特高壓輸電線路設計進度管理模型的系統動力學仿真探討

陳安安

摘要：從設計院的角度，以系統動力學原理為出發點，對特高壓輸電線路的設計進度管理進行了動態化、系統性的仿真探討。通過分析設計管理流程中存在的問題，對設計進度管理程序進行了優化建議，對提升后續項目的管理水平具有參考意義。

關鍵詞：進度管理；仿真模型；系統動力學

伴隨著電力技術與體制的深化改革，電網輸電線路規模日益擴大，從最初的局域小規模電網發展至以特高壓為骨干網架，各級電網協調發展的跨區互聯大電網。重點項目對整個地區用電有著深遠的影響，設計進度制約這整個工程的開展進度；電網工程設計涉及多學科，還要求更高協調度；外部環境的復雜性加劇了設計過程中的風險性與不確定性。故長距離、高電壓電網對設計方除了提出更高的技術要求，也對項目的進度提出了更高的管理要求。如何對設計過程中的不確定性因素進行管理，從而實現電網建設的低成本、高保障，具有重要的意義。

一、 特高壓輸電線路設計進度管理系統動力學介紹

輸電線路設計是一項涉及多專業、多部門的設計項目。特高壓輸電線路工程，輸電距離長，路徑多經過偏遠地區，外部條件復雜，影響因素多，故其風險性較高，項目具有一定的不可預測性。在設計過程中的各種因素相互影響、相互作用，在特高壓輸電線路設計項目進度管理中形成了非線性、高階次以及多變量的復雜系統動力系統動力學現象。在對特高壓輸電項目的進度管理中，需要利用綜合、系統、動態化的思維方式進行深入研究與探討[1]。

傳統的項目管理軟件如P3E/C能夠確定影響設計進度的關鍵工作和關鍵路線，對設計進度計劃的執行情況進行動態的綜合檢測控制，預警可能制約設計進度的不利因素。但無法在項目執行前對項目偏差進行預測，且無法分析工程經驗等非線性參數。

系統動力學SD（Systern Dynamics）也稱為系統動態學，是由美國福雷斯特教授于20世紀50年代中期創立的，通過系統整體方法對非線性、高階、時變的動態系統進行分析[2]。利用SD仿真軟件Venism對特高壓輸電線路工程的設計進度管理狀況進行深入分析與定量預測，成為十分重要的分析方法。

在系統動力學分析過程中，需要建立動態的SD模型，從定性以及定量角度出發，分析系統運行過程中其影響因素與系統之間的關系[3、4]。同時，利用系統動力學模型所分析出的因果關系，建立反饋環路圖，進而建立系統性的存量/積量結構模型，推理出系統結構中的數學邏輯關系。

二、 特高壓輸電線路設計進度管理系統因素選擇分析

特高壓輸電線路工程的設計需依托于現場踏勘、參數計算、遙感測量技術、信息技術等多種技術，并通過網絡平臺，將系統一次、送電電氣、送電結構、通訊、技經等各專業相連，從而形成綜合的設計管理。因此，在建立特高壓輸電線路工程設計進度管理的系統動力學模型時，需要充分結合實際情況，利用多元化的方式，反映項目工期、投資、質量、變更、決策等變量之間的結構關系，實現模型本身的科學性與實效性，保障理論研究能夠有效指導實際項目。

影響設計進度的因素，主要因素有以下三大類：

組織管理因素：組織管理模式，人力資源狀況，專業間配合，管理人員投入，設計人員投入，激勵等；

技術因素：設備材料變化，設計改進，設計變更，相關工程設計經驗等；

外部因素：青賠、征地受阻，路徑協議辦理，計劃調整，時間壓力等；

三、 特高壓輸電線路設計進度管理系統動力學模型建立

（一） 模型邊界的界定和基本假設

本文研究的是特高壓輸電線路設計過程的進度管理，故以國家電網某±800kV特高壓輸變電工程為例。此工程輸送容量為8000MW，某設計院承擔其中一段線路的設計，輸電長度約81km，設計啟動日期為2015年7月，計劃投產日期為2017年10月。設計工作包括現場終勘、成套設計、預算、施工配合。以整個設計項目為整體，分析項目的組織管理因素、技術因素、外部因素對，從而提升設計質量與資源利用效率，保證設計進度。

（二） 因果關系反饋模型

組織管理與工程建設兩者之間存在一種動力平衡，對這種平衡關系進行科學、合理把握，能夠有效促進資源的合理配置[5]。資源在實際應用過程中所受到時間、數量以及質量上的影響，工程建設能否與這三者之間實現有效配備對特高壓輸電線路工程項目管理效果有著重要的作用[6]。同時，項目的建設還受到外界因素的影響，例如電網建設政策變化、設備建材價格變化等等因素。外部任何一個細微的變動都有可能引發整個系統的劇烈變動，從而對工程建設造成影響。因此，需要在特高壓輸電線路工程工程設計進度管理系統結構與變量之間對因果關系進行創建，如下圖1所示：

圖1：特高壓輸電線路工程設計進度管理系統因果關系反饋圖

從特高壓輸電線路工程項目設計進度管理系統因果關系反饋圖中可以看出，將設計進度作為研究對象，對進度產生影響的共有17個變量，三個因果循環。積量結構模型的建立

根據前文的因果循環分析及研究重點，選擇了系統變量中的"設計質量"、"工作效率"、"設計變更""設計進度"4個變量對系統運行影響進行分析。觀察系統的運行，狀態變量"設計進度"對"設計質量"產生影響；工程經驗、項目人力資源等因素通過影響"工作效率"從而對"設計進度"產生累計的影響；而"設計質量"的降低將導致"設計變更"的增加從而制約項目的"設計進度"。通過繪制設計進度管理系統的積量模型圖，將各變量之間的關系反映出來

結語：

本文在結合工程實際經驗的基礎上建立了特高壓輸電線路工程設計進度管理系統的因果關系反饋及積量模型圖。在下一步的工作中，將收集工程數據，確定模型中的各變量之間的動態方程，并與實際工程數據進行對比分析，檢測調整模型的適用性與精確度，為日后特高壓輸電線路工程的設計項目管理及策劃決策提供參考，從而提升工程的綜合效益。

參考文獻：

[1]劉卉.淺談智能電網背景下的電力工程項目管理[J].科協論壇（下半月），2013，（4）：50-51.

[2]蘇懋康.系統動力學原理及應用[M].上海交通大學出版社，1988

[3]王其藩.系統動力學[M].清華大學出版社，1994

[4]王佩玲.系統動力學-社會系統的計算機仿真方法[M].1994

[5]蒲曉瑛.智能電網新型運行模式及發展探討[J].機電信息，2013，（6）：169，171.

[6]雷榮軍，畢星.系統動力學在建設項目管理中的應用[J].哈爾濱理工大學學報，2004，9（6）：72-75.