时间：2023-09-04 16:55:34
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇数字化技术方案，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
【关键词】矿山测量；数字化技术；工程图数据库；底板等高线图；主工程图；矿山测量坐标
0 引言
一般情况下，若干基础矿山工程图组合而成每一个矿山所使用的矿山工程图，这些基础矿山工程图是构成矿山工程图的基本的要素，基础矿山工程图又由底板等高线图、地形地质图、采掘工程平面图、井上下对照图、地质剖面图等组合而成。
1 分类和内容排序
就采掘工程平面图中包括的对象而言，可分为两类：一类是煤层底板等高线图，另一类是采掘工程和实测工程类图。两类矿山工程图中的内容都较多，不同的对象绘制方法也不同，首先要根据对象特点进行分类和排序，对象的排序非常关键，不正确的排序，会使工作量增加许多。排序的原则是：优先排序边界对象或截断其它对象的，其次是独立对象和分散对象，最后绘制各类填充。
①煤层底板等高线图排序
其内容按绘制顺序排列为：坐标网格，断层，裙皱，陷落柱，露头，井田边界，小煤奋边界，等高线，煤柱线，剖面线，钻孔，文本说明，空区，填充等。
②采掘工程和实测工程排序
井下采掘工程具有复杂性，各种工程名称要用专用术语描述，其基本的排序按主次如下排列：井筒和井筒注记，岩石大巷，煤层大巷和巷道名称注记，井底车场，水仓及注记，岩石上山，煤层上山及注记，采区边界，回采巷道及注记，分层巷道，回采工作面及编号，煤仓，各种测点，巷道倾角，煤岩层产状，井巷实测断层，采空区和回月份，填充等。
2 绘图环境的设定
要在AutoCAD平台上数字化采掘工程平面图，首先要做的就是对绘图环境进行构建，其依据的就是国家的相关标准。绘图环境的内容主要包括，设置工程图界线、绘图单位、坐标原点和绘图比例，建立图层，设定线型、线宽、颜色，创建文字等。图层这种工具主要为AutoCAD系统表达工程图，它在工程图的绘制、显示、修改甚至输出中起重要作用，所以，在数字化采掘工程平面图的过程中，创建标准的图层库十分必要，图层库的创建必须按遵循一定的原则。创建采掘工程平面图标准图层库时，每一种内容应独立创建一个图层，还要依据国家的相关标准来设置对象的颜色、线型、线宽、高度等特性，且必须设为“随层”。一般来说，图层越多越好，多个图层的使用能加快数字化速度，多个图层管理起来相对简单。严格禁止在0图层上绘制对象，0图层应保留来创建图块。值得注意的是，要单独为工程图设立一个图层，这样，绘制好工程图后，对工程图的显示、打印控制就比较方便，也可将工程图删除。
对采掘工程平面图来说，创建两个图层库相对较好，这两个图库就是煤层底板等高线图层库和采掘工程、实测工程图层库，两个图层库各自单独存放。
绘图环境的设置方法可用交互式作图的方法，也可以利用现有的绘图环境设置软件直接进行设置。采矿地质标准图层库中相关图层库就可以在图层库创建时直接被调用。
3 插入和调整光栅工程图
就包含的内容而言，掘工程平面图涉及情况较多，大部分涉及的是采掘工程类，所以应依具体情况在数字化此类矿山工程图时分别对待。
对于新建矿山来说，一般的掘工程量不是很大，从保证图纸的精度角度考虑，采用光栅工程图数字化的方法就没有必要，可以使用直接绘制的方法，即根据测量所得的数据，直接在煤层底板等高线图中进行绘制。因井下各类工程图使用了原始的测量数据在矿山测量坐标系统中直接绘制，所以对图与实际的一致性起了保证作用，这样也为数字化图的使用和填图奠定了好的基础和开端。
对于老矿山，因采掘时间长，积累下的掘工程和实测工程数量上非常多，只有用光栅工程图数字化的方法才可保证质量。
4 创建矿山测量坐标系
首先，将选中工程图文件中的所有对象（包括光栅工程图），使用MOVE命令并以坐标网格左下角为基点，移动至世界坐标原点（0，0，0），再使用新建UCS命令中的新建原点，将坐标网格左下角的坐标值负值移动坐标原点，打开命令UCS对话框，将未命名的坐标修改为矿山测量坐标，确定、关闭对话框，保存文件。
在矿山测量坐标建好的情况下，对于钻孔、高程点、导线点等需要依实际坐标插入的对象，可先将矿山测量坐标置为当前，然后输入实际坐标值（在命令行或对话框中），这样，所插入的对象的位置将与实际的位置相符了。
采掘工程平面图数字化以后，其上的对象都已被矢量化，但仍要仔细编辑和修改，其目的就是为了保证内容完整和方便以后的管理和使用。
1）按坐标网格检查内容；
2）按图层检查特性；
3）按整幅图检查显示；
4）按测量台帐逐个检查带有属性数据的对象。
6 参照叠加
采掘工程平面图数字化的过程中，分组是最佳的选择，通常，煤层底板等高线图上的内容为一组，采掘工程和实测工程为一组，在分组的前提下再管理。实践中，部分矿山工程图不需要全部内容，只需要其中一部分，比如井上下对照图，需要的就只是采掘工程和实测工程图的内容，而煤层底板等高线图的内容是它所不涉及的。要是把采掘工程和煤层底板等高线的对象数字化为一体，需要分离时就会很困难，这给以后管理和使用数字化图带来解决的麻烦。
那么，怎样把煤层底板等高线和采掘工程这两部分叠加起来，得到需要的掘工程平面图，这个问题可利用外部参照来解决。外部参照（也叫外部引用）是指把外部已有的工程图文件插入到当前工程图文件内的方法。外部参照的本质是将其它工程图文件链接到需要插入的当前工程图中，实际上主工程图文件只保存外部参照工程图文件的存取路径和名称，当前工程图文件的大小不会明显增加。
另外，一个含有外部参照内容的工程图，当它被打开时，系统能自动调入外部参照工程图的最新版本，则当前工程图就被及时更新了。外部参照对于主工程图而言，是一个单独的对象，我们可以对它做常规编辑处理。
使用外部参照把煤层底板等高线和采掘工程与实测工程两个工程图文件处理成一个主工程图，选择参照文件是最关键的。因实际生产中，掘工程和实测工程部分远比煤层底板等高线部分更新的频繁，所以最好以采掘工程和实测工程部分为插入的参照图，煤层底板等高线部分作为主工程图文件。这样，只要打开矿山掘工程平面图文件，采掘工程和实测工程部分就自动更新而形成最新的矿山采掘工程平面图。
煤层底板等高线图和采掘工程与实测工程图叠加组合为矿山掘工程平面图时，通常会有些内容是重复的或不需要的，处理这些的内容的方法就是把它们所在图层关闭或冻结，这样就不会被显示和打印了。
7 结束语
总之，数字化基础矿山工程图地位十分重要，它是建立数字化矿山工程图资源库和应用系统所必须依赖的基础，同时是数字化矿山的一个重要的组成部分，这项工作十分复杂，工作量也大，研发合理的技术方案成为必然要求。
【参考文献】
[1]黄艳丽.广西大厂高峰锡矿三维数字化矿山信息系统的建立及应用研究[D]. 昆明理工大学，2008.
关键词：建筑设计；数字化技术；应用
引 言
当今世界，随着数字化技术的不断进步和日臻完善，其作为一种新型的建筑设计理念和方法，具有独特的优势和强大的生命力。其中，计算机辅助设计（CAD）在建筑设计领域中的应用技术统称为计算机辅助建筑设计技术（CAAD），是运用现代计算机的数字化技术来辅助建筑设计的新型建筑设计理念和方式，能够切实帮助建筑师在建筑设计过程中实现大量图像和文字等信息文件的处理，大大提高了建筑设计的效率和质量，也极大地降低了建筑设计的成本和周期，对建筑设计的发展产生了至关重要的作用，极大地推动了建筑设计的长远发展。数字化技术在建筑中的应用广泛，且意义重大。从建筑设计最初时期的思想构思，到设计方案实施时，项目的优化，以及在施工过程中的项目管理，其作用功不可没，且潜力巨大。
1 建筑设计中数字化技术概论
1.1 数字化技术
数字化就是先把大量复杂多变的数据信息变成能够度量的数字、数据，然后利用相应的数字及数据建立科学化的数字模型，且将其转变为二进制代码，导入到相应计算机系统，再进行集成式处理。数字化技术依托计算机技术及网络技术，把所收集到的全部信息及数据进行相应的转换，利用数字信号形式存储到相应的计算机系统当中，通过计算机实现技术处理，然后利用网络来传送，有效提升了信息交换效率，降低资源消耗。
1.2 数字化技术对建筑的影响
数字化的概念极为广泛，它涵盖了多方面的内容。智能建筑以数字化为基础，主要包括三方面：①BAS（建筑设备自动化）；②OAS（办公自动化）；③CAS（通讯自动化）。在最直接的建筑设计应用上，它能够以bit为单位，代替物质作为建筑的基础与原型。它通过网络载体，使信息交换作为人类提高工作效率的保障，大量减少了设计对物质方面的消耗。
在文化方面，数字化技术正影响着全球整个建筑业。它走入人类的居家生活，影响着智能建筑的每一个角落。小到家庭住宅，大到楼宇林立，均能够隶属其影响范畴之内。目前，它的智能化正由办公大厦向医院以及各类学校建筑扩展之中。网络时代，人类追求信息化生活，使得人们在建筑空间以及建筑形体上，提出了更多、更新、更高的要求。而数字化技术，能够使公共建筑舒适、智能，更能为普通家庭带来更人性化感受。在我国建筑业，数字化应用广泛。很多建筑设计单位在设计完成之后，都会将数字化效果图呈献客户，让客户直观掌握，而这样的结果往往更令人信服。因此，这就要求建筑师在了解计算机和多媒体技术的基础上，对数字化技术的应用方法有更多的掌握。
数字技术化在建筑设计领域中的作用，经历了一个从方案成果表达逐步过渡到设计概念生成的演进历程（图1）。数字技术在建筑设计中的应用层次在不断提高，对建筑设计的影响也在不断加深。
2 建筑设计中数字化技术的应用
随着数字化技术的发展，其在我国建筑设计当中将会得到越来越广的推广及应用。
2.1 可行性分析
把计算机技术应用于数字化建筑设计中，对工程项目进行可行性分析并合理预测。在决策前把规划的任务数字化，即：送给PC，转化为数字信息后，进行分析、加工与处理。通过PC提供的方案，进一步研究与优化，进行可行性修改与任务定性，能够节约大量投资。
2.2 施工图领域中的节能技术分析
在现阶段国内建筑设计的平面布置方案设计全部过程之中，在其初步确定了设计方案后，CAAD就随即可对建设工程中的设计条件和要素进行详细地量化，并且可采集相关的设计数据、指标、属性等相应的核心功能活动关系进行深入探讨和研究，在建筑项目的设计方案设计环节中，数字化技术中的CAAD技术还能够对各项物理条件、外界环境与相关功能的专项设计技术条件和指标进行定性定量的研究和分析，以确保有效地提高建筑设计方案的合理性以及科学性。这其中就例如对建筑设计的日照、自然通风条件、保温隔热、防火防灾以及经济概算等不同项目的研究和评估工作。
现阶段建筑物和其相应的环境控制系统都比较复杂，模拟计算技术的描述以及定义性质的工作均是比较繁杂的，假如其采用的文件与表格的具体手段对于相应的建筑和系统进行描述与定义，不仅过程中工作量相对巨大，而且非常容易出现错误。为能够进一步简化的描述定义工作，Dest就开发了对于建设工程图形化的工作界面，全面模拟了计算工作都是在基于AutoCAD技术开发的用户界面上进行的，因此该设计师们在调用相关的模拟模块进行工作和计算都会比较方便，也非常容易被掌握。
2.3 制图与文档
在建筑设计中，采用数字化技术，通过计算机完成制图，建筑师可以利用制图软件生成各类图形，并且能够编辑、修改所设计的建筑图纸。在施工阶段该技术能够大量减轻设计人员现场绘图的工作量。并且，设计中可以通过统一的方案进行数据信息管理，以文档的形式保存设计制图信息，便于查找、纠错。
2.4 概念设计与方案优化
概念设计是建筑设计的一项关键阶段，建筑师可以依靠自己想象力与工作经历，借助简单草图构思方案并设计造型。在这个阶段，引入数字化技术，建筑师采用智能工具，通过PC、网络及软件等，对建筑的三维体型进行构思，考虑建筑的空间、色彩和质感，并仿真内、外部真实环境，综合考虑设计方案。将建设规划方案制成了三维动画，可以很好地调整其建筑物高度的搭配情况，实现了容积率的有效控制；全面地了解了该地区的整体性建设效果，并且能够确保日照、朝向以及建筑红线等很好地控制在相应要求中。
3 结束语
在全球信息化的大浪潮之中，数字化技术已经深入建筑设计应用之中，它作为一种工具以及操作手段，其发展一步一步地推动了建筑业的进步，为未来建筑理论的探索及其设计方法的研究提供了更佳、更广的途径。CAAD能够切实帮助建筑师在建筑设计过程中实现大量图像和文字等信息文件的处理，大大提高了建筑设计的效率和质量，也极大地降低了建筑设计的成本和周期，对建筑设计的发展产生了至关重要的作用，极大地推动了建筑设计的长远发展。
参考文献
1、室内设计表现的概念
室内设计是指根据建筑物的使用性质、所处的环境和相应的技术标准,运用物质技术手段和建筑美学原理,创造满足人们物质和精神双方面需求的建筑内部空间一种设计活动,是与人类最为直接、最为密切和最为重要的一个艺术设计门类。
室内设计表现的过程是把对建筑内部空间的规划和设想通过视觉的形式传达出来的活动过程。当一个室内设计方案构思完成的时候,将设计方案的空间感、体量感、材质感、光感和色彩感,利用空间透视的方式具象地表现出来的过程,称之为设计表现。设计表现是建立在设计方案的基础之上的,是对设计方案的表达和阐释。
室内设计作品形式与绘画、摄影、广告等艺术作品有明显的不同,绘画、摄影、广告等艺术作品往往以纸面或其他媒介的形式传递给受众一定的信息,而完整的室内设计作品将呈现给受众的是以一个可进入、可触摸、可使用的空间,是一个将受众包容在其中的空间。由于室内设计作品具有空间包容的特征,人们往往很难在短时间内直观地理解空间艺术的整体形式。因此,相对于其他艺术设计门类,室内设计最重要的工作在于如何将设计者头脑中的构思,通过一种直观的、能够为大众所理解的形式表现出来,室内设计表现的意义就在于此。
2、数字化表现技术的概念
数字化表现是运用数字化的手段和工具,将室内设计方案以静态的图像、动态的影像或可交互的虚拟现实的形式呈现出来,准确地传达方案的空间感、体量感、材质感、光感和色彩感给受众的一种表现方式。
数字化表现所运用到的相关艺术处理手法、相关软件运用技术、相关表现程式可总称为数字化表现技术,它是集软件操作技术、审美意识和工程技术知识为一体的。
从内涵上来讲,首先,数字化表现技术具有传统室内设计表现技术的基本特征和同等的作用,但是运用的工具更先进,手法更丰富,产生的结果更直观。运用数字化表现技术完成的作品不单是二维的、单帧的、静态的图像,还可以是三维、实时、动态和交互的三维场景。
其次,数字化表现技术包含了对空间的形式、尺度、材质、色彩、光线等艺术处理手法,包含了如“3DMAX”、“LIGHTSCAPE” 、“PHOTOSHOP”等各类相关表现软件的操作技术与运用方式,还包含了如平面、立面、剖面以及透视等各类表现程式。
从外延上来讲,对线性透视表现技术与色彩渲染表现技术的数码加工,或者是利用新的绘图媒介(如数位板)的表现方式也在数字化表现技术的范畴之中。
3、数字化表现技术在室内设计中的优势
数字化表现技术的运用不仅为室内设计行业带来了新的表现模式,同时也对传统的室内设计表现语言和表现手段产生了强大的冲击。相对于传统的室内设计表现技术来说,数字化表现技术具有以下几个方面的优势:
首先,从设计师的角度来说,运用数字化表现技术,便于设计师在设计阶段来推敲和完善自己的设计,让设计方案的部分实施问题得到及时的解决。比如,在灯光效果的设计上,传统的表现技术(如手绘效果图)虽然通过线条、色彩可以对灯光效果进行表现,但只能是受设计师个人感觉来支配,其表达受到工具、材料、时间的限制,没有办法表现出准确的效果,通常没有办法与工程完工后的实际效果一致。甚至经常出现这样的状况:在手绘效果图上,感觉灯光配置是合理的,但按照图纸施工出来的现场却出现了照度不足或照度过量的情况;在手绘效果图上,感觉灯光配置冷暖分明、层次丰富,但实际施工出来的现场却由于选配光源设备的型号、生产商的差异出现层次薄弱情况。而运用数字化表现技术来进行灯光效果的设计,可以调用光源的制造厂商提供的光域网文件。光域网文件是一种针对具体光源型号的物理性质来模拟该光源真实的亮度、照射范围分布的“*.IES”文件,这种文件通常由雷士、飞利浦等光源制造厂商,利用光域网文件做出来的灯光效果具有与现实生活几乎完全相同的效果。这样,设计师可以在设计阶段就直观地看到灯光分布均不均匀?多了还是少了?在灯光设备的选配上,可以具体决定选用多少照度、多少色温值、多大照射范围的光源模块,进一步确定选用哪一个厂商哪一个型号的产品才能达到最满意的光照效果,方便了设计师从理性的角度而不是仅凭感觉来推敲和完善设计方案。
其次,从设计工作开展的角度来说,运用数字化表现技术有助于提高效率,可减少重复劳动,减少图纸错误和降低设计成本,图纸便于保存和留档。比如,室内装饰工程中经常由于空调、消防设备的安装导致出现空间高度与现场情况不符,需要进一步根据实际情况修改和调整设计。遇到这类问题,如果是采用传统的表现技术绘制的手绘效果图,基本上会要重来,无形中增加了工作量,占用了大量劳动时间。而运用数字化表现技术绘制效果图,只需要回溯到建模流程中对空间高度数据进行修改和调整,让计算机自动重新进行渲染计算就可以出图,能既方便又快捷地完成图纸的修改。
再次,从客户和施工方的角度来说,运用数字化表现技术,可以让客户更省时省力地去理解设计师的设计意图,让设计师能以更有效、更简明、更直接的方式去表达设计意图和实施结果,各类数据的可视化拓宽了与施工方的沟通渠道,避免了各个工种之间由于沟通不畅导致的工作衔接出错的情况,有利于搭建设计师和客户、施工方之间沟通的桥梁。
关键词：数字化变电站；电气设计；技术特征
Abstract: Digital substation is established on the basis of a communication protocol, device by intelligent (electronic transformer, intelligent switch) and network layer (layer two equipment process, spacer layer, control layer) construction, can realize the intelligent electrical equipment information sharing and interoperability between the modernization substation. The configuration principle and selection of key equipment in digital substation process layer, according to the domestic and foreign high-voltage electrical equipment and two equipment (IED) development and operation experience, put forward the construction of the two transition scheme based on digital substation.
Keywords: digital substation; electrical design; technical characteristics
中图分类号：F407.6文献标识码：A文章编号：
1 数字化变电站的电气技术特征
随着时下数字式互感器技术和智能一次电气设备技术的实用化，计算机高速网络在我国电力系统网络中也得到广泛的应用，但在其技术的运用上还存在着一些技术上的局限性。
各类数据从源头转变成数字化信息，才真正实现了电气数据采集的数字化应用， 并为实现信息集成化和数据的共享性应用提供了基础。 变电站的数字化不但使得具有监视、控制、保护、故障录波、测量与计量等几乎都是功能单一、相互独的装置模式的传统变电站转型成为采用计算机监控系统、微机型的继电保护及安全自动装置的新型数字化变电站，而且将原有的硬件重复配置、信息不共享、投资成本大的局面转变成新建装置和系统之间通过串口或网换信息的综合自动化系统，使得原来分散的二次系统装置，具备了向信息集成和功能合理优化、 整合转变的基础。
数字化变电站在逻辑结构上为“三层两网” 结构，即“站控层”、“间隔层” “过程层”、“站控层”、“网络和”、“过程层”、“网络” 这种构架实现了信息采集、 传输、处理和输出过程的数字化，其基本特征为数字化变电站内的信息全部做到数字化，信息传递实现网络化，通信模型达到标准化，使各种设备和功能共享统一的信息平台，实现运行管理的自动化。
数字化变电站与传统的变电站相比，具有以下优点：
（1）数字化变电站最显著的特点是增加了过程层，即将一次电气设备纳入了数字化变电站的通信网络，是变电站自动化 数字化技术发展的重大变革。
（2）数字化变电站的间隔层设备具有网络化的特点，使数字信息直接接到了站控层的交换机上，取消了转换型的串口接口装置，从而大大地提高了信息交换的速率。
（3）数字化变电站具有配有电子设备、传感器和执行器的智能开关设备，即具有较高智能的开关设备的基本功能，还具有控制设备的附加功能，尤其是在监测和诊断方面极具优势。
（4）数字化变电站的间隔层和一次设备均配置智能终端，智能终端之间通过光纤通信连接，取代了测控柜之间的电缆连接，保护、测控装置与智能终端之间通过电气回路连接，是数字化变电站的又一大特点。
（5）数字化变电站将 IEC61850 应用于变电站内的通信，既充分利用了网络通信的最新技术，又实现了二次设备的信息共享、互操作和功能的灵活配置。
2 数字化变电站的电气二次设计
数字化变电站架构设计目标是设计出基于 IEC61850通信协议构建的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化的变电站，从而实现数字化变电站的技术创新。数字化变电站电气二次设计的构架如图 1 所示，分为智能设备的选择、通信规约的选择和网络结构的设计三部分
2.1 智能设备的选择
数字化变电站的智能设备包括智能开关、电子式互感器及二次设备，网络化的二次设备是数字化变电站的必然选择，但智能开关和电子式互感器的选择却存在着两种不同的方案。
智能开关可选择理想的智能开关，或是传统开关+智能终端的方式 理想的智能开关具有智能控制、在线监测及自诊断功能，并具有数字接口，其智能化程度较高的特点，由于其设备费用极高，在国内基本没有应用的业绩，所以可实施性差。而传统开关+智能终端的设备具有常规的控制及操动方式，没有在线监测及自诊断的功能，虽然也具有数字接口，可接入过程总线，但其智能化程度较低。由于其可靠性较高，设备费用一般，现广泛应用于国内各大变电站，其可实施性相对较好，综合比较，智能开关应选择传统开关+智能终端作为其电气二次设计的最佳方案。
电子式互感器可选择无源电子式互感器，或是有源电子式互感器无源电子式互感器是基于有关光学传感技术而设计的，其一次侧光学电流、电压传感器无需工作电源，是独立安装的互感器的理想解决方案， 目前正处在进行实用化研究， 国内很少应用， 由于其设备费用极高，可靠性较差，因此可实施性差、而有源电子式互感器是基于Rogowski线圈或低功率线圈的电子式电流互感器，其互感器的传感头部分具有需用电源的电子电路，现已通过采用激光供能的办法解决了电路电源问题。由于其可靠性较高，可实施性较好，已获得较多的应用。综合比较，电子式互感器应选择有源电子式互感器作为其电气二次设计的最佳方案。
2.2 通信规约的选择
数字化变电站的网络分为站控层网络和过程层网络，不同的网络有不同的规约选择。
站控层网络规约可选择网络化的103规约，或是IEC61850规约。 网络化的103规约采用传统的面向功能设计方式，其互操作性较差， 适用于对实时性要求不高的以太网通信，软件费用较低，可实施性较好。而IEC61850网络规约是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准，面向对象设计，是构建数字化变电站的理想平台，其基于网络平台的各种实时和非实时通信，软件费用较高，但互操作性较好，可实施性也较好，综合比较，站控层网络规约应选择IEC61850规约作为其电气二次设计的最佳方案。
过程层网络规约可选择 IEC61850 规约，或是 IEC60044- 8 规约EC61850规约采用FT3帧格式，具有实时性好，传输延时固定的特点，其适用于实时性要求较好的串口通信，可采用插值法实现自同步，可靠性高，软件费用较低，可实施性好。而IEC60044- 8规约是基于网络平台的各种实时和非实时通信，面向对象设计，是构建数字化变电站的理想平台。其传输延时不固定，用于采样数据同步时需依赖于外部同步器，不能自同步，可靠性较差，软件费用也很高，但其可实施性较好。综上所述，对于单间隔不需要数据同步的二次设备，采用 IEC61850规约传输；对于跨间隔需进行数据同步的二次设备，采用也IEC60044- 8规约传输；故采用 IEC61850规约与 IEC60044- 8 规约相结合的方式作为其电气二次设计的方案比较合理。
2.3 网络结构的设计
网络结构的设计分为站控层网络方案和过程层网络方案设计，其中过程层网络是数字化变电站特有的网络，目前没有成熟的方案，而数字化变电站站控层网络方案比较成熟，一般采用星型以太网络，不需论证分析
综上所述，数字化变电站电气二次设计构架的最佳方案见图2
3 结论
介绍了数字化变电站的特征、系统的结构及自动化系统模式，并论述了各组成部分的技术及作用，结合变电站内部智能电气设备间的信息共享和互操作，给出了数字化变电站的数字化网络结构和其电气二次设计的理想方案
参考文献
（1）李九虎，郑玉平，古世东，等.电子式互感器在数字化变电站的应用[J]电力系统自动化，2007（7）
关键词：三维数字化技术；传统工艺；美术设计
引言：
作为数字时代特有的技术类型，三维数字化技术能够借助先进的设备软件，利用模拟操作功能创造出直观的产品模型，这对企业产品的艺术设计无疑起到了巨大推动作用.对于传统工艺美术产业而言，三维数字化技术是实现设计创新的基础，本文阐述了三维数字化技术应用于传统工艺美术产品设计中的优势，并讨论了三维数字化技术的设计方法，最后通过陶瓷等工艺美术产品的设计实践分析三维数字化技术应用.
1三维数字化技术应用于传统工艺美术产品设计中的意义
传统工艺美术是我国传统文化中的一部分，随着社会与时代的发展，很多人已经不再对传统工艺美术产品感兴趣，这就导致我国传统工艺美术产品设计行业出现人才断层现象.而将三维数字化技术引入传统工艺美术产品设计后，可以借助现代化的科学技术吸引学子目光，激发人们对传统工艺美术产品的热爱，可以说三维数字化技术是促进文化传承与传播的沟通桥梁.此外，三维数字化技术能够弥补传统工艺美术设计手法的不足，科学利用三维数字化技术可以促进传统工艺美术产品的繁荣与发展.
2三维数字化技术的设计方法分析
三维数字化技术的应用需要利用设计软件，对设计对象进行建模和调整，通常这些步骤都会分为四个阶段，下面具体进行分析.
2.1前期准备阶段
在前期准备阶段过程中，需要将传统工艺产品设计需要用到的资料和素材准备好，确定基本的设计思路，例如，对于一项工艺产品而言，它的产品图色、装饰图案、产品材料都是需要提前确定的[1].尤其是工艺产品的美术造型需要利用标准色卡进行颜色比对设计人员可综合搜集到的资料，对工艺产品进行大概的方案策划，绘制初步的产品三视图.准备阶段的产品设计图各个数据的精准性可能会存在误差，但是在这一期间不不会差生过多的影响，事实上这一阶段设计出的模型只是为后期阶段深入研发做准备.
2.2设计制作阶段
在这一阶段中，设计人员需要详细的了解产品设计要求，根据产品的设计要求进行各项数据的细分，并且制作精确的设计方案.我国传统工艺产品类型多种多样，所涉及到的设计内容也样式繁多，因而在设计制作阶段需要设计师选用最佳的设计方案进行工作，例如，选用相应的设计软件，在制作传统工艺产品模型期间，需要设计人员掌握不同产品的特点，对于产品的应用材料、模型结构，都要做好充分准备.
2.3方案优化阶段
方案优化阶段属于对设计制作出的产品模型进行设计评价，从已经制作出的产品模型中分析产品的各项数据和表现，寻找在模型中存在的瑕疵，并且根据可优化方向做进一步的设计修改.
2.4深入设计阶段
深入设计阶段基本上就是传统工艺产品模型定型阶段，在这一阶段中需要设计人员最终确定设计方案，并且校对好三维模型的各项数据.得出最终的设计结果后，利用模型数据计算制造成品所需的产品材料数量，以及制作成品的各项收缩比值，这样可以促使生产产品过程中的成功率的提升.值得注意的是，三维数字化技术在设计中可以忽视一些实践工艺设计中难以克服的困难，因此在设计方案敲定后还要考虑实际加工艺术产品时的限制，结合当前的实际生产水平适当更改设计方案.
3三维数字化技术融入传统工艺美术产品设计的分析
传统的产品模型设计大多是通过手工组成，或者是利用图纸绘制出模型，或者是利用轻便材料制作实物模型，但是这两种方式都存在一定弊端.相比这两种传统的模型方法，利用三维数字化技术制作模拟模型，既可以节约大量时间，又可以轻松得到模型的数据，继而换算与实际产品的数据比值[2].当前，我国陶瓷、琉璃灯利用传统材料进行设计的工艺美术产品，已经引入了三维数字化技术的设计方法，完善了传统美术工艺产品的设计，提高了陶瓷产品与琉璃产品的造型水平，其已经成为现代化装饰艺术发展的手段.
3.1利用三维数字化技术设计陶瓷产品
陶瓷产品的造型与设计注重产品曲面的弧度，因此在设计之中需要有严格的曲线率控制，传统的陶瓷产品，例如茶壶（图2）、茶杯等艺术工艺品在设计创造中多依赖手工艺人的技术和经验，通过肉眼观察来塑造陶瓷工艺品的曲面曲线，尽管茶壶等工艺产品的曲面设计难度不大，但是为了展现出陶瓷茶壶工艺品的艺术性就必须创造出具有最优化曲面和舒适度的艺术工艺品.利用三位数字化技术对陶瓷茶壶工艺品进行设计，能够有效的减少茶壶曲面率差错，在计算曲面率数据中得到更准确数值，这比单纯依靠肉眼进行判断要准确很多.要想实现茶壶曲面精准设计，可以选择具有曲面计算功能的绘制工具，在实践中设计人员常用Rhino软件来进行茶壶的造型设计工作.借助Rhino软件可以先进行简单的框架设计，绘制出简单的茶壶模型，然后利用软件功能进行造型的分析和评价，再进一步优化茶壶造型设计.茶壶分为两个部分，即由壶盖、壶身组成，壶身上又从左到右依次分为壶嘴、壶肚、壶把，所以总体来看茶壶在设计时要着重从四个节点入手.在使用Rhino软件时，应当先从整体着眼，把握这四个部件的具体规格，在设计过程中更加注重每两个相连部件之间的数据，利用曲线工具、圆弧工具琢磨连接处，保证茶壶的四个部分能够组成协调的一体模型.
3.2利用三维数字化技术设计琉璃产品
在三维数字化技术中，3D打印技术成为各方设计人员重点关注的内容，国际上已经有人开始利用这种3D打印技术制成工艺产品.3D打印技术将三维数字化设计功能和工艺制造功能结合，能够在设计图纸定型后直接“打印”出立体产品.尽管3D打印技术刚刚兴起，但是已经引发了几轮热潮，目前在服饰行业、首饰行业、工艺产品行业中已经有设计人员利用这种技术制作出成品，当然由于3D打印技术还只是出于初级阶段，对于一些产品并不能直接利用相应的材料进行“打印”，只能以替代性材料来提前“打印”产品[3].对于琉璃艺术产品而言，当前的3D技术已经可以实现脱蜡铸造玻璃，因而在利用三维数字化技术设计琉璃工艺产品时，能够借助3D打印技术完成琉璃工艺产品.传统的脱蜡铸造玻璃过程，需要经过一系列复杂的处理环节，而使用三维数字化技术进行玻璃的设计与“打印”，可以节省许多步骤，
3.3利用三维数字化技术设计湘绣产品
我国刺绣艺术产品可以说是传统艺术产品的突出代表，刺绣的种类有许多，本文主要讨论的是湘绣艺术.传统湘绣需要绣工手工制作，手工湘绣在制作前也会绘制出效果图，但是由于手工绘制图与实际的刺绣图案存在较大不同，实际上也会影响湘绣的设计和制作效果.对此，运用三维数字化技术，采用具有多项功能的设计软件，可以在屏幕上设计出湘绣艺术产品模型，利用三维数字化技术创造的湘绣模型与人们最终制作出的艺术成品具有极高的相似性，若要提前观察湘绣艺术产品的制作效果就可以通过设计模型进行预览.并且在预览中对模型进行纠错和改进，当湘绣产品的规格尺寸出现问题时，可以直接利用修改软件进行改正[4].例如，在设计湘绣作品《牡丹》时，共需要绘制4朵牡丹花，每朵牡丹花的标准色都有细微差别，利用三维数字化软件Rhino先将牡丹花的造型设计出来，然后利用分类功能绘制牡丹花的用色图表.牡丹花花色偏艳丽，多为粉红色，所以选取的主色调为粉色，在设计期间可以在模型上标明每朵花的主色型号，这样可以避免在成品制作过程中出现混淆.一幅湘绣绣稿，除了图案设计以外，最重要的就是绣线颜色和绣线类型，湘绣绣线有许多不同分类，如果在设计之中没有精准把握好绣线的分类，容易在绣制过程中引发失误.所以现代湘绣艺术产品在设计上会借助三维数字化技术提前做好效果图，标明重要组成部分的基础数据，可以提高湘绣工艺产品的制作水平.结论：综上，三维数字化技术在传统工艺美术中的应用具有重要的意义和作用.在新的时代背景下，传统工艺美术行业应当加快引入三维数字化技术，促进传统工艺设计手段与现代化的设计技术相结合.相信未来三维数字化技术会更加成熟，3D打印技术也可以在传统工艺美术行业中大放异彩，提高产品的制造效率和质量.
参考文献：
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〔3〕侯可新.论三位数字化技术在传统工艺美术传承与创新中的优势———以湖南传统工艺美术为例[J].艺术科技,2014(11):36-39.
关键词：
煤场；数字化；构建
中图分类号：TB
文献标识码：A
doi：10.19311/ki.1672-3198.2016.15.093
1 数字化煤场的理念
数字化煤场中的煤场不是广义的储煤场，而是指火力发电厂中包含储煤场、煤槽、筒仓等所有炉前储煤区域及设施的总称。数字化煤场的建立，基于入厂验收监管系统，数字化标准化验室，及智能掺配的基础上。其管控环节有：入场、煤场、盘点、掺配、入炉，旨在动态体现燃煤来、耗、存的量与质，形成煤场动态管理。使煤场信息更加清晰、系统、一目了然。火电厂燃煤存储部分管控环节如表1。
数字化煤场管理模块以煤场信息实时掌握为目标，通过定位技术、无线射频技术、数据叠加等技术从斗轮机、皮带秤、原煤仓等设备直接或间接实时采集数据，以三维方式展示煤场实时状态，采用对入场、堆取、入炉等数据联动，以多种方式（动态管控、直观展现、报表统计等）全面实现对煤场库存管理。自动推荐最优堆、取煤方案，实现对燃料收、耗、存数据的全面管控，并为配煤掺烧提供准确及时的现场燃煤信息，锅炉燃烧人员能够提前掌握目前锅炉原煤仓中的煤量、煤质，以便于及时根据机组负荷以及锅炉燃烧情况提前调整燃烧方式，从而达到安全、经济地燃烧，降低发电煤耗。
该系统分以下几个模块构建：来煤（入场煤）量与质的采集，煤场存煤量与质的管理（分为理论计算与盘煤、转场三部分）、入炉煤量与质的采集。在功能上包括：燃煤入场、燃煤分堆、燃煤入炉、燃煤转场、燃煤盘点、煤场三维动态、煤场综合查询、配煤掺烧。具体功能描述如下：
燃煤入场：燃煤入厂卸载后，输入煤场存放过程的管理。依据实际来煤情况、煤场各分区燃煤堆放煤质条件现状及来煤特性（热值、挥发性、含硫量等），自动生成卸煤方案。用户可根据实时情况判定及修改，最终制定准确、合理的卸煤方案。并对卸煤方案中来煤情况实时进行跟踪，反馈实际来煤堆放执行情况。
燃煤分堆：燃煤分堆管理包括：调配：对煤场内库存燃煤，内部调整及调拨出场情况进行记录；盘点：通过燃煤盘点，对煤场、煤堆信息进行实时更新；拆分：对固定煤区内燃煤进行平均拆分成两堆燃煤；合并：对固定煤区内两堆燃煤进行合操作；日志：对固定煤区内所有操作进行记录；温度记录：对煤场、煤堆温度进行定时记录，告警系统会根据记录温度高低进行报警提示。
燃煤入炉：煤场各分区存煤掺配混合、入炉发电过程的管理。根据煤场分区入炉燃煤数据，系统自动调整煤场和煤场分区库存煤量数据。
燃煤转场：对煤场燃煤在不同煤场和煤场分区间转运的情况的管理。
燃煤盘点：将电厂煤场定期进行的盘点情况及报告进行登记管理，实现台账管理，方便用户实时了解煤场盘点情况。
煤场三维动态：对煤场收、耗、存情况进行统计，通过三维图形直观展示煤场和煤场分区库存量情况及煤质情况（包括燃燃煤储存指标，煤质构成，燃煤在煤场中的分布，煤场温度等）。
煤场综合查询：煤场信息综合查询管理。
配煤掺烧：根据煤场已有量质数据，为燃煤入炉生成初步的智能掺配方案，以及对配煤掺烧实际执行方案管理。
2 田家庵发电厂煤场概况
储煤区域：田家庵发电厂储煤区域分为卸煤槽、储煤场及筒仓。火车来煤经铁路专用线进入电七、八场卸煤槽，两条卸煤槽各长138m，一次可容纳10×2节车同时卸煤，可存煤2×1800吨，煤槽煤经#5甲、乙两条皮带向外运输。储煤场为露天矩形，煤场经#1斗轮机分东、西两部分，面积各为130×40m2，可进行汽车煤直接卸煤及存储煤槽转场过来的火车煤，若堆高10米共可存煤约68000吨，约为#5、#6机满负荷运行10天的燃煤量。东西煤场共有2台悬臂式斗轮堆取料机，#1斗轮机位于两煤场中间，可存、取东、西煤场煤，#2斗轮机位于西煤场西侧，可存、取西煤场煤。筒仓共2座，共可存煤2*4000吨，存煤经#19皮带输出。
计量设备：我厂有轨道衡和汽车衡各1台，分别安装在铁路专用线及厂北门入厂处，对火车和汽车来煤车辆燃煤轻、重车检斤，现场采用有人值守操作。入炉煤皮带秤3套，其中安装在#20甲乙皮带尾部2套、#9皮带机南头1套。
输煤皮带：我厂共有22条输煤皮带，其中#9、#11、#15、#16、#17、#22皮带机为单路，其余皮带机为双路。共有18台犁煤器。正常上煤采用斗轮机取煤及煤槽直接上煤两种方式。田家庵发电厂存煤、输煤系统及如图1。
3 田家庵发电厂数字化煤场的建立
为实现储煤场的数字化管理，田家庵发电厂在完善燃料入厂验收监管系统及数字化标准化验室后，结合现场实际情况着手于数字化煤场的构建，由于煤场入场煤量（取自入厂验收监管系统）、入场及入炉煤质（取自数字化标准化验室中）、入炉煤量（取自#20甲、乙皮带秤）得以采集，进一步将进行煤场存煤量、质的采集，这是数字化煤场建立的重点及难点。为实现这一功能，该厂积极组织购买、安装相关设备，同时对不满足于功能的系统、设备进行改造升级。具体操作如下：
煤场分区堆放管理：对现有两台斗轮机配置斗轮机识址装置、计量装置、斗轮机堆取料指导装置各两套。并建立系统生成日志，使系统按日、周、月、年生成煤场堆放报告。
煤场取送管理：在#1、#2斗轮机悬臂皮带各加装1台电子皮带秤（可变角度型），用于计量斗轮机卸、取煤量。配置煤场分区识址装置。斗轮机配置区域识别装置及识址装置。斗轮机操作室各增加操作平板电脑1台，显示斗轮机当前位置，通过无线网络连接，操作室内增加视频监控系统。
入炉管理：在输煤系统#21皮带机层增加一台上位计算机，分别将14台犁煤器的就地升降按钮信号通过连接线输送至上位计算机，三大项目系统通过该上位机取得犁煤器信号，并通过软件与#20皮带机皮带秤连锁。现有入炉煤采样设备2台进行改造，更换磨损严重的一级破碎机及已损坏的二级破碎机。新建入炉煤采样器集样室2间，并加装视频监控和门禁系统。
通过对设备及软件的升级改造，尤其是煤场分堆、斗轮机识址、计量装置的安装，使得燃煤转场实现了数字跟踪，动态的展示了燃煤在储煤区域的动态流转，是煤场数字化管理的重要一环，对数字化煤场的成功建立起到了重要作用。同时，通过及时了解燃煤的动态堆放，根据煤场量、质数据，为燃煤入炉生成初步的智能掺配方案，以及对配煤掺烧实际执行方案管理。
4 结论
田家庵发电厂通过建立数字化煤场，按照安全、经济、环保的配煤掺烧方案及煤场管理，对不同煤场及同一煤场按煤种或煤质区间进行堆放区域划分，通过一定装置精准识别卸煤车辆、取送设备作业的堆放、取送区域，以入厂轨道衡、汽车衡、皮带秤、斗轮机等设备采集入厂煤分区堆放的数量；以煤场斗轮机、推煤机等堆取设备及原煤仓、入炉皮带秤等设备采集入炉煤从煤场各分区取送的数量。每个入厂、入炉数量都能自动匹配其热值、全水分等参数，从而以三维数字化方式实时动态展示各煤场和煤场各分区进、耗、存煤的量、质、时间等参数状态，自动提供最优的配煤掺烧方案并指导实施，力求实现企业效益最大化。
参考文献
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[2]沈军.燃料智能全面管控一体化信息系统分析与设计[D].天津：天津大学，2014.
关键词：数字化变电站；继电保护；优化配置方案；探究
中图分类号：U223 文献标识码：A
一、继电保护概述
在电力系统发生故障的情况下，一些电气自动化装置便会及时感应并发生相应信号以实现对故障段落的有效切除，降低损失的同时，进一步缩小故障排查范围，从而提高系统运行的安全系数，而达成上述目的自动化电气装置就是人们熟知的继电保护装置[1]。
继电保护装置种类繁多，一般由测量部分、逻辑部分、执行部分组成。测量部分实时接收被保护区段的相关信号，并和事先提供的标准值展开比较，然后将比较结果传输给逻辑部分。逻辑部分接收之后，对输入量予以综合分析，并判断有无采取动作的需要，假若需要处理，便会向执行部分提供相应信号，使其动作，包括延时、跳闸以及报警等。
二、数字化变电站继电保护设计原则
在数字化变电站继电保护设计工作中，主要以《IEC 61850工程应用模型》为依据。结合常规设计标准以及该类变电站的客观需求，基于降低造价、减少能耗、技术先进、安全稳定等原则，以实现对数字化变电站继电保护配置的优化设计，使其更加互动化，更加自动化，更加信息化。对配置方案予以设计的过程中，应立足于继承和发展有机结合的原则，即在现有继电保护装置及技术的条件下有机融入最新的装置或者技术；应立足于保护“四性”的原则，即速动性、灵敏性、选择性以及可靠性；应立足于逐步推进的原则；应立足于互操作以及一致性的原则；应立足于保持适当冗余的原则；应立足于稳定性以及实时性兼顾的原则；还应立足于开放性的原则[2]。
三、数字化变电站继电保护的优化配置方案
一般有两种配置方案可供选择，一种是常规性保护配置，另一种是系统性保护配置，二者各具优劣，在实际应用过程中，应结合人力、技术以及费用等方面的因素予以综合考虑。以下分别对其进行说明。
（一）常规性保护
对于常规性保护而言，其主要是基于对象进行配置，和应用互感器的情况较为类似，尤其要关注需要保留保护的类型以及逻辑图，包括主变保护、线路保护以及开关保护等。对既有插件予以改造，使其成为光纤通信接口，将I/O转化为GOOSE接口，另外，还应对CPU处理方式进行适当改变，使其适用通信接口。应结合压板投退适当保留部分开入，借助智能操作箱对相关部分予以取消操作及转移操作，上述诸多操作均可直接展开而无需将大量的时间消耗在实验模拟方面。由图1可知，常规性保护方案表现出较高的复杂水平，对客观条件也提出了较为严格的要求，具有较为稳定的工作状态，突破了传统保护的束缚而实现了先进的数字保护。值得一提的是，受复杂性以及较高要求的影响，常规性保护并非一种最优状态的配置方案[3]。
图1 常规性保护配置示意图
（二）优化配置方案
1、数字化集成保护配置方案
随着科技水平的不断提高，数字化变电站继电保护事业也取得了长足进步。对于系统保护配置而言，其意义是，在具有智能化特点的一次装置以及具有网络化特点的二次设备获得普遍应用和IEC61850的前提下[4]，帮助变电站实现站内信息的高效共享以及互操作，进而达成对变电站的全方位保护，所谓的系统保护配置正是基于上述目的和理念而逐渐形成的一种先进的、高效的保护配置方案。由图2可知，对于系统保护配置而言，其一般遵循双重化配置原则，具体而言，两套系统同时工作，彼此辅助，当然也允许单独运行。两套系统在配置上几乎相同，在原理方面更是完全一致，实际应用并不复杂，且具有全面分析能力，与此同时，还可为保护配置方案的进一步优化提供指引和帮助。
图2 系统保护配置方案
该种方案表现出诸多优势，可对问题予以及时且准确的分析，还可实现信息的实时共享。经过长期反复的优化调整，系统保护配置方案日渐成熟，可实现若干个方案集成使用的效果，相较常规性保护配置而言，其涉及的装置在数量上大幅减少了，且网络结构得以很大简化，然而对装置的性能却提出了更为严格的要求。因此，相关工作人员应重视并做好相关知识、经验的学习与积累，从而全面提高自身的专业水平，满足现实工作的需要。
2、110kV特殊值和35kV、10kV馈线保护装置
110kV属于一个较为特殊的电压值，国内相当数量的变电站均将其当做额定电压，因此，在优化配置方案的工作中，尤其要重视这一问题，并在各个工作环节均将其作为重点考量因素。结合对象以实现配置的合理选择和应用，与应用常规互感器的情况较为相似，应重视并做好保护类型以及逻辑图的有效保留工作，主要包括主变保护、线路保护以及开关保护等。在数据采集方面，借助光线通信接口以实现对传统的交流量输入插件的有机替代。如此一来，便可更加凸显数字化所具有的优势，一方面能够满足继电保护优化配置的相关要求，另一方面能够满足110kV电压的相关要求。对110kV线路段予以保护时，还应坚持具体问题具体分析的原则，结合当地经济发展水平以及技术条件等诸多方面的影响设计针对性的保护配置方案。
以数字化变电站为目标对象，开展继电保护工作时，馈线属于极为关键的环节，应给予足够的重视，因此，在设计方案的过程中，尤其要重视并做好馈线问题的处理。以35kV和10kV馈线问题为例，二者既有相似之处，也有一定的差异，有必要分清异同，再予以区别对待。一般而言，为满足不同线路的各自需求，将会引入和应用MU合并单元，往往5回35kV出线同电容器便对应着一个合并单元，同时经由一台交换机以实现保护装置的接入。而10kV与35kV存在差异，其与电容器之间不允许应用合并单元，换而言之，仅允许应用具有独立性质的合并单元。母线电压应采取分段且并列的运行方式，同时分段动作的实现主要借助智能电压切换单元予以达成，从而最终满足运行状态下的数字化切换功能。
3、主变保护配置方案
现阶段，随着经济水平的不断发展，人们给供电工作提出了更为严格的要求，因此，对于数字化变电站继电保护工作而言，如何落实其优化配置工作便显得愈发重要了。对配置方案予以优化设计的过程中，往往重视并做好各个环节工作，落实主变保护配置方案的优化设计便是其中极为关键的一环，应给予严谨对待。
对于主变保护配置而言，其通常采用双重化保护方案，其主要包括两个方面，一个是电量保护，另一个是非电量保护。在电量保护配置方面，既有软压板的设置，又有硬压板的设置，前者的功能在于保障投退动作的有效执行。
不可忽视细节问题，无论在配置常规性保护方案时，又或者是在配置系统保护方案时，均需要特别关注。以110kV该特殊值为例，在予以方案配置的过程中，应结合具体情况开展配置工作，与此同时，还应充分参考过去的有关资料和信息，从而方便问题的及时发现和有效解决，防止一时大意或者方案不完善而造成的损失以及危害[5]。
四、结束语
现阶段，相当一部分变电站仍旧沿用传统方式以进行继电保护工作，虽然较为稳妥，但其不足之处也开始日益显现，如成本偏高、操作复杂、保护的及时性和有效性亟待提高等。在此背景下，数字化技术以其诸多优势获得了进一步的发展和应用。然而若想实现对数字化变电站继电保护的理想配置，尚有一系列问题需要解决，常见的有数据传输问题、安全风险较大问题、过程层网络稳定性不良问题等。另外，在实际执行中，所涉及的诸多细节问题也应引起足够的关注，因为细节决定成败，一个看似微不足道的小误差往往会造成十分巨大的损失。因此，应该重视并做好数字化变电站继电保护的优化配置工作，且要持续下去，通过不断创新予以不断提高，从而确定当前最为理想的解决方案。
参考文献：
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[3]张春兰. 简述数字化变电站继电保护优化配置[J]. 通讯世界,2013,15:78-79.
[关键词] 建筑表皮； 数字化； 新建构
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 23. 030
[中图分类号] TU201.4 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2013）23- 0058- 02
0 前 言
在这个建筑的新时代当中，连接不是基本的问题，所有建筑表皮都没有厚度，且可以精确地连接在一起，不需要连接件、钉子、螺丝，不必受限于材料的改变，这完全是一个空间和表皮的游戏领域。
过去我们所依据的建筑理论在虚拟世界中起不到实质性的作用，由于虚拟空间处于失重状态，因此重量与载重并不是决定组件尺寸、形体和比例的基本因素，在这个过程中不存在结构表现及结构可靠的概念。在虚拟网络世界里，物体只是一种能任意缩放其比例的虚拟体现。
虚拟空间所创造出来的建筑结构会改变某个特定地点的样貌，如悉尼歌剧院，它大大改善了本纳隆角与悉尼海港的风貌，给人留下难忘的印象。虚拟空间能够重新建立特定的实体环境，并能随时随地对其内容加以举例说明。
1 虚拟技术对建筑设计进行实现的优势
1.1 对建筑前期方案的推敲
在当今被实体化概念所困扰的人可能想否认这样的建筑状态，并且会有一种相互矛盾的论述。但当我们发现现今的科技完全可以让虚拟空间与实体空间互换时，这种矛盾将迎刃而解。
目前有很多建筑设计人员初步拟订建筑设计方案的时候，可以通过计算机对该方案预先进行虚拟表现；运用3D计算机辅助设计系统准确、快速地对该建筑设计方案进行虚拟参观，通过对虚拟空间的研究，将数据输入系统的数据库里进行比对，可以精确地模拟实体对象与空间3D数字模型，在比对完成后通过系统内部的测评功能对该设计方案进行仔细的评价与审核，反馈该方案中的各个指标系数是否符合标准、模型建立是否正确、是否保证节能最大化等信息。
在对该方案提出修改意见与建议后，设计人员根据系统反馈的信息对设计方案进行修改，再次使用CAAD系统进行测评，反复评价审核后确定最终的设计方案。
因此，虚拟空间为建筑师和业主对设计方案进行事前评估提供服务，最终的目的是为了尽可能真实地模拟出建筑的结构、材料，获得真实的体验。
1.2 实体建筑中建构的数字实现
以前没有采用计算机辅助建筑设计（CAAD）技术的时候，设计师画出建筑草图之后，将建筑方案按照比例画在平面图上，不能直观而真实地表达设计意图。
使用CAAD技术后，设计人员首先用AutoCAD绘制建筑设计图，再利用SketchUp对整个设计草图进行修改并呈现出来，取代了人工手绘的步骤，减轻了工作负担；然后利用3DMax软件，根据设计草图，按照建筑的体量与比例初步建立一个模拟模型，数字化的作品便于我们从各个视角进行检视，而且可以随时存储对方案的修改过程。
计算机辅助建筑设计方式，打破了之前由于空间局限而不能对所设计的建筑进行全方位观察的局面，设计人员审视的视角不再受到限制，而且节约了设计成本，还有利于设计方案的立体修改，有利于提高建筑设计人员的创新思维能力，推动了建筑设计行业的发展。
2 建筑设计数字化建构与反建构
建构一词来源于希腊语，原意指木匠或营造者，后来涵义延伸，具有制作过程的意义，并且泛指艺术创作，涵盖了技艺、方法、材料甚至观念。19世纪德国学者Botticher开始在建筑领域中谈及建构的角色，认为建筑具有“中心及包裹”两部分，而外部包裹必须反映出内部的中心本质，同时提出“局部与整体”的观念。另一德国学者Semper认为，建筑由构造方式分成4种类型——基础、壁炉、屋架与屋顶、围合表皮；另外，他还强调“连接”是建筑物形成时最重要的建构因子，同时也是区分不同材料的构成方式。
20世纪，研究者在上述基础上，继续进行创新性研究，提出结构、构造与建构三者之间关系，讨论结构与构造技术的关系，提出细部是材料与构造的准则，建筑的意义在于细节之处的设计，反对技术对建筑表皮的细部控制，主张细部设计是一种创新，一种判断力的运用，强调结构中的连接是最基本的元素。
当代建筑设计与数字化构造方面的研究，认为传统的构造与数字化构造基本元素及过程是相对立的，并提出了“反建构”的概念来扩充传统设计与构造在数字时代的定义。在当今科技发展的时代，计算机提供了新的生产方法与解决方案。随着科技的发展，我们可以应用各式各样的新材料与新的制作过程，传统的建筑构造已受到数字科技的冲击，当前我们需要一个更加系统的、整合数字化与古典元素的新建构，以便更好地探讨建筑表皮的数字理论。
3 对数字化时代建筑设计的思考
处在21世纪数字时代初期，建筑作为一种信息媒介，它包括的不仅仅是结构、构造、节点细部等技术因素，它还承载一个时代社会的生活、审美方式等诸多信息，起着文化载体的作用。建筑形式应当表达形式构成的自然规则与自然属性，表达的是人类对构成自然的要素和自然规律的认识。建筑形式自身的构成是一个科学与技术的问题，比如材料科学、结构科学都是研究建筑形式的科学构成问题。但“建筑构成形式的表达”却不单是一个科学技术的问题，“材料的特性”与人类某种情感的契合，以及建筑构成体系的理性所揭示的自然规律是建筑建构性的本质，而建构性的表达正是建筑艺术的本质。
由于各个时代工艺与技术的限制，建筑设计无法像艺术创作那样无拘无束。如何使建筑作品在重重困难中有更好的艺术性，成为新时代建筑设计师的重要任务。
4 结 语
数字科技不只是设计工具，也是一种设计媒介，数字科技能够使设计者基于当时所处的社会文化，在个人设计思考过程中，产生新的创意，建筑表皮数字化新建构必将激发出新的创作灵感。
主要参考文献
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在信息发展较快的时代，使国内许多行业已经与国际接轨，信息技术的使用不断改变社会各领域人们的生活方式，同时不断为社会创造更多的经济价值。在这样处处充满大量信息的社会背景下，建筑行业的施工数字化是传统建筑业对自身技术和管理方式的必然转变，同时也是我国建筑产业施工管理科学化的基本要求。建筑行业间的竞争，使得建筑专业软件的研究和开发越来越多，为了适应建筑市场的发展趋势，建筑方案施工管理也正与实物管理转为数字化电脑模型式的集成化管理。为方便建筑施工计划、施工步骤较大数字的运转，形成了数字化的建筑集成系统，从建筑项目的施工和管理的角度出发，健全数字化管理技术体系，为建筑业的发展起了较大的作用。
数字化集成系统
1. 建筑施工数字化的概念
建筑施工数字化是以网络、计算机和数字化信息为基础，建立的数字化施工的集成系统，使建筑施工从方案设计到工程实施都能通过专业软件在计算机上进行模拟，从而更加全面的对整个数据信息资源进行整合管理。数据化集成系统是数字化施工的进一步延伸，大量数据通过智能化的建筑机械设备与计算机网络间以可识别的数字信息进行传输和交换，使整个建筑施工过程实现数字化。建筑施工数字化集成系统在集成数字化的优势上拓宽了数字信息施工的运用并加快计算机对数据的识别、运算及传送、保存等，使建筑施工数据的相关信息更好地反映在计算机上进行模拟。方便各建筑机械在集成电路的指挥下有条不紊地进行建筑施工，并获取施工现场的各类数据，形成智能化的数字集成管理，使数字化信息施工贯穿整个建筑施工过程。
2.数字化集成系统的目地
通过对建筑施工行业的了解，数字化集成系统也来越完善，其主要功能是借助计算机工程软件和技术将建筑不同界面上的数据信息做较客观、科学的集成处理，使建筑施工的整体构造模型更加趋近真实效果，为建筑施工多维信息处理提高效率。数字化集成系统的建立使建筑不同类型的数据相互集合，形成独立的空间系统，使各类数据间互不影响又相互辅助，使高新技术在数字化集成系统中最大程度的发挥优势，从而在大数据信息的环境下，制定出全面的施工方案。
3.数字化集成系统的特点
就目前建筑施工数字信息系统的发展状况而言，数字化集成系统的特点主要以数据为主体，一方面，把整个建筑施工信息进行全面规范的收集、处理并进行整合存储，方便施工时进行发送和集成运用，实现对数据资源的综合处理，使信息资源得到充分利用。另一方面，数字化集成系统对大量数据进行操作时可增加系统运行的稳定性和可靠性，确保数据的安全管理，方面数据统一维护和在建筑施工时及时查询、核对等。
建筑施工数据特点
1.施工周期较长
基于大部分建筑施工的层数较多，每层的结构特点不统一，施工时涉及的知识面广，特别是高层建筑，其设计比普通楼层建筑复杂得多，基础的埋置深度也较深，多方面的原因使得建筑施工涉及人员多，不同细节的施工到检查到验收时所用周期长，有时短至一年，长至几年或十几年等。由于施工周期长，人员不稳定，所以期间各方面形成的数据量逐渐累积将形成很大的工作量，为建筑施工数字化集成系统的带来了实践机会。
2. 施工技术含量高
在建筑施工中，从建筑的结构力学计算、材料的性能选择、水电管道体系设置以及建筑配套设施的建设都有着较先进的技术理论和数据支撑，如此技术含量较高的建筑施工所产生的与数字相关的工作也是海量的，这对提高施工进度和施工效果是一大考验。
数字化集成系统对建筑施工的作用
1.建立虚拟模型
目前建筑施工常用软件有天正CAD平面数据处理软件、SU建模软件、VR虚拟模型效果软件、AI建筑分析软件等，多种技术软件综合运用，形成仿真的三维建筑施工模型，为建筑师、建模师、软件研发人员、施工人员等其技术能力的发挥提拱展示的舞台，同时缩短建筑施工周期，为达到预期的施工效果，共同促进建筑施工的高校实施。
2.辅助城市规划等相关专业的发展
建筑施工数字化集成系统更好地促进建筑方案的实施，在达到与实际现状场地相符的效果后，对后期的城市规划、城市旅游发展、园林景观等设计相关规划则较为容易，使建筑设计、城市规划、景观设计相互结合，共同促进社会发展。
3.提供信息交流的平台
由于现代社会信息数据变化更新较快，而建筑施工数据化集成系统对建筑施工数据的综合管理使建筑数据较为方便的更新替换，同时对于同行业间，数据的集合存储方便信息的交流和获取，更好的了解当前行业的发展走向，为促进建筑施工方案的更新提供机会。
总结
11月8日，中国教育信息化整体解决方案领先提供商上海华师京城高新技术股份有限公司(以下简称“华师京城’1在成都举行的第62届中国教育装备展示会上正式业界首个完整的“基于云技术的数字校园”解决方案。“基于云技术的数字校园”进一步丰富了华师京城教育云平台，奠定了华师京城在云教育市场的领导地位，将为中国教育信息化和教育变革提供新一代的“源动力”。
与传统的数字校园解决方案有所不同。华师京城“基于云技术的数字校园”，是以数字化信息和网络为基础，以云计算为驱动力，在计算机和网络技术上建立起来的对教学、科研、管理、技术服务、生活服务等校园信息的收集、处理、整合、存储、传输和应用，使数字化资源得到充分优化利用的一种虚拟教育环境。由于整个数字校园搭建在尖端的云计算基础之上，华师京城“基于云技术的数字校园”可以有效实现教育资源远程分享、交互运作，并克服数字校园建设中出现的“重硬件，轻应用，缺乏有效资源”的问题，节省信息化建设的投入成本。
“随着国内教育信息化的不断深入，建设数字校园已经成为一个不可逆转的趋势。云时代的到来，为数字校园提供了一个全新的环境。随着数字校园对海量存储数据、交互运作和计算能力需求的不断上升，华师京城相信，未来的数字校园一定都会建立在云计算技术之上。”华师京城董事长兼首席执行官龚浩表示，“华师京城作为教育信息化整体解决方案的领先提供者、华东师范大学下属企业，致力于推动云计算在教育信息化领域的应用，从而实现教育模式的变革和教育资源的均衡。”
华师京城“基于云技术的数字校园”与不久前刚刚的“思科―华师京城教育云终端机”配合，可有效满足校园网搭建、学校内班级互联及区域内学校互联的需求，实现远程互动式教学、区域内教学资源共享和统一管理，构建起优质高效、安全可靠的数字化校园和区域教育信息网络。
华师京城具备雄厚的研发力量，目前拥有5大中心、5个联合实验室和一个与华东师范大学联合成立的博士后科研工作站，专注于教育资源和教育装备的研发工作。通过有效整合华东师范大学、教育部教学仪器研究所、中央电化教育馆、上海市数字化教育装备工程研究中心等联合研发单位的权威科研力量和教育资源，以及与思科、英特尔、微软、德州仪器、明基等国际技术领导者的战略合作，华师京城为中国教育市场提供先进的教育云平台、基于云技术的数字化校园、云上绿色班班通、绿色班班通擞字化实验室、幼儿互动多媒体教学等业界领先的解决方案以及丰富权威的教育教学资源。
(唐跃秋)
关键词:数字化变电站;组网;电气设备;光纤冗余环网
中图分类号:TM76,TP393 文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2009)21-189-04
Discussion on 35 kV Digitized Substation
WANG Gaiyun,SU Lei
(Computer and Control College,Guilin University of Electronic Technology,Guilin,541004,China)
Abstract:The digital substation is the future direction of the development of substation.Key technology of the digitized substation is introduced,a complete figure of 35 kV digitized substation based on IEC 61850 is designed,a combinatorial networking mode constructed by process bus and substation bus.Fiber-optic ring network is adopted to build digital substation communication network.According to the development and operational experience of domestic and foreign high-voltage electrical equipment and the second device (IED),the transition plan of constructing digital substation based on IEC 61850 is proposed.
Keywords:digitized substation;networking;electrical equipment;fiber-optic ring network
目前,变电站综合自动化技术已经在我国得到广泛的应用,但是,目前的变电站综合自动化技术的运用还存在一些技术上的局限性,另外,随着电力系统的结构越来越复杂,电压等级越来越高,对系统运行管理也提出了更高的要求。随着数字式互感器技术和智能一次电气设备技术的日臻成熟并开始实用化,以及计算机高速网络在电力系统实时网络中的开发应用,数字化变电站技术开始在我国逐步得到应用。数字化变电技术代表着变电站自动化技术的发展方向[1]。IEC61850标准为数字化变电站技术奠定了技术标准。数字化一次设备以及数字化通信技术的发展及实用化,也使得按IEC61850建设数字化变电站成为可能。
1 数字化变电站的关键技术
就目前技术发展现状而言,数字化变电站是建立于IEC61850通信规范基础上,由电子式互感器(ECT,EVT)、智能化开关等智能化一次设备、网络化二次设备按变电站层、间隔层、过程层分层构建而成,能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站[2]。它的关键技术主要包括以下几个方面。
1.1 IEC61850标准[3]
就概念而言,IEC61850标准主要围绕以下四个方面展开:
(1) 功能建模。从变电站自动化通信系统的通信性能(PICOM)要求出发,定义了变电站自动化系统的功能模型(Part5)。
(2) 数据建模。采用面向对象的方法,定义了基于客户机/服务器结构的数据模(Part7-3/4)。
(3) 通信协议。定义了数据访问机制(通信服务)和向通信协议栈的映射,如在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到MMS(IEC61850-8-1),在间隔层和过程层之间的网络映射成串行单向多点或点对点传输网络(IEC61850-9-1)或映射成基于IEEE802.3标准的过程总线(IEC61850-9-2)(Part 7-2,Part8/9)。
(4) 变电站自动化系统工程和一致性测试。定义了基于XML(Extensible Make up Language)的结构化语言(Part 6),描述变电站和自动化系统的拓扑以及IED结构化数据。为了验证互操性,Part 10描述了IEC 61850标准一致性测试。
1.2 电子式互感器[4]
电子式互感器分为两大类:有源电子式互感器和无源电子式互感器。有源电子式互感器利用Rogowski空芯线圈或低功率铁芯线圈感应被测电流,利用电容(电阻、电感)分压器感应被测电压。远端模块将模拟信号转换为数字信号后经通信光纤传送。无源电子式互感器利用Faraday磁光效应感应被测电流信号,利用Pockels电光效应感应被测电压信号,通过光纤传输传感信号。
1.3 智能化一次设备
根据IEC 62063:1999的定义,智能开关设备是指具有较高性能的开关设备和控制设备,配有电子设备、传感器和执行器,不仅具有开关设备的基本功能,还具有附加功能,尤其在监测和诊断方面。
1.4 网络化二次设备
将IEC 61850应用于变电站内的通信,以充分利用网络通信的最新技术,实现二次设备的信息共享、互操作和功能的灵活配置。
2 系统设计原则
按照数字化变电站的要求和各层所需要达到的功能,针对一个典型接线的35 kV变电站,建立数字化变电站模型,并给出系统结构及配置方案。设计方案应具有先进性,同时作为一种实际应用,还应充分考虑目前国内外高压电气设备和二次设备(IED)的发展情况和运行经验。
设计过程分以下几个步骤实现:
(1) 建立35 kV变电站模型,给出电气主接线和IED配置。
(2) 分析数字化变电站的分层网络特点,建立全数字化变电站自动化系统网络。
(3) 针对已建立全数字化变电站自动化系统网络,选择数字化变电站高压电气设备和二次设备。
3 系统设计方案
3.1 变电站主接线[5]及IED配置
以下设计中按照常规的35 kV变电站考虑:配备有载调压变压器2台;35 kV单母线分段,两路进线一主一备;#1进线所带35 kV直配变一台,作为所用备用电源;10 kV单母线分段,每段母线各六路出线;集中无功补偿分两台,分别接于10 kVⅠ,Ⅱ母线。电气接线如图1所示。
本方案中,35 kV 变电站采用保护及测控一体化设计,#1,#2主变压器各配置一台主变差动保护测控装置,提供双斜率双拐点差动制动特性的比率式电流差动保护和差流速断保护功能。此外,这两台保护还可为变压器高、低压侧提供过流后备保护功能。测控方面的功能包括差动和制动电流、二次和五次谐波、电流等测量值,以及事件及故障录波、数据记录等功能。35 kV #1,#2进线、母联配置一台线路保护装置,主要提供完整的过流,速断和线路差动保护。两台主变保护各组一个屏,两条进线和母联的保护组一个屏。
对于10 kV 馈线系统(含进线、变压器、电动机、母联等),有两种配置方式,第一种是分散安装模式,在每条 10 kV馈线上配置一台综合馈线保护装置,提供过流和速断保护,其他保护功能包括电压和频率保护、断路器失灵保护等。测控方面的功能包括重合闸、故障测距、断路器操作次数及开断电流统计、同期检测、事件及故障录波、各种电量及需量的测量功能,10 kV馈线保护安装在相应的馈线开关柜上。第二种方式是组屏方式安装模式,在10 kV每段母线处各配置一台多馈线保护装置,一台这样的保护可同时为5条10 kV馈线提供监控保护功能,并为母联提供保护,这里选用后一种安装方式,多馈线保护通过组屏安装在 35 kV主控室或10 kV 配电室,10 kV Ⅰ,Ⅱ两段母线只需两台多馈线保护装置即可为各馈线,变压器及母联提供保护,这两套保护各组一个屏[6]。
变电站层配置主备两个远动主机和主备两个后台监控主机以及工程师站、人机工作站等设备,整个系统共组五个屏放在主控室。
为了使得变电站可以兼容部分不支持IEC61850的智能设备(如UPS、直流屏、消弧系统,电度表等),所以方案中设置了单独的IEC61850通信管理机、对时设备等辅助设备,其功能是将这些智能设备转换成符合IEC61850规范,同时实现统一对时。
3.2 变电站网络组网
3.2.1 过程层网络[7]
过程层上最大的数据流出现在电子式互感器和保护、测控之间的采样值传输过程中,采样值传输有很高的实时性要求。此外,保护、测控装置之间的互锁、保护和智能开关之间的跳合闸命令也有很高的实时性和可靠性要求。因此,过程层通信的实时性和可靠性是最为关键的问题。
过程层组网有四种方案,分别为面向间隔原则,面向位置原则,单一总线原则和面向功能原则。其中面向间隔组网方案结构清晰,易于维护,互操作性甚至互换性既可在IED层面获得,也可在间隔层面获得。在IEC61850实施初期,由于缺乏足够的互操作性实践经验,该方案使间隔层的互操作性更容易得到保证,所以在本设计中采用此方案组网,并采用100 MB光纤冗余的过程总线环网[8],保证采样值报文和跳闸GOOSE报文传输的实时性、可靠性,具体构建如下:
35 kV部分和10 kV部分各为一间隔进行组网,这两部分的ECT/EVT从一次侧采集到电流/电压信号后,分别接入本间隔内设置的合并单元中,合并单元采用IEC61850-9-2标准对采样值进行处理,处理后的采样信息经过本间隔内的一台工业以太网交换机接入过程层环网中,这样,采样值信息就可以在过程层环网上被共享,传至保护和测控设备里。智能开关设备如同合并单元一样,经本间隔内的一台工业以太网交换机接入过程层环网中,传至保护和测控设备中,合并单元及智能开关设备分别接入这两台交换机中,这样的话,同一间隔内的两台交换机可达到网络冗余功能,如果有其中一台交换机故障也不会影响过程层重要数据的传输安全。
3.2.2 变电站层网络
变电站站级网络主要处理间隔层之间IED的通信,同时要与后台人机工作站、工程师站进行信息交换,并通过远动装置与各级调度进行双向信息交换,变电站网络也可以通过网络设备直接接入电力数据网。
由于间隔层设备之间以及间隔层和变电站层之间需要共享电压、电流值及状态信号,而且间隔层IED数量较多,数据传输量大,为避免出现网络堵塞,保证通信可靠性,变电站层网络采用1 000 MB双光纤交换式以太环网结构,来保证带宽和可靠性。间隔层为支持IEC61850标准的数字式智能电子设备保护、控制、测量,集中组屏安装。分别有#1主变屏,#2主变屏,35 kV两条进线、母联屏,两面10 kV馈线保护屏,每一单元为一独立网络单位,相互之间可以交换信息,基于IEC61850标准规范与环网总线相连,与其他各单元、主站和调度系统进行交换信息。后台控制室通过变电站网络向保护和测控装置下达控制命令,GPS装置也通过变电站网络向全站统一授时,另外,远动系统也由变电站层网络经路由器与外部电力调度网络相连。
根据以上对35 kV数字化变电站过程层和变电站层的组网分析,具体网络构建如图2所示。
4 电气设备设备配置
4.1 电流/电压互感器及合并单元
如前文所讲,电子式电流/电压互感器分为有源和无源两种,由于有源互感器简单可靠,稳定性较好,国内外已经进入商业运行的以有源互感器居多,光学互感器在超高压系统中优势较大,但还处在不断改进过程中。因此在目前的技术条件下,35 kV变电站各电压等级的互感器选用有源互感器。具体选择配置方案如下:
在35 kV#1,#2进线部分各选择一对带有一个保护级和一个测量级输出的电子式电流互感器;在35 kVⅠ,Ⅱ段馈线部分各选择一对带有一个保护级和一个测量级输出的电子式电流互感器;在35 kVⅠ,Ⅱ段母线处设置带有一个保护级(测量)和一个用于零序电压的电子式电压互感器;35 kV母联部分选择一个带有一个保护级和一个测量级输出的电子式电流互感器。
在10 kVⅠ,Ⅱ段母线进线部分各选择有一个保护级和一个测量级的电子式电流互感器;在10 kV Ⅰ,Ⅱ段母线的每条馈线部分同样选择有一个保护级和一个测量级的电子式电流互感器;在10 kVⅠ,Ⅱ段母线部分各选择一个有一个保护级(测量)和一个用于零序电压的电子式电压互感器;10 kV母联部分选择一个带有一个保护级和一个测量级输出的电子式电流互感器。
合并单元负责将有源互感器采集的35 kV和10 kV线路上电流,电压信号经IEC61850-9-2标准经光纤以太网传输至过程总线所需保护,具体配置方案如下:
在35 kVⅠ,Ⅱ段母线处各设备一台合并单元,采集35 kV#1,#2进线和出线部分的三相线路保护和测量电流值,同时采集35 kVⅠ,Ⅱ段母线的单相线路电压值和零序电压值,其中35 kV Ⅱ段母线处的合并单元也负责采集35 kV母联部分电流值。
在10 kVⅠ,Ⅱ段母线处各设备一台合并单元,采集10 kVⅠ,Ⅱ段母线的进线和10条馈线部分的三相线路保护和测量电流值,同时采集10 kVⅠ,Ⅱ段母线的单相线路电压值和零序电压值,其中10 kV Ⅱ段母线处的合并单元也负责采集10 kV母联部分电流值。
4.2 智能断路器[9]
在数字化变电站中,智能开关设备的研究和现场应用相对滞后一步。因此在目前的技术条件下,可供选择的智能开关设备不是很多,目前主要的还是一些国外厂家生产的产品,国内的厂家也已经在开发适用于各种电压等级的智能开关设备,其中35 kV和10 kV的智能开关柜已经开始试用。
本方案中,35 kV和10 kV智能开关设备选用智能化的成套开关柜,配备智能保护(控制)装置,这种装置应具有自动采集交流量和监视断路器状态等功能,并以 IEC61850标准与站内其他IED进行通信。另一种方案是采用常规的开关柜,再在开关柜上加装基于IEC61850标准的保护、测控一体化装置及智能操作箱来实现智能开关柜的功能。
4.3 交换机
以太网交换机在过程层通信的主要网络部件,由于过程层通信所处的恶劣电磁环境,以及采样值和GOOSE信息对实时性的要求,方案中选择工业以太网交换机。
这种工业以太网交换机应满足IEC61850-3中变电站环境对设备的要求,较普通交换机更加坚固,可安装在标准DIN导轨上,并有冗余电源供电,接插件采用牢固的DB-9结构或者更加坚固的具有IP67防护等级的M-12接口,用以满足苛刻的工业现场环境,可以抵抗震动,腐蚀和电磁干扰,大大提高了设备和网络的可靠性。交换机采用双全工交换模式,支持IEEE802.lq(虚拟局域网)和IEEE802.lp(优先级标签)[10]这两个与网络通信服务质量密切相关的协议。其中,IEEE802.lq定义了基于端口的虚拟局域网(VLAN),IEEE802.lp定义了报文传输优先级,后者对于过程总线上采样值报文和跳闸GOOSE报文的实时传输十分重要,因为当过程总线上数据通信负荷较大时,通过给采样值报文和跳闸GOOSE报文置上高优先级标签,可以保证这两类报文会在交换机内优先转发出去。
在网络结构上,工业以太网交换机利用光纤双环网的网络架构和环网冗余协议,光纤网络具有很高的抗干扰性,环网冗余协议相对于标准以太网的STP(生成树协议)及RSTP(快速生成树协议)的断路恢复时间有了明显提高,如业界领先的工业交换机制造商MOXA公司的专有环网冗余协议MOXA Turbo Ring协议,能够在环网线路出现故障时在20 ms内切换到备份路径,保持通讯的不间断运行,大大提高了网络的可恢复性。并可根据需要灵活选配光端口和电端口的数目。
此外,由于合并单元、保护设备和开关控制器所传输信息的重要性,它们均应直接和交换机端口相连,即保证各自享有独立的带宽。
5 数字化变电站建设过渡方案
目前,国内数字化变电站系统的应用和实施尚处于起步阶段,尤其是非常规互感器还需攻克一些技术难题,国内满足要求、可推广应用的智能一次设备太少;就交换机和嵌人式智能装置而言,在过程层应用1 000 MB以太网的技术还不成熟;诸如此类问题决定了数字化变电站的推广不可能一步到位,必须根据各地实际情况分阶段按不同的工程方案实施。
第一阶段:变电站自动化系统在变电站层和间隔层真正实现IEC 61850,实现不同厂家IED之间的互联和互操作;而过程层设备采用常规设备,间隔层设备采用传统的点对点硬接线联结方式接入常规互感器和断路器;目前很多已投运的数字化变电站采用的都是这种方案。
第二阶段:在不改变现有常规一次设备的基础上,通过在一次设备本体或附近加装模拟式输入合并单元和智能控制单元完成过程层设备的智能化;间隔层设备全部取消了模拟输入、开入和开出,仅通过通信按照IEC 61850-9-1/2与合并单元、按照GOOSE与智能控制单元连接;间隔层、过程层间完全通过数字化连接,取消了大量点对点硬接线连接。这种方案是比较主流的。
第三阶段:变电站层和间隔层、过程层全部实现数字化。过程层设备采用非常规互感器和智能一次设备,过程层的测量、监视和控制全部实现数字化、网络化,采用1 000 MB双环型网络架构,变电站总线和过程总线合二为一,最大限度地实现了信息共享和系统集成,是今后数字化变电站的最终发展方向。 但由于非常规互感器、智能断路器及其他智能一次设备目前仍有大量的技术问题未解决,因此这种方案在目前的实际工程应用中基本处于示范性探索阶段。
6 结 语
数字化变电站是未来变电站自动化发展的方向,本文首先介绍了数字化变电站的关键技术,并基于IEC61850标准,设计了35 kV数字化变电站模型,内容包括系统主接线,变电站网络,IED及电气设备的配置等。从目前国内外高压电气设备和二次设备(IED)的发展情况和运行经验来看,数字化变电站的建设还需要一个比较长久的过程,可以走先改造,再建新站,先部分数字化,再完全数字化的道路,对此,本文最后提出了建设基于IEC61850数字化变电站的过渡方案。
参考文献
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作者简介
关键词：飞机设计；制造；数字化技术；应用价值
飞机制造方面的成本占总成本的20%左右，设计方面的工作对飞机整体价值的90%有所影响，因此需要对飞机设计、制造方面的工作产生更多重视，对数字化技术进行科学合理的应用，进而对数字化技术的应用价值进行最大限度的发挥，为飞机设计制造等方面工作提供更多支持。本文对数字化技术应用价值方面的内容及数字化技术本身进行分析，以期为相关部门工作人员提供一定启发。
1 数字化技术在飞机设计及制造中的应用
数字化技术在飞机设计和制造等工作中的应用便是把实物飞机内全部参数以统一比例集中于3d模型，其与传统设计制造工作具有较大的差异。传统飞机设计和制造工作借助2d图纸绘制实现，若欲完成飞机的完整设计，应以不同方位对其进行绘制，工程量较大，同时因飞机制造工作涉及到的零件和零件相关参数众多，成功的飞机制造需要确保所有参数的正确。数字化技术的应用能够借助计算机技术完成上述工作，向计算机输入全部的参数，这些参数能够根据实际情况和位置进行标记，即三维标注技术，该技术对零件尺寸统一比例的标注具有较大的积极影响，各部分材料粗糙度等信息一目了然，并且在各类文字、数字以及语言的支持下，标记工作更加完善。
飞机制造和设计在模型精度方面具有较高的要求，为了对电子样机协调进行满足，使飞机设计及制造工作达到相应的工艺要求，需要对其精确度进行提升，部分零件达到完全真实的水平，其模型在零件尺寸、材料等方面还原度极高，甚至某些时候能够将某型直接引入到飞机制造工作中。当然3d模型并不完美，例如在表面处理及热处理技术方面目前的数字化技术无法更好实现，但依旧能够通过3d标注技术对其设计和制造工作进行辅助。
2 数字化技术在飞机设计及制造中的应用价值
2.1 方案设计和决策工作中数字化技术的应用价值
飞机设计软件工具能够根据飞机运营需求、特点等对舒适性、经济性、安全性等方面进行平衡，在先进软件及系统的支持下，将更多数据提供给方案设计及决策方面的工作。在数字化技术支持下，飞机设计及制造人员能够对飞机运营、技术需求、性能需求等方面进行掌握，进而对飞机设计和制造工作进行相应的调整和完善，对不同方案进行综合分析或调研，进而对方案进行不断提升和完善，为设计制造工作的开展提供更多支持。
2.2 预装配相关工作中数字化技术的应用价值
数字化技术能够对飞机设计、预装配等方面工作提供支持，所谓预装配即模拟装配飞机的过程，飞机装配工作对整体的制造工作而言至关重要，并且实际操作过程中容易出现各式各样的问题，因此数字化技术对此项工作的开展具有较大的应用价值。预装配工作的基础为数样机，在计算机技术和数字化技术的支持下，能够根据工艺流程步骤开展产品组装方面的工作，并且能够完成材料的质量检测工作，实际操作时误差的出现几率大幅度减少。
人们能够从四方面入手开展预装配仿真工作，例如人机工程、装配干涉、装配顺序以及虚拟数字化方面的仿真。所谓装配干涉仿真，即对报警装置进行建立，预装配环节存在诸多干扰因素，系统能够对其进行识别和报警，同时能够使工作人员在第一时间对问题进行处理和检查。此方面工作多数在虚拟条件下进行，然而仍旧需要人的参与，工作人员无需进到虚拟环境内，人们可以将人体3d模型放入其中，为工作人员提供各个方位的视角，为操作提供更多便利。所谓数字化车间仿真，即在虚拟3d零件的基础上对车间、起吊装置、厂房等方面的模型进行完善，将待装备的零件、半成品等投入虚拟车间。此外借助数字化技术能够对装配顺序进行模拟，在保证其与实际装配流程一致的情况下，能够及时发现存在的隐患问题，在确保顺序正确的情况下人们还能够减少漏零件的问题，为预装配乃至今后的实际装配奠定坚实基础。
2.3 飞机综合设计制造及工程发展过程中数字化技术的应用价值
在数字化技术支持下，能够为总体布置、设计等方面工作的开展提供更多支持，3d数字化模型和数字化设计分系统能够对结构强度设计、动力推进系统设计等分系统的设计进行完善，为设计工作开展提供支持。此外，在试验试飞、营运和制造、飞机设计及制造工作相关的知识管理工作等方面，数字化技术同样具有较高的应用价值，飞机试验试飞过程中产生较多的数据，在数字化技术支持下能够对全部试验数据进行有效的存储及处理，为飞机设计及制造工作的进一步优化奠定坚实基础。在营运制造过程中，通过对总装环境、地面维护保障参数等方面的仿真和模拟，能够以更低的代价达成设计及制造工作的各种要求，为飞机经济性、安全性、舒适度等方面提供更多保障。
3 结束语
飞机设计、制造等方面的工作较为复杂，涉及到的数据众多并且对数据精度和准确性具有极高的要求，通过传统方法和技术开展设计、制造等方面的工作时需要消耗较多的人力物力和时间，获取的数据精度较低，无法更好地满足飞机设计、制造等方面工作要求，数字化技术的应用能够对上述问题进行解决，并且在虚拟预装配功能的支持下减少资源浪费，设计制造时间有所减少，可见其应用价值极大。
参考文献
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