基于WBS的配網變電工程造價數據結構分解與分類

馮開健，王丙乾，袁祖偉，關前鋒，陳積芳

（1.海南電網有限責任公司，海南 海口 570203；2.中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司，廣東 廣州 510663）

0 引言

近年來，我國配電網建設投入不斷加大，配電網發展取得顯著成效。然而，中低壓配網規模的快速發展，為配網工程標準化的建設方案和規范化的造價管理帶來了挑戰。配網工程在實際管理過程中存在建設項目數量多、建設地點分散、標準各不相同、項目劃分不清、造價管理簡單粗放、數據結構層次不明等特點，成本和標準的不匹配、不統一，這些都制約著配網工程管理工作的規范化、標準化實現[1]。

針對配網變電工程造價管理粗放、各階段造價管理數據不延續、數據積累滯后等問題，本文根據配網變電工程造價數據特點，運用WBS技術手段，規范配網變電工程造價數據結構和造價費用標準，同時為配網定額和清單的進一步研究打下理論基礎。

本文從工程本身的固有屬性、物理結構、技術特性等方面對配網變電工程項目進行分解；對分解后的項目層級和數據單元進行項目編碼設定，加入時間和空間維度，以保持數據的通用性、規范性和延續性。這既是大數據平臺和信息共享的基本需求，也是企業通過層層管控實現成本控制的重要途徑。

1 研究思路

配網工程WBS分解指的是借助BIM思維，遵循工程的客觀規律，以電氣設備或建筑物的物理實體量為基本單元，以工程的專業系統為基礎構架，反映工程物理層面設備及建筑物實體的數據結構。分類指的是在每一類電氣設備或建筑物的物理實體里面再進行選擇，最后組成完整系統。

比如，一個配網變電工程里面一般既有變壓器，也有配電裝置，變壓器和配電裝置屬于必選項，缺一不可，就把變壓器和配電裝置看作是WBS分解；而在變壓器里面，如果選擇了終端型、315 kVA、油浸式的歐式箱變，那么一般不會再有其他類型的變壓器，即不同類型的變壓器一般是多選一的關系，屬于選填項，那么就把不同類型的變壓器看作分類。再比如，配網架空線路中，桿塔和基礎可看作是WBS分解，因為一個架空線路工程如果有桿塔，一般情況下就必然會有基礎，桿塔和基礎屬于必填項；而桿塔中的鐵塔（角鋼塔）或水泥桿一般情況下只選擇一種，屬于選填項，因此，鐵塔和水泥桿可看作分類。

為了便于基礎造價數據的采集和優化，首先需將配網項目按層級化思路進行分解。WBS分解的核心是把項目整體任務分解成較小的、易于管理和控制的若干子任務或工作單元，其表達的是一種樹狀結構的邏輯示意圖，最底層的可交付成果稱為工作包。按照合理性、全面性、重點性、可操作性和可比性的原則，將配網新建工程分為變電工程、架空線路工程和電纜線路工程三大部分。由于篇幅所限，本文僅討論配網工程中的變電部分，架空線路工程和電纜線路工程可參照變電部分的研究思路。

2 配網變電工程造價數據結構分解

建筑工程指的是各類建筑物、構筑物等設施工程；安裝工程指的是生產工藝系統的各類設備、管道及輔助裝置的組合、裝配和調試。對于配網變電工程，建筑部分主要涉及基礎、場坪地基、消防等；安裝部分主要涉及各類設備安裝和系統調試等。可見，兩者的屬性類別、特點和參數相差較大，因此，在進行配網變電工程的WBS分解時，應首先分解為變電建筑模塊與變電安裝模塊兩大模塊。

配網變電工程的WBS結構分解如圖1所示。

圖1 配網變電工程的WBS結構分解

本文針對配網變電工程的WBS項目結構分解，與國家能源局發布的《20 kV及以下配電網工程建設預算編制與計算規定（2016年版）》[2]相比，本文的結構分解融合了配電站、開關站、充換電站的公共部分和主要部分，從多個角度進行劃分，更加注重層級之間物理邏輯性，側重于技術數據和造價數據的融合，提供了另外一種數據流轉和利用的思路。通過本文的分解思路，可以層層分解到最小層級，并通過設定編碼來進行識別和組合，使得這一方案合理、可行，為配網工程數據庫和信息化平臺建設提供了基礎。

2.1 變電建筑模塊

變電建筑模塊的WBS分解主要為建筑物、構筑物、場地、給排水及消防。分解原則主要是考慮各建（構）筑物的功能屬性、物理結構、技術特性和施工工藝等因素。

1）建筑物

建筑物是變電建筑模塊的最主要結構，配網變電工程的主要建筑物是配電室，配電室是指帶有低壓負荷的室內配電場所，安裝有分配多路低壓負荷開關的房間，主要為低壓用戶或用電設施配送電能。建筑物主要包括一般土建、照明、采暖、通風及空調。這里的建筑物包含建筑物相關的裝修裝飾等。

2）構筑物

構筑物指的是不直接在內進行生產和生活的建筑物，但對主體建筑有輔助作用、有一定功能性的結構建筑。相對于建筑物，構筑物的基礎要求及等級不是很高，但其為工程核心提供了必備的場所和保障，相當于“后勤中心”。按照各構筑物的功能屬性，構筑物主要分為基礎、圍墻及大門、護坡擋墻排水溝。

3）場地

場地主要指站區道路及地坪、地基處理或場地平整。與建筑物、構筑物相比，場地部分屬于輔助生產建筑模塊的一部分，功能是為主要生產工程服務的。因此，場地部分也應該與主要生產工程建筑分開，作為變電建筑模塊WBS分解的一個單元。

4）給排水及消防

給排水及消防與場地部分類似，主要內容較建筑物和構筑物少，但其功能或承擔任務與主要（輔助）生產工程相關，是不能忽視的一部分，因此單獨作為變電建筑模塊WBS分解的一個單元。

2.2 變電安裝模塊

變電安裝工程的WBS分解主要為變壓器安裝、配電裝置安裝、站用電纜、充電設備、通信與自動化。分解原則主要是考慮各設備功能屬性、承擔作用等因素。其中，配電站、開關站及充（換）電站的安裝模塊包含在變電安裝模塊中。

1）變壓器安裝

變壓器是變電工程最主要的設備之一，因此變壓器安裝是變電安裝工程最重要的一個環節。由之前的分析可知，不同變壓器的規格、型號造價差異較大，其對工程造價的影響也比較大。因此，變壓器安裝工程應該作為變電安裝模塊WBS分解的一個單元。

2）配電裝置安裝

與變壓器類似，配電裝置也是配網變電工程主要的設備安裝部分，變壓器指的是各類型、各規模的干變、油變，配電裝置指的是各類型、各規模的環網柜、開關柜等，兩者之間因設備不同，技術參數、造價水平等有較大差異，因此將配電裝置作為劃分的一個子項。配電裝置主要分為開關電器類、無功補償裝置、測控保護電器類。開關電器可進一步分解為斷路器、負荷開關、隔離開關、開關柜；無功補償裝置分解為電容器和電抗器；測控保護電器分解為避雷器、電壓互感器、電流互感器。

對于開關電器，其主要作用是在系統發生故障時準確動作、可靠工作，在規定條件下具有相應的動穩定性與熱穩定性，使電器不會被損壞。常用的配網開關電器有斷路器、負荷開關、隔離開關、開關柜。斷路器一般作為電氣回路的總開關使用，在系統發生故障時能與保護裝置和自動裝置相配合，迅速切斷故障電流，防止事故擴大，從而保證系統安全運行；負荷開關具有簡單的滅弧裝置，能切斷額定負荷電流和一定的過載電流，但其構造比較簡單；隔離開關俗稱“刀閘”，其本身工作原理及結構比較簡單，主要特點是無滅弧能力，只能在沒有負荷電流的情況下分、合電路；開關柜是由多種其他開關電器組成的整套電氣設備，其物理結構要復雜很多，承擔作用也較大，設備造價相對也較高。因此，基于不同開關電器的物理結構，開關電器主要分為斷路器、負荷開關、隔離開關、開關柜。

對于無功補償，電容器承擔充放電的基本功能；電抗器主要用來限制短路電流，抑制畸變諧波。可見，電容器和電抗器的主要功能或作用不同，其物理結構差異也不同，有必要作為無功補償的WBS分解項。

同理，對于測控保護電器，采用同樣的分析方法，可以分解為電流互感器和電壓互感器。

3）站用電纜

電纜敷設是站內電氣安裝工程的一個重點工序，影響著整個電氣工程的施工進程及二次施工工藝水平，主要的站用電纜有控制電纜、通信電纜、光纜及動力電纜。站內電纜基本原則及敷設規定與電纜線路工程類似，但站內電纜主要供配電站進出線使用，應單獨作為變電安裝模塊WBS分解的單元。

4）充電設備

充電設備功能類似于加油站里面的加油機，可以固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑和居民小區停車場或充電站內，可以根據不同的電壓等級為各種型號的電動汽車充電。充電設備的輸入端與交流電網直接連接，輸出端都裝有充電插頭用于為電動汽車充電。

充電設備是充（換）電站工程所特有的設備安裝部分，是充電樁可以儲存電能的核心裝置。有了不同類型的充電設備，電動汽車有了常規充電、快速充電、機械充電等多種充電方式，充電設備的快速發展很好地推動了新能源汽車普及和節能減排。因此，充電設備也是變電安裝模塊需要考慮的一個分項。

5）通信與自動化

配網通信是配電網自動化的重要組成部分，通信系統的安全可靠是實現配網自動化的重要保障。配網通信與自動化是配網智能系統中非常重要的環節，是配網自動化的神經系統，配網運行數據信息的采集傳輸、運行狀態的改變及優化均通過通信與自動化系統，是整個信息化實現的關鍵。因此通信與自動化一般作為一個單獨模塊來考慮。

通信自動化工程分為通信工程、配電自動化和營銷系統，是由通信自動化工程特點所決定的。配網自動化是運用計算機技術、自動控制技術、電子技術等技術手段，對配網進行離線與在線的智能化監控管理，使配網始終處于安全可靠、經濟高效的運行狀態；通信網絡連接著配電網自動化的主站系統和遠方終端，是配網自動化系統的重要組成部分，其性能與可靠性的好壞，對整個系統功能的實現有著決定性的影響；配網營銷系統很多是面向用戶終端的負荷管理，通過需求側用能數據的集中采集、實時電量監測和負荷分析，提升電能管理水平。

3 配網變電工程造價數據分類

配網變電工程的分類是在WBS分解結果的基礎上，繼續在同屬性、同功能的“分解池”里進行選擇。按照這個原則，對WBS分解后的變壓器、配電裝置和通信自動化等進行分類。

變壓器分為箱式變壓器、配電變壓器和臺架變壓器。這三類變壓器在一個配網變電工程中，往往屬于多選一的情形：選擇了箱變，一般不會再選擇配電變壓器，反之亦然。

3.1 箱變分類依據

對比相關主要設備材料信息價文件中的美式箱變和歐式箱變價格，可知同規模、同型號的美式箱變和歐式箱變設備價差異較大，對比如表1所示。

表1 美式箱變和歐式箱變設備信息價對比表

以315 kVA的終端型油浸式箱變為例，美式箱變價為102 000 元/臺，歐式箱變價為145 000 元/臺，后者比前者高出43 000 元/臺，高出比例為42.2%。事實上，美式箱變和歐式箱變的物理結構、應用場合、可靠性均有較大差異，因此，箱變應先分為美式箱變和歐式箱變。

3.2 配電變及臺架變的分類依據

對比相關主要設備材料信息價文件中的干式配變和油浸式配變的設備價格，可以得出類似結論，即：配電變壓器中的干式配變和油浸式配變由于絕緣方式、物理結構各不相同，造價差異也較大。因此，干式配變和油浸式配變應首先作為配電變壓器下一步細分的依據。

按照同樣的分析方法，臺架變壓器可細分為非晶合金型和無勵磁調壓型兩種。

3.3 配網變電工程數據的逐層細分

進一步通過層層劃分，變壓器工程最終可細分的最小結構單元是設備層級。例如，根據設備價差異，不同規模的美式箱變或歐式箱式變可以繼續往下分：美式箱變分為終端型315 kVA、400 kVA、500 kVA等；歐式箱變分為環網型315 kVA、400 kVA、500 kVA等。表2給出了不同規模箱變設備信息價的對比情況。

表2 不同規模箱變設備信息價對比表

可以看出，同為美式箱變或歐式箱變，因規模容量的不同，其造價水平有所差異。比如，同為美式變，但400 kVA的設備價比315 kVA的高出13 000 元/臺，高出比例為12.8%；分析其它規模的箱變也可以得到類似的結論，那么規模容量應該作為美式箱變或歐式箱變下一步細分的考慮因素。

根據上述原則，開關電器、無功補償裝置、測控保護電器等配電裝置，以及通信線路、通信設備、配電自動化工程等也可以通過層層劃分，最終細分到最小的結構單元，即設備層級或材料層級。例如，配電自動化最終分解為站所終端、配變終端、饋線終端等設備終端；站用電纜最終分解為高電壓和低電壓不同截面的電纜材料；不同類型的配變基礎按混凝土等級細分為C20混凝土、C25混凝土等。最終細分后的最底層級是WBS最小的結構單元層級，后續的典型模塊組價可以根據最小的結構單元層級進行組合。

4 配網工程編碼規范

4.1 編碼設定的基本原則

配網工程大數據平臺的基本功能之一是數據的存儲和查詢，為了更方便、快捷地找到想要的工程數據，需對配網工程進行編碼規范，使其涵蓋工程的主要信息和特征。

編碼設定遵循的基本原則：①唯一性原則。唯一性原則指的是每一個配網工程有且只能有一個編碼。②便利性原則。便利性原則指的是編碼要便于查詢、檢索和匯總。③可擴充性原則。可擴充性原則指的隨著工程技術的發展，出現新的工程類別時，編碼也能隨之增加、刪減或調整。

4.2 編碼規范的基本思路

配網工程編碼主要應包含工程類別、建設地點和建設時間等信息。編碼應保證工程的唯一性，同時體現工程主要特征。工程類別包括變電工程、架空線路工程、電纜線路工程和電樁工程等類別。同一工程類別編碼中，還要區分出少數關鍵性特征，以便快速識別或查詢數據。工程編碼組成為：工程類別編碼+建設地區編碼+建設時間編碼。

4.2.1 工程類別編碼

對于變電工程，主要特征包括主變數量和容量；對于架空線路工程，主要特征包括桿塔型式、回路數和線路長度；對于電纜線路工程，主要特征包括電纜截面、回路數和土建通道型式；對于充電樁工程，主要特征包括充電功率和充電方式（交流或直流）。各類工程及其主要特征編碼如表3所示。實際工程中，一個配網工程往往包含了幾個工程類別，不同工程類別及其對應的主要特征應按順序進行編碼。工程類別的順序依次為變電工程、架空線路工程、電纜線路工程、充電樁工程。

表3 配網工程編碼規范簡表

4.2.2 建設地區編碼

建設地區編碼借用全國電話區號，統一用“Q+四位阿拉伯數字”表示。電話區號不足四位的，前面以數字0補位。例如，建設地點在廣州，則建設地區編碼為Q0020。

4.2.3 建設時間編碼

建設時間編碼用六位阿拉伯數字表示，分別表示年月，比如201710，表示2017年10月。

例如，某個配網工程的建設內容包含一臺400 kVA變電站，2 km單回水泥桿架空線路，1 km單回路3×240 mm2截面電纜溝電纜線路，建設地點在惠州，建設時間為2019年12月，其編碼應為B1×400K1S02D1G3×240Q0752201912。

需要說明的是，按照本文的編碼規范，如果同一時間同一地點建設了另外一個同規模的配網工程，那么工程編碼將完全一樣。針對這種情況，不同建設單位（如供電局、配電所等）的管理系統一般各不相同，可以有效進行區分；若是同一建設單位，可以要求在填報系統中備注設計單位、施工單位等信息，或者先根據投資額劃分不同區間，然后在不同投資范圍內進行設定，也可以根據供電范圍、服務群體等將工程重要程度劃分為一般、較重要、重要、特別重要等級別，總之，可以增加不同的屬性予以區分。

本文針對配網工程管理過程中的一些問題，提供了一個可以通過設定編碼來快速識別、查詢工程，并在不同管理者之間保持數據通用性和延續性的思路。后續將根據實際運用過程中可能出現的問題，有針對性地做進一步的研究和改進。

5 結語

本文根據配網工程數據特點定義配網工程數據類別，運用WBS方法對配網變電工程進行造價數據結構分解和分類，形成各層級的規范數據結構，同時對分解后的項目類別及主要特征進行編碼設定。研究表明，本文所提出的思路和方法可以在一定程度上避免配網變電工程造價數據結構層次不明晰、項目劃分不清的問題，使得配網工程大量數據的流轉和利用變得高效可行。

本文的研究成果還可以看成BIM規模化應用的前期工作之一，為BIM技術與造價融合做鋪墊。后期可以借助BIM統一管理平臺的思路，開展造價專業與BIM技術的接口，建立多專業、多階段、多參與方協調統一的大數據技術平臺，切實提升造價管理和項目管理的信息化水平。