电力设计的智能化发展研究

电力设计的智能化发展研究

刘春

岳阳电力勘测设计院有限公司 ，

摘要：电力系统正在利用智能化的技术来提高控制水平、节约能源、降低故障率。在电力设计中也要重视智能化发展，借助智能化理念来改造电力设计的决策阶段、管理阶段以及常规设计阶段。本文分析了智能化理论在以上三个阶段中的主要应用场景和应用方向。

关键词：电力设计；智能化；现状；趋势

引言：

传统的依靠人工方式来完成电力系统设计的工作模式，已经不能有效地适应现实需求，因为电力系统正在朝着智能化的方向发展，与之对应的设计方法也要实现智能化的转变。电力设计的决策工作、电力企业各种配套业务的管理，以及常规的电力设计任务都要实现智能化的转变，因此，研究智能技术在这些工作中的应用具有重要的实践指导意义。

1. 智能化电力设计的背景

传统的电力设计工作由技术人员利用二维层面的绘图软件（如AutoCAD）来完成电力系统的布局以及各种组件的绘制，这种设计模式对人的技术和经验具有严重的依赖性，造成电力系统设计效率低下、创新驱动不足^[1]。当前，在电力设计的工具方面已经有所改善，基于三维可视化渲染的设计软件和技术已经能够辅助设计人员完成电力系统工程设计，最为典型的是BIM技术。电力系统的智能化发展必然也要求设计工具、设计方法、管理方法等朝着智能化方向转变。但是现阶段电力设计中的人工参与程度还非常高，确切地说，人工设计依然承担着大部分的电力设计工作，智能化水平远远不够。智能电力系统的设计主要划分为三个层面，分别为决策层、管理层和设计层。因此，智能化的设计理念和管理方法也应该内化于这三个层面。

2. 设计智能化

1. 常规设计

常规设计主要集中在电力系统的具体实现层面，如发电站、输配电网络、用电终端等。在这一阶段，电力系统的属性、设计活动采用的方法以及设计进度的安排等都已经确认下来。设计人员只需按照规范、设计语言、符号体系等将电力系统中的各个组成部分表示出来，并串联成一个功能完善的系统，实现预定的设计目标^[2]。智能化设计在这一阶段的主要体现是利用数据来驱动整个设计过程，其中涵盖了电力系统相关的设计规范以及法律规定等。传统设计方法无论采用哪一种设计工具，即使是具有信息化特点的计算机辅助设计工具，依然没有大幅度摆脱设计过程对人的依赖。在智能化设计中要通过总结经验、积累模型、提炼设计属性、形成数据化的工具指令来提升智能化水平，最终大幅度减少对常规设计中的人工作业量。

2. 联想设计

成熟优秀的电力设计方案对新的设计项目具有极高的参考价值，因为电力系统的主要设计内容、系统构成、输配电网布置等都具有很高的相同性。设计人员可根据新系统的适用场景、设计属性等选择一些具有相似特点的成熟设计案例，将其作为对照和参考的目标^[3]。另外，在电力系统设计中还涵盖了大量的数据和指标，如用电负荷、电压、电流等。规范、试验以及计算机模拟所得的数据对设计工作也具有关键的指导作用，其中很多都是隐含在设计过程中的。在过去，联想设计要依靠人来完成设计案例、设计数据的收集和整理，整体效率非常低下。在当前的人工智能背景下可利用大数据技术和机器学习技术来提高联想设计的智能化水平，例如，收集大量的设计案例和数据之后可借助机器学习来不断建立设计模型、优化设计方法，通过不断地迭代来提升设计水平。

3. 进化设计

在计算机搜索领域，人们根据生物自选择和进化的理论建立了先进的遗传算法，这种算法的特点在于其具有高度的自适应能力和随机性，展现出较高的智能化。在研究和发展这种算法的过程中，依据生物种群进化的原理，又创造了进化计算的理论，将其应用于算法设计和程序编程上，形成了进化编程的能力。当电力智能化设计发展到高层次之后就可运用这种技术，大样本的繁殖和变异中不断产生具有创新性的设计方案，而具体的设计人员能够干预设计过程，完成某些重大决策。

3. 管理智能化

1. 设计管理

以电力系统中的电厂设计为例，其中涵盖了设计活动和人员的组织、设计过程分解和监督以及辅助设计系统等。在组织管理层面，应该采用信息化、数字化的技术全面改造电力系统设计的组织管理架构，各级管理人员的职责、设计流程、设计规范等全都利用数字化的方式呈现出来，建立基于计算软件平台的组织管理架构和工作流程。在设计过程的管理层面，主要是利用信息化的平台来完成设计资料的提交和管理、信息交互、专业间配、流程自动推进等^[4]。但实际情况是与电力系统设计相关的专业化软件服务平台还比较欠缺，没有成熟的应用。在辅助设计层面，利用信息化的方式编制电力系统设计相关的计划和进度，这些功能对提高设计效率和提高设计过程的科学性具有重要的作用。

2. 业务管理

电力设计企业的日常工作并非仅仅局限在电力系统设计中，和其他企业一样，这类企业也具有人事管理部门、后勤保障部门、行政管理部门、财务管理部门、业务部门、技术部门等。这些具体的管理性业务也会影响到电力设计的智能化水平，整个企业的管理是一个体系。因此，在电力设计的智能化建设中也要利用信息化、智能化的技术来改造这些传统的业务，使电力设计企业的整个管理体系都呈现出智能化发展的特点。

3. 知识管理

电力设计企业的各级工作人员在长期的工作中会对其自己负责的业务以及其他方面的企业管理内容产生深刻的理解、形成一定的经验、总结出一定的规律。实际上这种知识和经验是企业的宝贵财富，尤其是电力系统设计方面积累下来的经验和技巧，这对设计智能化发展具有重要的指导意义。在过去，这种经验和知识的传递主要依靠书面材料、会议、交流互动、培训等方式来实现，在电力设计的智能化建设中要信息化、网络化的方式来形成知识共享平台，提升知识的传递效率。

4. 决策智能化

电力系统的投资规模一般都很大，并且其设计结果对提高系统的节能性、安全性以及稳定性具有重要的作用。这就要求电力设计单位的决策层在设计决策阶段对整体的设计方向给予准确的把握。因此，设计企业的高层管理者应该对电力系统设计的发展现状、未来趋势以及主流技术等形成全面的掌握。收集相关资料、定期开展研究和评估也是必不可少的环节。决策层应该更加重视对数据的收集和积累和分析，显然，这一工作正是信息化技术和智能化技术所擅长的事情。因此，在电力系统设计决策阶段要加强智能化技术的支持和应用。

5. 结束语

电力设计的智能化发展已经成为不可逆的趋势，电力设计决策、电力设计企业的日常业务管理以及电力设计的常规任务都要实现智能化的发展，形成智能化的体系。现阶段，应该采用数字化、信息化的管理平台改造传统的人工管理模式，在电力系统的常规设计中实现技术、工具的智能化创新和应用，尤其要重视人工智能技术的应用。

参考文献

[1]徐江.针对智能电网设计进行分析[J].中国科技投资,2017,000(012):168.

[2]孟梅,张连法,张虹雨,等.基于智能电网的电力设计工作研究[J].工程技术(引文版),2016,000(004):00154-00154.

[3]何亮.浅谈智能电网线路规划与设计[J].信息周刊,2019,000(021):1-1.

[4]孙强,宋辉,牛桂宝,等.智能电网调度一体化设计与研究[J].中国科技纵横, 2017,000(021):106-107.