智能电网要从设计开始

在美国，很多电网已经建设多年。现在，有些电网正面临升级问题。但是这并不容易，因为很多电网设计、建造时的数据已经丢失。今天，从设计开始对工程进行全生命周期的管理，逐渐成为电网设计方、建设方和业主的共识。特别是智能电网的建设，离不开设计时所产生的基础数据作为基础，数字化设计越来越受到重视。

从江夏变电站说起

江夏500kV变电站工程位于武汉市江夏区，计划总投资4亿元。由于该项目所在地江夏区土地资源比较珍贵，因此该项目要尽量减少占地面积，其突破口是减少最小安全净距。值得一提的是，为保证变电工程安全、稳定的运行及运行检修人员的人身安全，变电工程中所有带电体与其他带电减小安全净距体或者非带电体之间的净距应满足相关规范对于最小安全净距的要求。

如果采用传统的二维图纸进行设计，最小安全净距不能在平面图上直接测量。工程人员在设计时只能通过预留较大裕度来保证安全。

为此，江夏500kV变电站的设计方中国电力工程顾问集团中南电力设计院（简称中南电力设计院）应用采用了三维手段的Bentley平台进行数字化协同设计。通过三维手段实现精细化设计，跳线、构架梁均按实际尺寸建模，在模型空间中测量的最小距离基本可以反映真实情况，可以减少不必要的裕度，从而优化配电装置尺寸。而且三维图纸表达信息量大，直观、准确，减少错误风险。

最后，中南电力设计院通过三维模型精确测量最小带电距离，减少了裕度，压缩了配电装置尺寸，优化占地面积，节省了土地资源和工程材料，有效控制了工程投资：如果采用传统的二维模型进行设计，该变电站需要占地4.29万平方米，而实际只占地4.2万平方米，占地面积减少了2.1%；如果采用2D二维模型设计，该变电站工程造价估计要4.26亿元，而采用三维模型后实际只用了4.19亿元，总体造价减少了1.6%。

此外，中南电力设计院高级工程师程超还指出，在初步设计阶段，采用三维设计手段可以大幅提高工作效率，尤其是断面图的出图效率：采用传统的二维设计方法，断面图均需要人工绘制，工作量大，出错率高；采用三维设计手段，断面均可以从三维模型中直接剖切得到，速度快，出错率低。仅在初步设计阶段，采用三维设计手段断面图设计就可节约20%左右的设计时间。

管好70%的基础数据

江夏变电站通过采用全新的变电站解决方案来进行设计，是我国电网建设的一个先行者。

中国电力工程顾问集团公司副总经理姚强指出，在目前的变电站设计解决方案中，综合性、全面性均有欠缺，采用传统方式进行变电站设计，需要消耗大量人力、物力。

除此以外，中南电力设计院信息档案部主任吴刚指出，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。

更为严重的是，设计考虑周全与否，还会影响到电网、变电站在运营阶段能否根据需求升级、扩展。Bently大中国区总裁刘德盛在Bently电力行业解决方案年会上通过介绍美国目前所面临的问题指出，在电网设计的时候，就应该考虑到如何保护投入，如何进行扩展。否则，以后会遇到很多麻烦。

这个问题，处于电网建设高峰期的我国更加值得关注。国家电网“十二五”规划投资约3100亿元，其中1000kV交流特高压投资1155亿元，±800kV直流特高压投资1974亿元。

与此同时，我国正在规划智能电网的建设。吴刚指出，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，要从设计开始做起。

从三维设计到数字化移交

正因为如此，致力于电力行业信息化建设的Bently公司在最近几年开始关注从设计、建造到应用的全生命周期解决方案，为电网和变电站提供各种工具和解决方案，保证数据的准确、可靠和可重用，使得电网扩展更加快速、有效，保证升级的有效性。

这一理念，正好吻合了当前电网设计管理的需求。吴刚指出，目前电网设计的观念正在改变，设计手段从原来的手工画图，到后来的通过CAD软件画图，再到现在的三维画图和数字化设计。

电网数字化设计最大优势在于保证电网运维的数据可获得性和准确性。比如说，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。而采用生命周期的电网解决方案，就可以保证数据的准确性、可靠性和可重用性，从而也保证了电网的可升级性和可扩展性。

值得一提的是，中南电力设计院在±660kV青岛换流站设计项目中，还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错误。

但吴刚介绍说，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还处于起步阶段。三是如何移交尚无理想的解决方案，这需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解决方案。