以電網(wǎng)信息模型(GIM)技術(shù)構(gòu)建智能電網(wǎng)信息共享平臺(tái)研究

丁寬

（國(guó)網(wǎng)吐魯番供電公司，新疆 吐魯番 838000）

面向多種信息資源建設(shè)多層次、多元化的融合體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容的協(xié)同處理。以電網(wǎng)信息模型技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建智能電網(wǎng)信息共享平臺(tái)，能為項(xiàng)目開展的各個(gè)階段提供詳細(xì)的工程信息。應(yīng)用科學(xué)技術(shù)和工程技術(shù)建立信息模型，涉及電網(wǎng)工程所有環(huán)節(jié)和對(duì)象，更容易實(shí)現(xiàn)信息共享的目標(biāo)，更好實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)工程全生命周期資源的科學(xué)調(diào)度。

1 智能電網(wǎng)信息共享平臺(tái)初步梳理

1．1 設(shè)計(jì)成果的轉(zhuǎn)化

20世紀(jì)60年代，在我國(guó)的電力系統(tǒng)中開始應(yīng)用信息化技術(shù)。有很多電力企業(yè)充分結(jié)合自身的需求建立信息管理系統(tǒng)。所建立的信息管理系統(tǒng)優(yōu)化了電力企業(yè)內(nèi)部的業(yè)務(wù)流程，企業(yè)的運(yùn)行效率也明顯加快。但是經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)展，也表現(xiàn)出了一些問題。這些信息管理系統(tǒng)由不同的廠商提供，無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息共享。在模型構(gòu)建技術(shù)中，要抓住設(shè)計(jì)的源頭，才能真正把握住信息流的脈搏。在初始階段就應(yīng)該建立起信息載體，為后續(xù)工作提供好服務(wù)。從近幾年的發(fā)展情況來(lái)看，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用非常普遍。所設(shè)計(jì)的信息集成技術(shù)是將設(shè)備的模型作為載體，這里所說的技術(shù)主要包括三維信息模型、地理信息、工程結(jié)構(gòu)及非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，促進(jìn)數(shù)字化技術(shù)得到更為廣泛的應(yīng)用。工程設(shè)計(jì)圖紙所展示的設(shè)計(jì)成果，逐漸過渡為數(shù)字化的設(shè)計(jì)成果。

1．2 實(shí)現(xiàn)對(duì)施工過程的有效監(jiān)控

就電網(wǎng)信息模型而言，建設(shè)智能電網(wǎng)信息共享平臺(tái)，要重視施工階段的部署和安排。在施工管理中，可使用Navisworks等GIM軟件積極建立可視化的施工管理平臺(tái)，確保施工現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)度是可視的。應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)施工模擬的三維化模式，進(jìn)而保證管理者和相關(guān)的工作人員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)有更為直觀的了解，也能全面掌握工程的實(shí)際建設(shè)情況，將各個(gè)單位的綜合信息管理起來(lái)，優(yōu)化管理效果。

1．3 完成輸電和變電在GIS上的可視化

在目前的發(fā)展階段中，國(guó)家電網(wǎng)公司已經(jīng)完成了生產(chǎn)管理系統(tǒng)的建立，其中的核心內(nèi)容是設(shè)備管理，另外還涉及多項(xiàng)業(yè)務(wù)，有設(shè)備運(yùn)行、設(shè)備缺陷、設(shè)備檢修試驗(yàn)。從近幾年的發(fā)展情況來(lái)看，在一些地區(qū)以GIS為基礎(chǔ)的PMS系統(tǒng)的應(yīng)用和研究獲得了較好的成就。比如在某地區(qū)，建立的一體化電力生產(chǎn)管理系統(tǒng)是將GIS作為基礎(chǔ)內(nèi)容，同時(shí)具備輸電和變電在本系統(tǒng)上可視化的功能，優(yōu)化了生產(chǎn)階段的信息化功能。

2 以電網(wǎng)信息模型(GIM)技術(shù)構(gòu)建智能電網(wǎng)信息共享平臺(tái)的研究現(xiàn)狀

電網(wǎng)信息模型GIM技術(shù)源自BIM，即建筑信息模型（Building Information Modeling）。其是以電網(wǎng)工程各專業(yè)的參數(shù)化信息作為基礎(chǔ)，進(jìn)一步吸取地理信息數(shù)據(jù)（GIS），并結(jié)合輸變電工程特點(diǎn)，通過信息化建模技術(shù)、數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)輸變電工程的三維可視化和信息共享。

電網(wǎng)信息模型技術(shù)是以GIM參數(shù)化模型為核心，而參數(shù)化建模是在電力設(shè)計(jì)階段完成的?，F(xiàn)如今GIM技術(shù)已在設(shè)計(jì)階段已得到落實(shí)，2013年國(guó)網(wǎng)經(jīng)研院發(fā)布了輸變電工程數(shù)字化設(shè)計(jì)應(yīng)用導(dǎo)則，2018年《輸變電工程三維設(shè)計(jì)模型交互規(guī)范》等8項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)逐步正式發(fā)布。2019年國(guó)家電網(wǎng)基建技經(jīng)〔2019〕10號(hào)文第八條要求，從2019年2月1日起，對(duì)未按文件要求開展設(shè)計(jì)招標(biāo)、應(yīng)用三維設(shè)計(jì)的工程，原則上不予安排初步設(shè)計(jì)評(píng)審。

當(dāng)前國(guó)家電網(wǎng)有限公司提出了以泛在電力物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的“三型兩網(wǎng)、世界一流”戰(zhàn)略目標(biāo)。其中能源互聯(lián)網(wǎng)是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的深度融合，能源流、業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流“三流合一”的共享信息物理系統(tǒng)。因此，以GIM技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的可視化共享平臺(tái)將會(huì)是一個(gè)重要的研究方向

3 以電網(wǎng)信息模型(GIM)技術(shù)構(gòu)建智能電網(wǎng)信息共享平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)分析

3．1 具有強(qiáng)大的三維仿真性

從設(shè)計(jì)輸變電工程開始，利用基于Bently或Revit等信息化設(shè)計(jì)軟件，對(duì)變電站土建和電氣設(shè)備進(jìn)行三維仿真建模，使其以三維立體圖形的形式展示出來(lái)，空間信息表達(dá)更為清晰，更能充分體現(xiàn)其真實(shí)面貌。在信息共享平臺(tái)中，使這種三維參數(shù)模型形成信息化載體，由點(diǎn)到面，逐步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)全生命周期的可視化和虛擬化，從而在最終實(shí)現(xiàn)信息共享平臺(tái)的全面三維可視化。

3．2 具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性

就電網(wǎng)自身的特點(diǎn)而言，GIM模型要保證能與GIS高度整合。在GIS系統(tǒng)中，把模型數(shù)據(jù)分層顯示出來(lái)。在確定模型接口時(shí)，要保證符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，并實(shí)現(xiàn)信息分層的目標(biāo)在工程建設(shè)活動(dòng)中，協(xié)調(diào)好各方的信息需求，有效向設(shè)計(jì)階段延伸，起到信息傳遞和共享的作用，更好面對(duì)數(shù)據(jù)斷層的問題，如此一來(lái)就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息一次錄入多次采用的目標(biāo)。將GIM作為基礎(chǔ)支撐，完成承載信息數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，在不同的平臺(tái)上共享數(shù)據(jù)信息，同時(shí)也能較好完成信息采集的任務(wù)。充分利用GIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，能實(shí)現(xiàn)模擬的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工、搶修和漫游的有效模擬。能在線監(jiān)測(cè)信息，進(jìn)而成功為生產(chǎn)部門提供工程數(shù)據(jù)，為泛在物聯(lián)做好鋪墊。

3．3 具有更高的可靠性

將GIM技術(shù)投入智能電網(wǎng)信息共享平臺(tái)，數(shù)據(jù)的采集能力會(huì)被大幅度的提高，為電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的共享、挖掘和深入分析提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在電網(wǎng)設(shè)備采購(gòu)、運(yùn)行和報(bào)廢的全生命周期中，這些大數(shù)據(jù)信息資源能為決策的制定提供可信度更高的依據(jù)。GIM作為一種信息模型，在理論上可引入以安全著稱的區(qū)塊鏈技術(shù)，設(shè)備與模型編碼一一對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備物資可查但不可篡改、完整追溯等特性，打破信息孤島，防止惡意竄貨等問題的發(fā)生。在進(jìn)行平臺(tái)安全防護(hù)時(shí)，可依照“標(biāo)準(zhǔn)先行，試點(diǎn)應(yīng)用”的原則，分階段、分區(qū)域進(jìn)行，為工程信息的安全可靠提供保障。

4 以電網(wǎng)信息模型(GIM)技術(shù)構(gòu)建智能電網(wǎng)信息共享平臺(tái)

4．1 融合工程建設(shè)階段的信息流和業(yè)務(wù)流

對(duì)電網(wǎng)信息模型技術(shù)進(jìn)行充分的研究，并建立GIM。從而形成良好的工程建設(shè)階段的信息流，將業(yè)務(wù)流有效融合起來(lái)。就工程建設(shè)整體而言，要保GIM技術(shù)貫穿始末。參建單位和后期的運(yùn)行單位應(yīng)全程參與，在整個(gè)工程信息的建設(shè)中，工程設(shè)計(jì)是起點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化建設(shè)可避免大量重復(fù)性的操作問題。

近年來(lái)計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)水平不斷提高，促進(jìn)設(shè)計(jì)單位內(nèi)部實(shí)現(xiàn)更為便捷的信息傳遞，在這個(gè)過程中，會(huì)表現(xiàn)出比較明顯的多專業(yè)和跨區(qū)域的措施。在這其中有代表作用的技術(shù)是三維數(shù)字化技術(shù)，該技術(shù)在輸變電工程中的應(yīng)用非常廣泛，是GIM技術(shù)中的基礎(chǔ)部分。對(duì)于設(shè)計(jì)單位來(lái)說，建立模型是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，覆蓋工程建設(shè)全過程的內(nèi)容是工程設(shè)計(jì)信息。在研究可行性的階段、初期的設(shè)計(jì)階段、按照施工圖紙進(jìn)行施工的階段、工程最后的竣工階段，工程設(shè)計(jì)信息都能發(fā)揮一定作用。

4．2 避免發(fā)生信息斷層的問題

在建立GIM的過程中首先要解決的是信息斷層的問題。就信息錄入階段而言，其中存在的不足之處是無(wú)法在設(shè)計(jì)文件和各個(gè)應(yīng)用平臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)互通互聯(lián)，所以在分析各個(gè)階段的信息需求時(shí)，要從數(shù)據(jù)分析層面入手。要想真正解決信息孤島的問題不僅發(fā)揮設(shè)計(jì)信息和各個(gè)平臺(tái)之間連接作用，還需要將GIM技術(shù)作為基礎(chǔ)建設(shè)工程數(shù)據(jù)庫(kù)，從而成功融合信息流和業(yè)務(wù)流。以某電力企業(yè)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為例，其中有非常復(fù)雜的設(shè)備種類，數(shù)量還很大。對(duì)此實(shí)現(xiàn)有效的全面管理需要建設(shè)三維化的數(shù)字模型，形成的數(shù)據(jù)框架呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的特征。三維的數(shù)字化信息在其中起到的是更好運(yùn)用信息手段管理設(shè)備。所建設(shè)的GIM接口是通用的，從而有效將各種工程數(shù)據(jù)庫(kù)有效整合起來(lái)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，運(yùn)用電網(wǎng)信息模型(GIM)技術(shù)構(gòu)建智能電網(wǎng)信息共享平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)有三方面的體現(xiàn)，有較強(qiáng)的仿真性和關(guān)聯(lián)性，安全系數(shù)也更高。在建設(shè)共享平臺(tái)的工作中，要注意避免發(fā)生信息斷層的不良情況，保證能良好融合工程建設(shè)階段的信息流和業(yè)務(wù)流。在未來(lái)的發(fā)展中，還需不斷引入新的技術(shù)，推動(dòng)輸變電工程信息化建設(shè)更好發(fā)展。