电网扩建：工程设计成为智慧电网的助推器

      电力供应商在电力转型中面临的重大议题包括去中心化、智慧电网、数字化和互通性等。它们即带来了巨大的机遇，但对于正处在划时代转型过程中的行业而言，这些也是最为严峻的挑战。它们加快了电网扩建的进程，这就对工厂设计和对应的软件系统提出了最严苛的要求。其中就包括执行工厂描述和工厂架构的最新标准，毕竟这些标准是实现数据交换、质量和效率的基础。由于这些标准无法在大多数工程设计工具中有效地映射出来，所以执行起来四处碰壁。而今，这种困境将到此为止。

        多年来，Aucotec 一直通过 Ruplan 系统在德国、捷克和斯洛伐克等国诸多电力项目中参与设计创建电路手册、电路图以及电力输送和分配的各类工程文档。

图 1：这是位于瓦勒的变电站，能够产生 380 kV 的磁场。

        Aucotec 推出的 Engineering Base (EB) 平台依托这些多年经验以及与客户建立的密切合作而成，它集中处理数据，因此与传统基于文件的系统相比拥有更多的可能性——定义并自动生成主要技术组件的数据模型；按标准对变电站进行自动化处理；为改建和扩建提供有效支持等等。

       成果是：通过最大限度地减少中间媒介、数据传输和错误来缩短设计时间。除此之外，EB 可为某一开关设备创建一个数字化孪生，并保证其在整个生命周期内实时更新。EB 还是迄今为止唯一能够有效实施 IEC 61850、81346 或 61355 等标准的系统，并且考虑到各个细节。那它是怎么做到的呢？

数据取代文件

       基于文件的系统分开处理一次设计和二次设计。因此，在这之后必须通过 XLS 列表传输或手动传输相关的数据。而 EB 平台刚好相反，它集中处理数据并且以对象为导向，因此可以提早创建主要设备。EB 的工厂模型允许在绘制电路图之前就创建对象。因此不会因反复输入而出错。一旦有所改动，每一位负责二次设计的工程师都会立即看到，比如保护和测控设计。另外，这些设计的专家们可以为高压设备输入所有与 IEC 61850 有关的信息。因此，一次设计、二次设计以及继电保护设计将现场设备的 EB 数字孪生作为唯一可信数据源，从而可以随时查看和进一步编辑各自的设计状态。

关于执行标准的新标准

       EB 工作流程贯穿始终，但是如果不能有效执行相关的标准，仍将无济于事。以 IEC 81346 为例，该标准规定了如何搭建工厂结构以及如何参考标记。基于文件的系统就是在映射完整的关联结构方面存在问题。而EB 平台与之相反，它为贯穿始终且透明化的对象标记树立了新的标杆——在标记中体现出位置、设备和功能信息。这些信息将自动传输给从属对象。这不仅节省了时间，还减少了错误。就连 IEC 61355，也能完整映射。其集成度高，能够在为文档命名的同时考虑到 IEC 81346 的各个要求，从而让文档树始终保持一致。这可谓是独此一家。

IEC 61850：中性 = 面向未来

       电网扩建所需遵守的最重要标准之一就是国际电工委员会 (IEC)、制造商和供电公司共同制定的 IEC 61850。由于这一行业正经历一场数字化变革，智能程度和复杂程度与日俱增，这就要求撇开制造商用统一的方式描述变电站。目标：让贯穿始终的工程设计流程中的各个组件更能互联互通和重复使用。

        然而，目前经常使用的还是特定制造商开发的工具，这些工具只能涵盖变电站自动化的一个系统层面，并增加了标准所要求的中性变电站配置语言 (SCL) 的实施难度。因此，工厂建造商和运营商至今为止仍“周旋于”各式各样的工具之间，在数据输入和转移方面白白浪费了大量时间。作为唯一可信数据源，EB 最大限度地减少了此类系统中断的发生。另外，SCL 平台“能说会道”，从而为Aucotec合作伙伴SCL专家的 H+S公司开发的变电站配置工具 (SCT) 提供数据。多年来，通过在 SCT 和工程设计之间双向交换高压设备的数据就能便捷创建单线图。

        现在，通过与客户联合开发的深入到工厂架构中的耦合器，EB 还能识别智能电子设备 (IED)。这些设备通过图表就能与各个设备相连，之后，EB 会自动生成配置控制层所需的标准 IID 文件（实例化的 IED 描述文件），它们可无缝传输给 SCT，由其进行编辑。这样一来就节省了大量设计时间和设备更换时间，要知道，在工厂的整个生命周期中，设备更换很频繁。

       不论是哪个制造商更换了哪台设备，文档都可以快速且一致地更新，就连保护和控制方案也包含在内。不再需要费时费力地搜索各个数据点，数据传输不再有冗余，也不易出错，甚至都不需要掌握 XML 或 IEC-61850 方面的专业知识。

高效典型管理

       工厂建模在工作流程中必然起到举足轻重的作用。EB 平台通过以功能为导向的标准模块 (典型) 缩短了回路设计时间，从而保证优质数据。典型模块指的不是单个设备，而是包含数据表、设备、电缆、电线和逻辑在内的所有功能。在 EB 平台的高级典型管理工具中将其作为一个整体进行处理。由于备选选项可单独作为部分电路储存在数据库中，就像所有可行的变量一样，因此典型模块数量减少了大约三分之二。过去动辄数百个的“复制项目”已不复存在。另外，检查工作量和错误量也大幅减少。现在只需动动鼠标就能配置工厂。      

图 2：TenneT 公司的变电站 出处：TenneT 公司

这为大型电网运营商节省了将近 75% 的时间。

简化了改建和扩建

       变电站通常可以运行 50 年。它们常常需要进行大量改建和扩建。工厂文档实时更新成为一项巨大的挑战。为此，Aucotec 开发了一系列辅助系统，由于 EB 的中央数据库可作为所有相关人员的信息枢纽，因此数据可保持极高的一致性。毕竟在 EB 平台，工厂的每个设备都对应于数据模型中的一个对象。因此，一旦内容有变更，就会反映在对象的视图中，既可以是浏览器，也可以是表格或图纸。

数据品质几十年如一

       所有这些不仅缩短了项目时间，还提升了数据质量。但是 EB 又向前迈进了一步。质检工具的自动化处理功能省去了耗时数周的手动校核工作，同时确保工厂文档（包含标准规范在内）不会出错。这不仅能在设计阶段提供帮助，还有助于将文档传递给运营商，并在改建之后投入使用。只需按下按钮，EB 就能提供一张通行证，让运营商一眼就看到数据质量。

       同时，中性工厂数据在 IEC 61850 标准的保驾护航下，品质数十年如一。加上贯穿始终的工程设计流程，轻松就能在工厂建造商、工厂运营商和供应商之间实现数据交换，电网扩建工作简直就是“突飞猛进”。