国内外智能电网设备标识标准现状分析

纪永新+王正波+李文芳+李晓飞+孙明明

摘要：在全球能源互联网背景下，智能电网深入发展，能量流与信息流双向流动，数以万亿设备间的互联互通使得设备编码的重要性日益凸显，建立设备统一编码标识已然十分迫切。本文首先介绍了智能电网及其发展，阐述了智能电网设备编码的重要性，随后重点描述了国内外几种主要的电力设备编码方案及其优缺点，并对当前智能电网设备编码在应用过程中遇到的问题进行分析，最后指出统一编码标识是智能电网设备标识的发展趋势。

关键词：智能电网；统一标识；设备编码；标识标准

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）35-0257-05

在全球能源互联网的背景下，随着智能电网建设的推进和电力信息化的持续深入，以及大、云、物、移和地理信息等现代信息通信技术与智能电网技术的深度融合，智能电网能量流与信息流双向流动，数以万亿在线运行的发、输、变、调、配、用等设备间的互联互通使得设备编码的重要性日益凸显。

当前智能电网建设过程中，各种设备编码标准并存[1]、编码方案多样化[2]、编码系统互不连通[3]，不利于设备管理和维护中的定位、追溯；不利于设备的快速扩充和大量扩容，以及设备间通信、交互与识别，导致信息孤立、资源浪费、无法形成完整的产业链[4]。因此，建立智能电网设备统一编码标识是十分迫切和需要的。

1 智能电网的发展

智能电网[5]是以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。

智能电网时代已经到来，世界范围内智能电网的建设进程已经全面启动[6-8]。主要有美国的全国统一智能电网计划、欧盟的超级智能电网计划和中国的坚强智能电网计划。美国智能电网在基础设施老化背景下，建设安全可靠电网，并提高用电侧效率以及降低用电成本。欧洲智能电网主要以分布式能源和可再生能源的大规模利用为目标，注重能源效率的改善和提高。中国在引进吸收智能电网概念时，加入了“坚强”的内涵[9]，坚强智能电网更重视远距离大容量输电网络的安全性和可靠性的建设，并在此基础上开展对电力全价值链的智能电网建设。

智能电网设备编码是关联设备资产管理、智能在线监测、电力巡检、故障报修等方面的唯一索引，其主要运用于数据库中，在智能电网设备的全寿命周期管理中扮演者不可或缺的角色。

2 国内外主要电力设备编码方案

2.1 国外主要电力设备编码

2.1.1 KKS电厂标识系统

1970年，欧洲电厂运营、设备制造、设计等部门的有关专家组成了“大电厂技术委员会”，共同制定KKS（德文电厂标识系统的缩写）编码系统[10-11]，在欧洲的电力界得到了广泛应用。2010年12月，我国基于KKS编码体系发布了《电厂标识系统编码标准》[12]。国内绝大多数电力设计院和电厂使用KKS编码对电厂的物理对象进行标识。

（1） 编码规则

① 工艺相关标识：根据在机械、土建、电气、仪控等专业中的功能，标识工艺相关的系统和设备。

② 安装点标识：标识电气和仪控设备在安装单元（如：柜、盘、控制台）内的安装点。

③ 位置标识：标识在厂区方格网内、建（构）筑物，楼层上，房间内和消防区的布置位置。

以上三种标识采用类似格式，工艺相关标识可以根据需要单独使用，或与其它一种或两种组合运用。

（2） 编码特点

KKS电厂标识系统遵循通用国际标准DIN、IEC、ISO、IEEE，从编码体系的组成和逻辑结构看，其具有标识统一合理、结构层次分明、非基于语言和可扩充的特点。

KKS编码主要的优点：

① 编码内容全面、完整；

② 编码结构严谨、规范；

③ 编码扩展方便、灵活。

但是，由于KKS电厂标识系统执行弱规则，许多重要编码由参与工程的各方约定，因此造成大量重复的编码约定；且KKS 编码系统繁杂，不便记忆，对运行和检修人员的记忆要求难度比较大。

2.1.2 法国EDF编码系统

EDF编码[11]是法国电力公司在核电站和火电站设计中采用的系统和设备编码标准，由机组标识、厂房标识、房间标识、系统标识、设备标识五个部分组成。EDF编码广泛用于电站设计、采购供货、安装、调试、运行、维护的管理过程中。在我国的大亚湾、岭澳等核电站中有成功应用。

（1） 编码规则

① 设备功能标识的结构

EDF采用三层次编码方法，对于一个系统中的每个设备，其完整的功能標识按照如下的方法构成：

1 — 机组标识码

RCP — 系统标识码（循环水系统）

001 — 设备系列号

PO — 设备类型代码（泵）

② 地点场所的标识

厂房的标识：用2个英文字母表示。第一个字母表示厂房；第二个字母表示该厂房中的区域。

房间的标识：用3个数字符号表示。第一个数字表示楼层，第二、三个数字表示房号。

（2） 编码特点

EDF编码系统标识范围广，包含系统标识，设备功能标识，厂房，建筑物，层位及房间的标识以及孔洞的标识等；系统码相对较少，便于归类记忆，辨识性强。

但是EDF编码系统在使用中还存在一些问题：

① EDF的系统标识码未采用序号进行标识，不便于记忆，也不便于计算机管理。

② EDF的设备编码部分采用了设备名称的法语单词宿写，不便于归类记忆。

③ 由系统代码派生出的各种编码规则不同，管理复杂，数据间的关联性差。

2.1.3 英国CCC编码系统

由英国通用电气公司（GEC）制定的公共核心编码（Common Core Code）[11]。适用电厂所有管理对象，如设备材料编号、图纸资料编号、电缆编号、项目管理网络计划作业编号等，是完整的电厂管理编码系统。核心编码格式：用5位阿拉伯数字表示，每位编码的含义由实施者自行定义。我国华能大连电厂和华能岳阳电厂使用的是CCC编码。

（1） 编码规则

示例：36304

第一位：3—锅炉系统（电厂系统分类）

第二位：6—燃料系统（根据各大类按子系统分类编码）

第三位：3—皮带传输系统（系统设备编码）

第四，五位：04—第四段皮带（设备序号）

（2） 编码特点

CCC编码系统主要优点

① 用5位阿拉伯数字即涵盖项目、财务、土建、锅炉、汽机、发电机、电气、控制与仪表及辅助系统的基本框架；

② 良好的树型结构，对于设备及其他管理对象的层次关系的可操作性更强；

③ 可灵活自定义，扩充性强；

④ 与物资编码统一性好。

但是，CCC编码系统仅用5位数字标识，导致可识别性较弱；灵活自定义，不利于统一标准；且其核心编码不包括安装地点标识。

2.2 国内主要电力设备编码

2.2.1 电力系统部分设备统一编号

来源于《电力系统部分设备统一编号准则》[13]，1987年由中华人民共和国水利电力部发布，主要适用于500kV输变电设备。

（1） 编码规则

① 交流500kV设备编号

电力系统交流500kV设备实行双重编号，即由代码编号和设备名称两部分组成。

示例：线路

以该线路两端厂（站）名称的简称命名，该线路两端断路器，按规定相应编号。

② 直流500kV设备编号

电力系统直流500kV设备也实行双重编号。

设备编号由数码和元件缩写名称两部分构成，如下：

（2） 编码特点

编码简单，易于识读；编码规则包括了设备序号及元件名称；对早期电力系统设备编码的规范化起到了推进作用。

但是，其编码覆盖范围有限，只包含500kV输变电设备；编码位数太少，可扩充性不够；不能标识设备元件的工艺特征。

2.2.2 电厂标识系统编码标准

来源于《电厂标识系统编码标准》[12]，2010年5月中華人民共和国住房和城乡建设部、国家质量监督检验检疫总局联合发布，主要适用于火电厂、水电厂、核电厂、可再生能源电厂等类电厂的标识编码。

（1） 编码规则

电厂标识系统分为工艺相关标识、安装点标识和位置标识三种电厂标识类型，结构如下：

（2） 编码特点

编码借鉴KKS电厂标识系统，采取三类标识，可灵活选用；结构严谨，组成规范；内容完整，方便扩展。

但是该编码适用范围仅限于电厂，未包含智能电网发、输、配、用、调等环节的设备。

2.2.3 电网工程标识系统编码

来源于《电网工程标识系统编码规范》[14]，2014年12月由中华人民共和国住房和城乡建设部、国家质量监督检验检疫总局联合发布，适用于110kV及以上电压等级的交直流输变电工程。

该规范是首套适应我国电网工程的统一分类，统一编码，统一标识的技术规范。

（1） 编码规则

电网工程标识系统分为工艺相关标识、安装点标识和位置标识三种电厂标识类型，结构如下：

（2） 编码特点

借鉴KKS电厂标识系统，采用三类标识，表达完整具体，标准化程度高；编码内容完整，结构严谨。

但是该编码覆盖范围窄，只适用于110kV及以上电压等级的交直流输变电工程；且编码系统繁杂，不便记忆。

2.2.4 南网设备信息分类与编码

来源于中国南方电网有限责任公司《电网设备信息分类与编码》，遵循IEC61970/61968 CIM 国际标准，统一了电网信息分类与设备编码，定义了设备台账的典型结构，并对整个台账的层次划分、设备命名和基础参数进行了规范。规定南方电网输电、变电、配电、自动化的设备分类与编码。

（1） 编码规则

编码是由多级码段组成的。每一级码都有自己固定的格式，互相不同，但都是由分类编码元素和编号编码元素组成。分类编码元素，编号编码元素都是由数字和/或字母组成。

① 厂站功能位置编码

由9段25位字符或数字码构成。

应用于国家电网公司GIS基础公用平台。

5位数字码组成，第1位数字码表示大类，在该规范中规定了8种大类及其编码，第2、3位表示子类，第4、5位表示顺序号。

3 存在的问题

从前文看，现有的智能电网设备编码标准种类繁多，由于应用的单位、专业各不相同，编码方案之间存在很大的差异。

智能电网设备编码面临的主要问题：

3.1 标准不统一

由于不同单位、不同专业的各类型设备、机器及系统都有自己的编码标准，无法实现跨系统、跨平台的信息共享和互联互通。

3.2 规则不兼容

各标准缺乏统一的规划，针对同一设备，不同组织制订不同的编码标准，各标准互不兼容，且可扩展性差。

3.3 覆盖不全面

现有的编码方案只对部分业务环节进行编码，尚未形成一个覆盖智能电网发、输、变、调、配、用等各环节的设备编码标识标准。

4 统一编码标识是发展趋势

在全球能源互联网发展的浪潮下，越来越多的电力设备采用嵌入式系统结构。海量的电气设备、数据采集设备和计算设备通过电网、通信网连接互联，广泛使用广域传感和测量、高速信息通信网络、先进计算和柔性控制等技术。全球能源互联网架构下智能电网数以万亿计的在线运行设备迫切需要统一的编码标识。

智能电网设备统一编码标识将为构建标准化的统一数据基础起到非常重要的作用，为智能电网能量流与信息流的互联互通提供基础保障，加速“大云物移智”在能源电力领域中的应用与发展，推动全球能源互联网的建设与部署。

5 结语

本文首先介绍了智能电网及其发展情况，指出了智能电网设备编码的重要性，接着重点分析国内外几种主要的电力设备编码方案，得出当前智能电网设备编码在应用过程中存在标准不统一、规则不兼容、覆盖不全面等问题。针对这些问题，本文在最后提出智能电网设备统一编码标识是未来的发展趋势。对于智能电网设备统一编码标识的具体研究还需要进一步探索。

参考文献：

[1] 张军永等.输变电设备物联网的设备编码标识[J].电力系统自动化，2013，37（9）：92-96.

[2] 张军永.输变电设备物联网的设备编码标识研究[D].湖南大学，2013.

[3] 何杰.输变电设备物联网关键技术研究[D].湖南大学，2013.

[4] 孙红等.物联网统一编码体系的研究[J].计算机应用研究，2013，30（9）：2707-2710.

[5] 范文欣，李娜.智能电网的现状和发展前景分析[J].电力科技，2013（32）：144.

[6] 張东霞，姚良忠，马文媛.中外智能电网发展战略[J].中国电机工程学报，2013，33（31）：1-14.

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[8] 彭小圣等.面向智能电网应用的电力大数据关键技术[J].中国电机工程学报，2015，35（3）：503-511.

[9] 姚建国等.智能电网_源_网_荷_互动运行控制概念及研究框架[J].电力系统自动化，2012，36（21）：1-12.

[10] 吴伟.电厂设备管理中KKS编码的应用[J].华东电力，2007，35（9）：88-90.

[11] 江永.电厂标识系统及其在设备管理中的应用[D].重庆大学，2008.

[12] 电厂标识系统编码标准[S].

[13] 电力系统部分设备统一编号准则[Z].

[14] 电网工程标识系统编码规范[S].