电站二次设备及开关量输入、输出回路的连接也由常规的二次电缆变为光缆，并通过传输SV和GOOSE报文，实现交流量的采样和开关量输出、输出信号的传输，各二次设备之间通过“发布/订阅”方式实现传输数据的交互。
2.6电网数字化流程设计
基于设计人员输入的各类详细参数，系统自动生成电网设备平面布局图，同时根据输入的杆塔、金具类型以及输电线路地理坐标生成三维模型，进而在数字地球上建立可视化的三维全景输电线路，本系统可对电网设计进行系统验证，同时辅助规避各类生态保护区，节约建设用地以及降低投资造价。
2.7数字化运维
高效运维已经成为数字化转型的重要驱动力，三维数字化设计成果，从源头实现了设计信息的数字化，为工程项目全生命周期管理效能和水平的提升创造了条件。数字化运维核心动力在于数据驱动，可以在数字资产管理、设备维护、移动巡检、大数据分析等方面采用和以往不同的数字化手段，打破原有惯性管理思路，实现变电站高级运行支持平台以统一的方式对运维进行实时调整，实现最优运维管理。
结束语
变电站是电力系统的关键部分，相关人员要提高电气一次设计的关注度。做好电气一次设计工作，方可最大程度维持整个设备的安全运行，提高供电稳定性，确保其满足大众使用需求。相关人员在进行变电站的一次设计期间，要严格遵循相关技术要求，了解各项关键技术，借助最新化理念进行设计，从而弥补传统设计中的不足之处，确保对应设计工作的合理性、科学性。
参考文献
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