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380kv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凯发k8官网下载的合作伙伴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”。
关于aucotec:
aucotec以其近40年的行业经验,致力于开发面向装备制造、工厂设备以及运载系统的数字化协同工程设计平台engineering base(eb)。其行业凯发k8官网下载的解决方案涵盖了从大型工厂的工艺、仪控与电气系统,到汽车的模块化线束设计等诸多领域。aucotec用户遍布全球,公司总部位于德国汉诺威,并在德国有六家分支机构。在中国、韩国、法国、奥地利、波兰、瑞典、挪威和美国设有分公司,同时依靠全球凯发k8官网下载的合作伙伴为世界各地用户提供本地化支持。