電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)信息模型統(tǒng)一編碼體系研究

徐振磊，王 峻，田 錳，于海承，尹浩柳，王璋奇

(1.華北電力大學(xué)能源動力與機(jī)械工程學(xué)院，河北 保定 0 71003;2.華北電力設(shè)計(jì)院工程有限公司，北京 1 00120)

電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)信息模型統(tǒng)一編碼體系研究

徐振磊1，王 峻1，田 錳1，于海承2，尹浩柳2，王璋奇1

(1.華北電力大學(xué)能源動力與機(jī)械工程學(xué)院，河北 保定 0 71003;2.華北電力設(shè)計(jì)院工程有限公司，北京 1 00120)

國家電網(wǎng)公司提出建立電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)信息模型，統(tǒng)一的編碼體系是實(shí)現(xiàn)信息共享的基礎(chǔ)。但國內(nèi)電網(wǎng)企業(yè)普遍沒有建立統(tǒng)一的設(shè)備編碼體系，所使用的設(shè)備編碼都限于部門內(nèi)部使用。目前國內(nèi)電網(wǎng)編碼主要使用3種規(guī)范:調(diào)度編碼規(guī)范，國家電網(wǎng)公司物資分類與編碼規(guī)范，電網(wǎng)工程標(biāo)識系統(tǒng)編碼規(guī)范。編碼不統(tǒng)一嚴(yán)重影響了信息的交流共享。為解決該問題，針對3種編碼的特點(diǎn)，提出了調(diào)度碼與電網(wǎng)依靠映射關(guān)系整合，物資碼與電網(wǎng)碼通過接口軟件整合的方案，實(shí)現(xiàn)了3種編碼體系之間的轉(zhuǎn)換。以電網(wǎng)碼為底板，將設(shè)備信息及整合規(guī)則錄入電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)信息模型，形成基于電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)信息模型的統(tǒng)一編碼體系，以利于電網(wǎng)公司各部門之間信息交流與共享，促進(jìn)編碼規(guī)范的深入推廣應(yīng)用。

電網(wǎng)工程;設(shè)計(jì)信息模型;編碼體系

0 引言

近年來，國家電網(wǎng)公司提出加快建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合。而當(dāng)前電力企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)眾多，且各部門之間的編碼沒有通用性，這嚴(yán)重影響了各部門之間橫向信息交換和共享，探索符合電力工程信息化設(shè)計(jì)需求的，又能兼容現(xiàn)有電力行業(yè)不同部門常用的編碼標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一編碼體系是非常迫切的。目前國內(nèi)電網(wǎng)企業(yè)中普遍沒有建立公共的編碼體系，所使用的編碼標(biāo)識都是限于部門內(nèi)部應(yīng)用，其采用的標(biāo)準(zhǔn)眾多且各自不同。如調(diào)度部門使用水利電力部1987年推行的“電力系統(tǒng)部分設(shè)備統(tǒng)一編號準(zhǔn)則 (SD 240－87)”［1］并沿用至今;物資部門最初使用1999年推行的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“電力物資編碼 (DL/T 700.1-3-1999)”［2］，2009年，隨著信息化SG186工程的深入推進(jìn)，國網(wǎng)物資部門結(jié)合原物資分類與編碼應(yīng)用情況，對原物資分類與編碼進(jìn)行修改完善，形成了沿用至今的“國家電網(wǎng)公司物資分類與編碼”。2015年，為規(guī)范電網(wǎng)工程的標(biāo)識編碼活動，提高數(shù)字電網(wǎng)工程的數(shù)字化管理和安全運(yùn)行水平，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布最新國家標(biāo)準(zhǔn)“電網(wǎng)工程標(biāo)識系統(tǒng)編碼規(guī)范 (GB/T51061-2014)”［3］。形成了目前國內(nèi)電網(wǎng)編碼主要使用3種規(guī)范的現(xiàn)狀:調(diào)度編碼 (以下簡稱調(diào)度碼)規(guī)范，國家電網(wǎng)公司物資分類與編碼 (以下簡稱物資碼)規(guī)范，電網(wǎng)工程標(biāo)識系統(tǒng)編碼 (以下簡稱電網(wǎng)碼)規(guī)范。這些編碼不僅代碼結(jié)構(gòu)差異極大甚至完全不同，使用范圍有明確的專業(yè)或行業(yè)管理目標(biāo)，嚴(yán)重影響公司各應(yīng)用之間橫向信息交換和共享。

為了解決編碼整合問題，本文對電力部門現(xiàn)存的3種編碼體系進(jìn)行調(diào)研，明確每種編碼體系的編碼規(guī)則和適用范圍，分析3種編碼體系互相轉(zhuǎn)化融合的可能性。通過研究3種編碼的映射關(guān)系以及接口技術(shù)，初步形成了適用于電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)信息模型的統(tǒng)一編碼體系。

1 常用的3種編碼體系

目前國內(nèi)電網(wǎng)企業(yè)主要存在3種編碼體系:電網(wǎng)工程部門使用的《電網(wǎng)工程標(biāo)識系統(tǒng)編碼規(guī)范》GB/T51061-2014，調(diào)度部門使用的《電力系統(tǒng)部分設(shè)備統(tǒng)一編號準(zhǔn)則》(SD 240-87)，物資部門使用的源于《電力物資編碼》(DL/T 700.1-3-1999)的“國家電網(wǎng)公司物資分類與編碼”。

1.1 《電網(wǎng)工程標(biāo)識系統(tǒng)編碼規(guī)范》簡介

《電網(wǎng)工程標(biāo)識系統(tǒng)編碼規(guī)范》采用KKS編碼的結(jié)構(gòu)框架，編碼由工程組合碼+電網(wǎng)工程標(biāo)識系統(tǒng)編碼兩部分組成［4］。

工程組合碼由五級組成，電網(wǎng)工程標(biāo)識系統(tǒng)編碼由四級組成，如圖1及圖2所示。

圖1 工程組合碼結(jié)構(gòu)

圖2 電網(wǎng)工程標(biāo)識系統(tǒng)編碼結(jié)構(gòu)

工藝相關(guān)標(biāo)識按其在變電站/線路中的功能和工藝性質(zhì)對系統(tǒng)、設(shè)備和部件進(jìn)行標(biāo)識。

安裝點(diǎn)標(biāo)識用于標(biāo)識電氣、監(jiān)控、保護(hù)等設(shè)備的裝置單元和安裝位置。

位置標(biāo)識用于標(biāo)識建筑、樓層、房間，桿塔等，為變電站/線路中的各設(shè)備、裝置和部件分配唯一地址。

《電網(wǎng)工程標(biāo)識系統(tǒng)編碼規(guī)范》適用于110 kV及以上電壓等級的交直流輸變電工程。滿足電網(wǎng)工程規(guī)劃立項(xiàng)、工程建設(shè)、和運(yùn)行維護(hù)全生命周期管理的要求。電網(wǎng)碼關(guān)注的是設(shè)備的功能，安裝的電氣位置和空間位置，更多的是表達(dá)一個具有完整電氣功能的系統(tǒng)。

1.2 《電力系統(tǒng)部分設(shè)備統(tǒng)一編號準(zhǔn)則》簡介

為適應(yīng)電網(wǎng)的發(fā)展和大電網(wǎng)間的互聯(lián)，同時(shí)提高電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行管理水平，制定了《電力系統(tǒng)部分設(shè)備統(tǒng)一編號準(zhǔn)則》。用于調(diào)度中心對發(fā)電廠、變電所和線路等進(jìn)行調(diào)度控制。

調(diào)度編碼對設(shè)備實(shí)行雙重編號，即由代碼編號 (簡稱編號)和設(shè)備名稱兩部分組成。例如線路，以該線路兩端廠 (站)名稱的簡稱命名;線路兩端斷路器則按規(guī)定相應(yīng)編號。其編號采用“位置相關(guān)原則”制定。如完全一個半斷路器編號，其第一串的3個斷路器編號分別為:5011(靠近1號母線)、5012(中間)、5013(靠近3號母線);第二串為:5021(靠近1號母線)、5022(中間)、5023(靠近3號母線)。調(diào)度碼長度小，所含信息量較少，主要包括設(shè)備名稱、設(shè)備電壓等級和各設(shè)備間的相對位置。由于調(diào)度部門的主要任務(wù)是對電力的管理和調(diào)度，因此調(diào)度碼只關(guān)心:母線，斷路器，隔離開關(guān)，地刀。

1.3 《國家電網(wǎng)公司物資分類與編碼》簡介

物資分類是根據(jù)物資信息化管理要求，從不同角度、不同層次，對物資進(jìn)行區(qū)分、歸類、命名、描述，建立的物資分類結(jié)構(gòu)體系和物資信息化代碼體系。國網(wǎng)公司的物資分類體系采用樹形結(jié)構(gòu)的方法，其結(jié)構(gòu)為:大類、中類、小類和特征值四部分。按照分類規(guī)則對所有物料按順序生成一組9位流水碼，該碼即物資部門對物資進(jìn)行招標(biāo)、采購、管理時(shí)使用的物資碼。

物資編碼是從物資部門物資采購、庫存管理需求角度出發(fā)研發(fā)的編碼系統(tǒng)，因此物資碼主要描述設(shè)備的自身參數(shù):電壓等級、額定容量、材質(zhì)、型號等。對整個電力系統(tǒng)所涉及的產(chǎn)品幾乎都有定義，數(shù)據(jù)量極其龐大。

2 3種編碼整合方案分析

2.1 3種編碼體系的關(guān)系

目前國內(nèi)電網(wǎng)企業(yè)存在3種編碼體系，主要原因是各部門從自己需求的角度出發(fā)，形成了適合部門內(nèi)部使用的編碼體系［5，6］。三者間關(guān)系如圖3所示。

圖3 3種編碼體系的關(guān)系

電網(wǎng)碼應(yīng)用范圍最廣，包含了調(diào)度編碼的規(guī)定范圍，并且與物資編碼有一定交集，但對設(shè)備的參數(shù)定義不夠精細(xì)。調(diào)度碼規(guī)則簡單清晰，但只適用于變電站的調(diào)度運(yùn)行，與物資碼無交集。物資碼更多關(guān)心設(shè)備的本身屬性，并不能標(biāo)識出設(shè)備的在系統(tǒng)中的屬性，不涉及運(yùn)行管理的信息。

綜合考慮現(xiàn)有編碼體系的優(yōu)缺點(diǎn)，調(diào)度碼只針對開關(guān)類設(shè)備，物資碼只針對單個設(shè)備，只有電網(wǎng)碼包含的工程信息較多，且能唯一定義設(shè)備，能起到承上啟下的作用。

因此選擇電網(wǎng)碼為框架，分析其他碼制與電網(wǎng)編碼之間的相同與差異，相同之處找到映射關(guān)系，差異之處擴(kuò)大編碼信息量，通過接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩者聯(lián)系。從而整合完成統(tǒng)一的邏輯模型和編碼系統(tǒng)。

2.2 調(diào)度碼和電網(wǎng)碼整合方案分析

調(diào)度碼定義了電力系統(tǒng)中四類設(shè)備:母線、斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)。這四類設(shè)備在電網(wǎng)碼中也可找到對應(yīng)編號。因此，找出兩者間的映射關(guān)系，就能將調(diào)度碼整合進(jìn)電網(wǎng)碼，實(shí)現(xiàn)兩者的相互轉(zhuǎn)換。

對于母線編碼，調(diào)度碼中母線不標(biāo)電壓等級，每個電壓等級都獨(dú)立編號 (1#，2#，4#，5#，6#)。在電網(wǎng)碼中，母線編號體現(xiàn)在系統(tǒng)碼及設(shè)備碼中，屬于系統(tǒng)碼中的一部分，用設(shè)備碼GL1～GL4標(biāo)示。

對于斷路器，調(diào)度編中斷路器編號用四位數(shù)字表示，前兩位數(shù)字用來標(biāo)識電壓等級，例如“T0”代表1 000 kV電壓等級，“50”代表500 kV電壓等級，“11”代表110 kV電壓等級，后兩位數(shù)字依結(jié)線方式而定。電網(wǎng)碼中電壓等級在字段F2中表示，用字母A標(biāo)識1 000 kV電壓等級，字母C標(biāo)識500 kV電壓等級，字母F標(biāo)識110 kV電壓等級;斷路器在字段F3中表示，用字母B標(biāo)識斷路器間隔，F(xiàn)n的定義同調(diào)度碼后兩位。

對于隔離開關(guān)，調(diào)度碼由5或6位組成，前四位與斷路器編碼規(guī)則相同，用第5，6位標(biāo)識隔離開關(guān)具體屬性。電網(wǎng)碼中系統(tǒng)碼同斷路器，在設(shè)備碼字段對應(yīng)調(diào)度碼5，6位。

對于接地開關(guān)，調(diào)度碼是在隔離開關(guān)的編號后添加6或者7。電網(wǎng)編碼的接地開關(guān)同隔離開關(guān)在一個系統(tǒng)中，依次向后流水編碼即可。

圖4為依據(jù)上述映射關(guān)系，以某旁路兼母聯(lián)斷路器為例，分別按照兩種編碼體系進(jìn)行編碼，說明兩者存在的映射關(guān)系。在電網(wǎng)碼中，系統(tǒng)碼編號均為:Y0ACB15，C對應(yīng)調(diào)度碼中前兩位50，代表電壓等級500 KV;15對應(yīng)調(diào)度碼中3，4位15，代表1#母線與5#母線區(qū)間內(nèi)的系統(tǒng)。對于具體設(shè)備，電網(wǎng)碼中用設(shè)備碼加以區(qū)分，編號:GS2xx，最后兩位與調(diào)度碼的第5，6位對應(yīng)，調(diào)度碼沒有第六位的取0。

圖4 調(diào)度碼與電網(wǎng)碼編寫示例

2.3 電網(wǎng)編碼和物資編碼整合方案分析

從用途上說，物資編碼是從物資部門物資采購、庫存管理需求角度出發(fā)研發(fā)的編碼系統(tǒng)，因此物資碼主要描述設(shè)備的自身參數(shù):電壓等級、額定容量、材質(zhì)、型號等。電網(wǎng)編碼是為了設(shè)計(jì)運(yùn)行部門研發(fā)的編碼，電網(wǎng)編碼關(guān)注的是設(shè)備的功能，安裝的電氣位置和空間位置，更多的是表達(dá)一個完整的電氣功能的系統(tǒng)，因此涉及到的關(guān)于設(shè)備本身的參數(shù)不多，只有設(shè)備名稱，電壓等級等。

物資編碼中大類和中類在電網(wǎng)編碼中的系統(tǒng)碼和設(shè)備碼中是一一對應(yīng)的。物資編碼中的小類這一級只有一小部分可以對應(yīng)到電網(wǎng)編碼中。對于特征值，只有電壓等級可以在電網(wǎng)編碼中找到對應(yīng)關(guān)系。由于電網(wǎng)編碼和物資編碼定義的深度不同，直接整合兩種編碼很困難。因此，建議采用通過軟件接口的方法把兩種編碼沒有明顯對應(yīng)關(guān)系的部分聯(lián)系起來。

軟件接口的方法是在設(shè)計(jì)階段，依據(jù)《電網(wǎng)工程標(biāo)識編碼規(guī)范》生成電網(wǎng)碼，再將其導(dǎo)入電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)信息模型。同時(shí)，將設(shè)備的其他特征屬性等信息也錄入到電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)信息模型。這樣，模型中就存儲了設(shè)備的完整信息，通過軟件調(diào)取設(shè)備的屬性 (包含特征值信息)，即可根據(jù)物資編碼規(guī)則檢索出對應(yīng)的的物資編碼。最后將檢索出的物資編碼顯示在信息模型中。物資部門即可通過物資編碼進(jìn)行物資采購。同樣通過接口軟件也可以返回對應(yīng)的電網(wǎng)碼。通過接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)了物資編碼與電網(wǎng)編碼的一對一聯(lián)系。圖5為物資碼與電網(wǎng)碼在接口軟件中的實(shí)現(xiàn)框架。

圖5 物資碼與電網(wǎng)碼在接口軟件中的實(shí)現(xiàn)框架

3 電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)信息模型的統(tǒng)一編碼體系

電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)信息模型［7］將基礎(chǔ) (地理信息)模型、變電線路三維模型和工程過程信息三者合一，以數(shù)據(jù)為核心，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的信息模板，集成建模對象的各階段的多種信息，形成建模對象的全息模型，同一對象可面向不同項(xiàng)目參與人的不同需要，按所需方式展現(xiàn)信息，實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等全壽命過程的信息貫通［8，9］。其模型中保存有設(shè)備全生命周期的各種信息，是不同編碼體系實(shí)現(xiàn)整合的優(yōu)秀平臺。

按照3種編碼的特點(diǎn)，以電網(wǎng)碼為底板，通過映射關(guān)系可以將調(diào)度碼整合進(jìn)電網(wǎng)碼，通過接口技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)物資碼與電網(wǎng)碼的整合。依托電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)信息模型的平臺，可以實(shí)現(xiàn)3種編碼信息互通。

圖6表示了基于電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)信息模型的統(tǒng)一編碼體系。在信息模型的建立階段，設(shè)計(jì)部門根據(jù)《電網(wǎng)工程標(biāo)識系統(tǒng)編碼規(guī)范》編寫電網(wǎng)碼導(dǎo)入信息模型，同時(shí)將設(shè)備的其他特征值屬性也導(dǎo)入，分別存入信息模型中的電網(wǎng)信息數(shù)據(jù)庫和特征信息數(shù)據(jù)庫。當(dāng)需要獲取某設(shè)備物資編碼信息時(shí)，通過兩個信息數(shù)據(jù)庫，根據(jù)物資編碼規(guī)則可以檢索出對應(yīng)的物資碼。當(dāng)需要獲取某設(shè)備調(diào)度編碼信息時(shí)，直接從電網(wǎng)碼經(jīng)過映射關(guān)系可以得到。而且整個信息交流都是雙向的，實(shí)現(xiàn)了3種編碼體系的整合。通過整合的編碼體系可以完成電力工程設(shè)計(jì)信息化的需求。

圖6 基于電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)信息模型的統(tǒng)一編碼體系

4 結(jié)論

通過分析我國電網(wǎng)企業(yè)現(xiàn)階段主要使用的3種編碼體系，提出了通過映射關(guān)系整合調(diào)度碼與電網(wǎng)碼，通過接口軟件整合物資碼與電網(wǎng)碼的編碼整合方案。并且依托電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)信息模型，將三種編碼按照本文所述框架整合在一起。實(shí)現(xiàn)了一次信息錄入，設(shè)備全生命周期的任意一種編碼的檢索、轉(zhuǎn)換。電力系統(tǒng)各部門均可使用該信息模型檢索編碼，并且自由轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)不同部門間信息共享。

［1］SD 240－87，電力系統(tǒng)部分設(shè)備統(tǒng)一編號準(zhǔn)則 ［S］．

［2］DL/T 700.1－3－1999，電力物資編碼 ［S］．

［3］GB/T51061－2014，電網(wǎng)工程標(biāo)識系統(tǒng)編碼規(guī)范［S］．

［4］豐希奎，何永貴，姜連福．省電網(wǎng)工程信息管理系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與應(yīng)用 ［J］．電力科學(xué)與工程 ，2009，25(6):41－46．

［5］曹晉彰，朱傳柏，劉波，等．基于公共信息模型的電網(wǎng)智能調(diào)度編碼體系研究與實(shí)現(xiàn) ［J］．電力系統(tǒng)自動化，2011，35(2):43－47．

［6］王強(qiáng)，沈曙明，朱輝．基于SAP的變電站自動化設(shè)備管理系統(tǒng)功能位置編碼的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 ［J］．電力科學(xué)與工程，2009，25(2):13－15．

［7］苑津莎，許朝暉，李新葉．基于CIM的變電設(shè)備狀態(tài)信息統(tǒng)一模型的研究 ［J］．華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，36(1):20－23．

［8］辛耀中，米為民，蔣國棟，等．基于CIM/E的電網(wǎng)調(diào)度中心應(yīng)用模型信息共享方案［J］．電力系統(tǒng)自動化，2013，37(8):1－5．

［9］李郁博．電力企業(yè)數(shù)據(jù)中心全局?jǐn)?shù)據(jù)模型的研究與應(yīng)用 ［D］．北京:華北電力大學(xué)，2013．

Study of the Unified Coding System Based on the Grid Design Information Model

Xu Zhenlei1，Wang Jun1，Tian Meng1，Yu Haicheng2，Yin Haoliu2，Wang Zhangqi1
(1．School of Energy Power and Mechanical Engineering，North China Electric Power University，Baoding 071003，China;2．North China Power Engineering Company，Beijing 100120，China)

The state grid company proposes to establish the grid engineering design information model．And the unified coding system is the foundation of the information sharing．However，the unified coding system hasn’t been set up in domestic power grid enterprise，and the equipment coding is limited to be used inside each departments．There are mainly three specifications in the domestic grid coding system:scheduling coding standards，the state grid company supplies classification and coding standards，power grid project identification system coding standards．The information sharing is seriously affected by the disunified coding system．In order to solve the problem，the current eassy，based on the characteristics of the three kinds of coding，puts forward the solution:integrating the scheduling coding and the grid coding by the mapping relation，and integrating the material coding and the grid coding by the excuse software．It implements the conversion among the three kinds of coding system．The grid coding system been the foundation，putting the equipment information and integration rules into the grid engineering design information model can bring about a unified coding system．This is conducive to the grid information exchange and the sharing between different departments，which could promote the application of the coding standards．

gird project;design information model;coding system

TM731

A

10.3969/j.issn.1672-0792.2015.06.009

2015－04－27。

國家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目 (1202415041002)。

徐振磊 (1991－)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)檩旊娋€路工程，E-mail:xuzhenlei2009@163.com。

book=53,ebook=524