AutoCAD中變電二次設(shè)計(jì)自動化研究

廣西桂能軟件有限公司

摘要：通過對當(dāng)前變電二次設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)習(xí)慣的積累和總結(jié)，探索基于Autocad平臺采用ObjectARX二次開發(fā)技術(shù)、以C/S模式結(jié)合數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)變電二次設(shè)計(jì)自動化的框架和實(shí)現(xiàn)思路。

關(guān)鍵詞：變電二次；AutoCAD；ObjectARX；二次開發(fā)；正則表達(dá)式；C＼S模式；SQL Server數(shù)據(jù)庫

一、引言

變電二次設(shè)計(jì)的目的是為了對電力系統(tǒng)及一次設(shè)備的工況進(jìn)行監(jiān)測、控制、測量、調(diào)節(jié)和保護(hù)；它基于一系列的變電二次設(shè)備實(shí)現(xiàn)，這些設(shè)備包括測量儀表、一次設(shè)備的控制、運(yùn)行情況監(jiān)視信號以及自動化監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)和安全自動裝置、通信設(shè)備等。變電二次設(shè)計(jì)是指二次設(shè)備之間按一定的功能和要求連接在一起構(gòu)成電氣回路（統(tǒng)稱為二次接線或稱為二次回路），它是確保電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和可靠供電不可缺少的重要組成部分。

實(shí)際生產(chǎn)過程中，變電二次的設(shè)計(jì)成果主要為原理圖、端子排圖、電纜清冊、回路表和遠(yuǎn)傳信息表，其中設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思想主要體現(xiàn)在原理圖中，而端子排圖等是原理圖內(nèi)容另一種形式的呈現(xiàn)、更多是為了從施工的角度系統(tǒng)查看接線和回路信息；但是設(shè)計(jì)人員往往需要耗費(fèi)大量精力和時間照著原理圖繪制出端子排圖等，由于完全是手工制圖，過程中難免會引入人為錯誤，在后續(xù)的校審批環(huán)節(jié)中因此發(fā)生的反復(fù)修改也屢見不鮮，無形中降低了生產(chǎn)效率。

AutoCAD是變電二次設(shè)計(jì)人員主要使用的繪制平臺，由于是個通用平臺，AutoCAD繪制出來的元素也僅僅是基本繪圖對象，如圓、直線等；ObjectARX是AutoDesk公司針對AutoCAD平臺上的二次開發(fā)而推出的一個開發(fā)軟件包，基于它可以對AutoCAD進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)在AutoCAD中繪制出復(fù)雜而帶有專業(yè)意義的繪圖對象。以此為基礎(chǔ)，本文將探討如何通過原理圖自動生成端子排圖、電纜清冊等二次設(shè)計(jì)成果，實(shí)現(xiàn)變電二次設(shè)計(jì)自動化。

二、變電二次設(shè)計(jì)自動化的目標(biāo)

設(shè)計(jì)人員只需按照系統(tǒng)要求繪制原理圖，系統(tǒng)將自動收集原理圖中的專業(yè)信息，按照既定的專業(yè)規(guī)則自動完成電纜清冊、端子排圖、遠(yuǎn)程信息表和回路表的生成；并且通過數(shù)據(jù)庫和C/S模式實(shí)現(xiàn)基本的設(shè)計(jì)協(xié)同和數(shù)據(jù)共享。

三、變電二次設(shè)計(jì)自動化的框架

系統(tǒng)以C＼S模式運(yùn)行在一個中小型的局域網(wǎng)內(nèi)，所有的dwg圖紙數(shù)據(jù)都存放在服務(wù)器端的Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫內(nèi)。設(shè)計(jì)人員從服務(wù)器上下載需要的資源，完成設(shè)計(jì)后再將設(shè)計(jì)成果（即工程的圖紙文件）上傳到服務(wù)器中，確保同一設(shè)計(jì)源。這一切都在AutoCAD中完成，設(shè)計(jì)人員無需另外切換環(huán)境實(shí)現(xiàn)。

四、變電二次設(shè)計(jì)自動化的流程

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程是①繪制原理圖；②參考原理圖繪制端子排圖，同時進(jìn)行電纜編排；③根據(jù)端子排圖整理電纜清冊；④根據(jù)原理圖整理遠(yuǎn)傳信息表。自動化流程是①通過系統(tǒng)繪制原理圖，系統(tǒng)在過程中自動收集二次回路信息，并進(jìn)行預(yù)處理后上傳至數(shù)據(jù)庫；②系統(tǒng)依據(jù)數(shù)據(jù)庫中的回路數(shù)據(jù)和既定規(guī)則自動生成電纜清冊，期間會提示設(shè)計(jì)人員一些需要額外處理的情況，如轉(zhuǎn)接回路等；③自動繪制端子排圖，期間會記錄端子排圖的繪制結(jié)果和原理圖中端子和回路的對應(yīng)關(guān)系（用于后續(xù)的簡單同步修改）、自動生成遠(yuǎn)傳信息表。

自動化設(shè)計(jì)流程中，由于系統(tǒng)會自動收集回路信息，還可以同時做一些簡單的檢查，如端子是否出現(xiàn)接入多條不同回路的情況，在繪制原理圖的過程中即可告知設(shè)計(jì)人員，而傳統(tǒng)的方式往往等到手工繪制端子排圖時才發(fā)現(xiàn)。

五、變電二次設(shè)計(jì)自動化的重點(diǎn)和難點(diǎn)

變電二次設(shè)計(jì)自動化的重點(diǎn)和難點(diǎn)主要包括：繪制“電氣二次對象“、生成電纜過程中對轉(zhuǎn)接回路的智能化處理、復(fù)雜改動的同步等；

1）繪制“電氣二次對象“

雖然ObjectARX提供了豐富而強(qiáng)大的接口，但相較于以往的繪圖方式，繪制“電氣二次對象“還是會給設(shè)計(jì)人員帶來“額外”的工作，畢竟專業(yè)信息無法無中生有，仍然需要設(shè)計(jì)人員來輸入，如繪制設(shè)備時（雖然是文字對象），需額外輸入設(shè)備的屏位信息（回路信息表中會用到）；繪制端子時，需額外指定端子所屬設(shè)備；繪制回路時，需要指定回路的類型、回路的遠(yuǎn)傳信息以及回路涉及的端子等；但系統(tǒng)需具備一定的記憶學(xué)習(xí)能力，原則上是相同信息僅第一次需輸入，后續(xù)只需選取即可，并且結(jié)合專業(yè)規(guī)則實(shí)現(xiàn)部分信息的智能化識別，如繪制回路時，如果設(shè)計(jì)人員輸入的回路名稱為“A411”，系統(tǒng)根據(jù)既定的正則表達(dá)式規(guī)則，即可判斷這是一條電流回路；盡可能的減少設(shè)計(jì)人員在繪制原理圖過程中額外的信息輸入活動。

對于已有的圖紙，系統(tǒng)也要提供方法將原來的基礎(chǔ)繪圖對象自動轉(zhuǎn)換為具有專業(yè)信息的“電氣二次對象”，事實(shí)上，這種情況出現(xiàn)的概率比設(shè)計(jì)人員從空白圖開始繪制原理圖要高的多，而因?yàn)槔L圖方式多種多樣系統(tǒng)處理起來也棘手的多，目前考慮的是（主要是文字內(nèi)容）自動分析，初步識別出回路、端子、設(shè)備；但準(zhǔn)確和進(jìn)一步的信息加工仍需設(shè)計(jì)人員來完善。

每次保存dwg圖紙時，系統(tǒng)都會自動收集圖紙中的二次回路信息，對它們進(jìn)行預(yù)處理后上傳至服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，預(yù)處理主要是對回路進(jìn)行分組，或?qū)⒒芈沸畔凑占榷ㄒ?guī)則加入到已有分組中（電纜的雛形），目的是加快后續(xù)電纜清冊的生成速度。

2）處理轉(zhuǎn)接回路

一般來說，回路連接是端子A連接端子B，但在一些情況下，比如為了節(jié)約電纜等需要端子A先連接空閑端子C再連接端子B，端子C無任何電氣功能，僅起一個轉(zhuǎn)接的作用，這樣的回路稱為轉(zhuǎn)接回路。復(fù)雜的時候，甚至需要通過多個轉(zhuǎn)接端子來完成回路連接。

轉(zhuǎn)接端子通常不會在原理圖中繪制指明，而是僅出現(xiàn)在端子排圖中，以往設(shè)計(jì)人員也是端子排圖繪制的差不多了或需對電纜進(jìn)行優(yōu)化時才發(fā)現(xiàn)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)接；系統(tǒng)將在每次自動生成電纜的時候就進(jìn)行轉(zhuǎn)接回路的檢測和處理，但由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)無法完全量化的輸入到系統(tǒng)中，在轉(zhuǎn)接端子的選取上，系統(tǒng)的自動選取雖然也滿足專業(yè)規(guī)則，但不一定是設(shè)計(jì)上的最優(yōu)，會需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步的確認(rèn)。

3）復(fù)雜改動的同步

實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員往往是出了一版圖以后，由于各方面原因，需要對已繪制完成的圖紙進(jìn)行修改，而電氣二次圖紙的修改，往往是原理圖中改好，端子排圖、電纜清冊、回路信息表中再做相同的修改，這個也是容易引起錯漏的環(huán)節(jié)。

自動化設(shè)計(jì)采用的數(shù)據(jù)庫記錄回路信息的模式，雖然確保了同一數(shù)據(jù)源，在簡單的改動上，可以實(shí)現(xiàn)多個結(jié)果的同步修改，如修改某個回路的名稱（但不會引起回路類型的改變），設(shè)計(jì)人員在原理圖中修改后，端子排圖中系統(tǒng)可自動執(zhí)行同步修改；但對復(fù)雜的改動，系統(tǒng)的同步處理就能力有限了；舉例來說，原理圖中修改了一條回路的類型，造成的影響是電纜中減少一條電纜，連帶影響是其他的電纜編號需要發(fā)生相應(yīng)的改動，目前系統(tǒng)無法在端子排圖中實(shí)現(xiàn)如此復(fù)雜的同步改動，只能由設(shè)計(jì)人員通過系統(tǒng)再自動重新生成一版端子排圖，但事實(shí)上是設(shè)計(jì)人員更愿意去手動刪除電纜并重編電纜號。

就重點(diǎn)和難點(diǎn)來說，主要是：1）系統(tǒng)無法一次性處理完整、需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步確認(rèn)或完善的信息，無形中增加設(shè)計(jì)人員的工作量；2）回路數(shù)據(jù)發(fā)生改變，在端子排圖中并非所有改變都能立時同步。這些跟二次專業(yè)復(fù)雜性和系統(tǒng)智能化不足都有一定關(guān)系。

六、變電二次設(shè)計(jì)自動化的意義

雖然目前市場上也有一些變電二次設(shè)計(jì)的輔助工具，但大多數(shù)是以工具集的方式，主要用來快速繪制端子排圖，基本不存在原理圖和端子排圖中的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，無法依據(jù)原理圖自動生成端子排圖等成果，設(shè)計(jì)人員仍需耗費(fèi)大量時間繪制繁瑣的端子排、信息表、電纜清冊等。變電二次設(shè)計(jì)自動化的目標(biāo)是將設(shè)計(jì)人員從繁瑣而重復(fù)的工作中解放出來，使他們能更專注于設(shè)計(jì)，本文所探討的自動化方案在目前條件下具備可行性，但在應(yīng)用中優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都同樣顯著，仍有較多問題需要去解決，隨著變電行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的普及，變電二次設(shè)計(jì)自動化將是大勢所趨，日后的自動化方案也會日趨完善。