论三维设计系统在电力系统中的应用

高雄飞王英

（中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司陕西西安710054）

摘要：近年来，人们对供电质量、环保状况、电力市场化体制改革等问题的日益关注，传统的电力系统已经难以满足电网的建设和安全经济运行的要求。本文将对三维设计系统在电力系统中的应用问题进行分析。

关键词：三维设计；电力系统；应用

1前言

近年来，随着电力公司输变电项目的不断建设投运，电力通信网规模也不断扩大，面对越来越密织的电网、复杂的电力设备、时刻变化的负荷信息、不断变迁的道路和建筑，我们要加强三维设计系统在电力系统中的应用。

2必要性

新增的通信设备源源不断地添加到通信网中，通信网络在快速发展的同时，也给网络运行、维护、管理带来了新的难度。由于通信网络设备和线路是伴随电网设备和线路分布，安装和架设方式又随实际环境条件改变，给通信网络及设备的管理和维护带来了诸多困难。现有的电力通信网资源管理系统大多是对通信网资源数据搜集整理、存储、统计和查询。有的系统还提供了二维地图上的资源数据GIS属性简单查询功能。

为了能进一步准确、直观地掌握所关注设施、设备、线缆所处的位置和运行状态，并实时跟踪查看设备信息及通信信息流路由，研究设计以真实三维地理场景为依托，将电力通信设备、线缆和通信信息流建模，把所有管理对象都置于一个真实三维场景中的软件平台。实现设备属性的数据可视化，并对流经设备和线缆上的信息流，以可视化的方式动态展示及管理，包括设备和线缆的静态属性和动态属性（需连接设备的动态监控信息），可以使通信网络管理和维护人员方便、直观地查看通信网络和设备的相关信息，迅速了解通信网络总体拓扑结构、通信信息流程、路由节点、设备原理和属性，及时规划、调整通信信息路由，为资源管理和生产调度提供快速有效的支持，提高决策的准确性和及时性。

3三维设计系统概述

三维设计系统集计算机图形和数据库于一体的信息管理系统是一种存储和处理空间信息的高新技术，所需的各种数据均是建立在空间数据基础上的，它把地理位置和相关属性有机结合起来，采用可视化技术，根据实际需要准确真实、图文并茂地输出给用户，并借助于地理信息系统独有的空间分析功能和可视化表达，进行各种辅助决策，以完全实现电网信息的地图化、运行数据的可视化，从而帮助企业进行高效的决策，促进电力行业的科学化管理。

三维设计体系打破设计单位目前的以“分册”为基础的设计管理模式，在设计管理方面，PDS也有着十分鲜明的特点，其主要体现在对设计过程的控制和对设计结论的控制两方面。

过程控制指的是在设计中使用严格的设计管理程序来控制模型制作的每一个步骤。三维模型设计如同在电子空间中建立一个工程项目，是一项由众多设计者参与的集体劳动。在每个模型制作的过程中，需记录输入的信息并由设计人和校对人共同确认；在使用碰撞检查功能进行模型检查时，需要根据碰撞检查报告记录对每个碰撞点的意见和修改信息；对于发生设计修改的情况，需要在设计依据的母本上记载修改的信息和来源等等。有了各种控制手段就基本上可以确保在设计中模型输入的正确性和设计方案的可追索性。

设计结论的控制是指对设计成品的校审程序。三维模型的设计成品一般都是在模型输入工作结束、设计检查完成后一次性抽取出来的。虽然在模型输入后已经由模型校对人对模型进行过核对，但由于与施工有关的一些参数和信息直接关系到管道的施工和定货，所以对于这些成品，一样要严格遵循校对程序进行核对，以保证其正确性。

4综合变电站三维设计系统的特点

变电站在电力系统中的地位、作用和设备状况决定了整个三维设计系统的功能。

变电站工作人员需要加强对系统的监控、自控、电力系统紧急控制与当地后备控制、故障录波与事件记录、检测与计量、自动数据分析；对系统的保护:保护变压器和母线对电闸的自动控制；运行支持变电站系统:能够对变电站非正常状态进行恢复、变电站的综合控制。

虽然每个三维系统的自动化功能及电力系统对其要求不一样，但是当系统出现问题的时候，继电保护系统迅速做出反应，开关自动跳合，排除故障；收集和整理电力系统运行的信息和数据，按要求发送到远方调度中心和集接中心，监视电力系统的控制和运行操作；检测电力设备的状态，支持设备的状态维修和可靠性为中心的维修系统，延长设备的使用寿命。

5变电站三维系统应用过程中的设计与控制

我国变电站系统的地位、作用对变电站三维系统的设计与控制要点有以下几个方面。

5.1选号系统设备产品的型号

根据我国电网工程的特点，三维设计系统的设备要求体现在品质的可靠性、高强度的保护性和对运行的管理体制适用性。

5.2把三维系统的优势运用到功能上

变电站微机三维设计系统首先要实现远程无人值班，保证整个系统每一个操作和设备的安全；变电站微机三维设计系统采用的阶段层分布结构要做标准化的设计；每一个窗口和操作都必须使用汉字字符。对变电站的运行状况应能准确的实时监视:对整个变电站三维设计系统的运行状况也能监视:对所有电力单元的实际状况，都能在后台机上进行同步监视:各种图表都能保证按时准确记录；需要设计好自动检测功能用以判别各个开关的状态，实时发现问题；设计时应保证系统软件良好的可修改性，以便系统软件的升级和更新，保证系统的良性运行；系统的各种数值诸如量度、精度等要符合相关规定，所有液晶显示器的检测值都必须一次就输出，以利运行人员监视。

5.3加强对电力系统的监控

三维网络的监控性能必须精准无误。数据的状态、系统操作功能的操作、设备运行的监控、各种参数、远程信号资源的交换必须及时和准确。这需要设计师考虑到以下几点。

能够定时间将整个变电站所得到的生产过程的信号处理完毕，做到数据的及时更新，让监控系统得到运行时最实时的数据。这样设计是为了保证随时监控，发现问题及时处理；监视和记录整个变电站的实时运行状态和所有设备的实时状态，这些主要包括电力系统的主接线图、电压曲线图、用电量曲线图、电压棒图、运行参数表、定值表、故障录波曲线图、实时保护动作和故障报警、设备状态图、断路器、刀闸变位报警、负荷曲线图、历史参数的调出打印；对操作功能的控制和监测时既要监测变电站电动刀闸，又要监测送变电的程序操作，还有工作人员键盘操作断路器和点刀闸等；远方信号交换，三维设计系统保证各个分站微机系统和各级调度中心准确交换数据；自动报表打印功能，运行参数的定时及召唤打印，电度量报表的定时及召唤打印，电压合格率的统计报表，平、峰谷电度的统计报表，事件记录的实时及召唤打印。各个保护开关的时间、动作次数、事故的数据记录和记忆记录都必须保证及时打印。

5.4保证信息的准确和畅通

变电站系统的三维设计应保证通讯端口是最符合当前前沿科学技术水准的。强大的远传功能，准确而及时地与集控站、调度中心通讯，每一个端口数据和总调度中心数据的集中一致是保证整个变电站系统信息准确畅通的要求。

变电站和调度中心的监控系统的通信必须符合多种通信规约。如果要升级或是添加规约，必须以集控中心或是调度中心为主；变电站至调度中心必须保证拥有备用通道，主要通道和备用通道之间能够实现自动或手动切换。

变电站是一个庞大的系统，三维设计的指导思想保证了最短时间内的所有操作的可行性，同时保证整个系统的全监控状态，是符合系统理论的。

6结束语

综上所述，三维设计系统在变电站设计的安装、测试以及运行、维护、管理等方面的应用给整个变电站系统带来了一系列的自动化技术变革，大大加强了电力系统自动化水平的可靠性。

参考文献

[1]陈升，网络化变电站自动化系统的应用[J].电网技术，2013(2):69-72.

[2]李功新.基于GIS的电网生产管理系统建设与应用[M].北京:科学出版社，2014:15-17.