探討變電站電氣二次智能設計軟件開發的新方法

李明芳

（中國能建廣東省電力設計研究院，廣東 廣州 510663）

1 電氣二次工程特點分析

電氣二次設計工作，與其它專業相比，施工圖階段是工作量集中且最大的一個階段。施工圖紙內容主要包括原理圖，端子排圖，設備平面布置，功能接線示意等。其中原理圖和端子排圖占圖紙的絕大部分。繪制端子排圖在其中又占了大部分的工程量，且極易出錯。在軟件性能評價中原理圖自動生成端子排圖的功能是最核心部分，這也是本文的討論重點。下面以變電站為例對二次圖紙稍做抽象剖析。

1.1 名詞定義

這里先規定一些概念，以便于在復雜的二次圖中分清工程界限，設備裝置歸類和相互關系。

間隔——根據電壓等級和接線形式劃分的在電力系統中能獨立完成某一接線功能的電氣設備組合。這里指組合中所有的一二次設備總稱。

安裝單位——以屏、柜、箱為單位的設備制造安裝與工程施工安裝的分界。

安裝單元——安裝單位內的設備、裝置及組件或無外接線的分接線箱及端子單元組。

安裝元素——二次圖中可分割的最小部分，即端子和導線。

回路編號——通常是安裝元素（端子和導線）的回路屬性和邏輯電位屬性的標注

1.2 在二次工程及軟件設計中的意義及作用

那么以上名詞在變電站二次圖紙設計過程中有什么意義和作用呢？以下來分別敘述：

1.2.1 間隔劃分的意義及作用

間隔是根據電壓等級、接線形式和電氣功能劃分的，對于母線類的接線：如單母線、雙母線及旁路類的接線，我們可分為線路間隔、主變XX側間隔、母聯間隔、分段間隔、電容器間隔等；對于非一個斷路器類的接線：如橋接線、3/2斷路器接線等接線，我們會分為線路間隔、主變XX側間隔、XXXX斷路器間隔、母線PT間隔、高抗和串容間隔等，這種情況下會把斷路器相關設備組合單獨分出來。一個電力系統的主接線就是以間隔為單位組成的。同類間隔無論在空間結構還是設備類型組合及接線原理上都有重復性，因此二次圖卷冊主要是根據間隔種類及相互聯系劃分的，一個或多個同類型間隔或電氣聯系較多的間隔分為一個卷冊。二次回路編號、電纜編號在同一間隔內是不能重復的，在不同間隔可重復，不相同間隔的電纜編號通常用間隔編號做前綴來區分。以間隔為單位對應的二次圖作為固定的圖紙組合，在成品圖模板庫可成組存儲和成組調用。

1.2.2 安裝單位和安裝單元劃分的意義及作用

在原理圖中安裝單位名稱、編號及安裝單元的型號都做為回路屬性的描述。其中安裝單位做為工程的分界點，同時也是電纜的起止點。這些屏、柜和箱內有線槽相連時就是一個安裝位置，當分左右兩側而又沒線槽相連時，又分為左右兩個位置。對于電纜芯線，只有起止點都在同一個不分側的安裝單位或左右分側的安裝單位的同側位置才能合在同一根電纜。

安裝單位是間隔的組成部分，同時安裝單元又是安裝單位的組成部分。當安裝單位內包含多個設備單元時，安裝單元和設備單元通過端子連接建立對應關系，安裝單元信息包含在端子序號當中。安裝單位和安裝單元隨一次設備的選型變化相互位置也會變化，如敞開式設備、GIS設備、罐式斷路器及其它一些電氣組合設備等，都隨設備的組成方式不同工程界限也不同。

因此，在設計過程中安裝單元是廠家內部配線或電纜芯線的起止點。對應屬于同一間隔的安裝單位的端子排圖以安裝單位為模板進行存儲和調用，對應屬于多個間隔的安裝單位則以安裝單元為模板進行存儲和調用。

1.2.3 安裝元素和回路編號的意義及作用

對于安裝元素我們把端子叫做點元素，導線叫做線元素。

元素屬性：分為位置屬性和電氣屬性。

位置屬性：間隔 、安裝單位和安裝單元 是元素的位置屬性。

電氣屬性：回路屬性 邏輯電位屬性是元素的電氣屬性。

實際，回路編號就是元素的電氣屬性?；芈肪幪柕木幹埔巹t按回路屬性編制，相同的回路編號有相同的電位屬性。

2 傳統二次原理圖的軟件轉化分析

在我國電氣工程的傳統設計中一直延用前蘇聯的做圖體系，其特點是：原理圖與端子接線圖相互影射對應，原理圖圖面簡潔、邏輯清晰，各部分原理流程整體感強，方便閱讀；端子排圖直觀、具體，方便接線安裝。其中原理圖和端子排圖通過安裝元素相互影射對應，每一根導線或電纜芯線兩端都有兩個對應的端子。如果把間隔、安裝單位、安裝單元都看做安裝元素的位置描述，那么原理圖和端子排圖就是由這些安裝元素組成的，端子排圖還包含了所屬電纜的全部信息。

對于點元素來說只要把工程中應用到的在原理圖全部標出，它在端子排圖中就能找到一一對應的位置。但對于線元素，以往的大多數電氣二次設計軟件在原理圖生成端子排圖的過程中都是以回路編號的線或線組做為線元素，這樣就存在兩端線和多端線的情況。其中多端線雖然原理圖和端子排圖是對應的，但卻不是一一對應，軟件將無法作出判斷。因為多端線的轉換過程存在諸多不確定性。而多端線在現有做圖體系的二次原理圖中大量存在，如：電流回路公共端，電壓回路，信號回路公共端，控制回路的跳閘輸入等，還有電流回路的多級串接，電壓回路的多級并接，和電流回路，計量回路按相接線等，使多端線的情況更為復雜，軟件很難進行識別。

3 提出一種新的二次智能軟件處理方法

通過上述分析，我們可以確定原理圖中用回路編號標注線元素的方法很不方便，尤其是在復雜的工程中。另外，隨著電氣設備集成化水平越來越高，電氣工程原理圖不再能詳細描述回路原理的細節，而重在體現設備外部的工程接線。使用電氣原理推演判別的方法也不易實現。有沒有更好的方法實現原理圖到端子排圖的順利轉化呢？

這里提出一種通過改變現有原理圖繪制方式的新方法加以解決。電氣工程的實質就是用電纜作為設備間的連接。把雙端線（電纜芯線或導線）作為線元素，在原理圖中定義每根電纜芯線，這和工程實際是符合的。在施工過程中每根電纜芯線在原理圖中都是一一對應的雙端線，再加上電纜選型、芯線組纜等原則，一定能自動生成端子排圖，因為這種方法描述的是每根電纜芯線的細節。這就說明以兩端線為線元素在原理圖轉化端子圖的過程中是必要的。

只要定義了原理圖的每個線元素的位置屬性，每一條實際的接線都有兩個明確位置的端子，既可以有明確唯一的接線方式，又不依賴回路編號。這樣我們就可以在同邏輯電位點有不同回路編號時（如果有必要）也不影響軟件生成安裝接線圖。但這并不是說回路編號沒有用了，而是原理圖轉換端子排的過程不以它為條件。為保持簡潔的原理圖面，很多屬性是不顯示出來的，沒有回路編號的圖紙是不完整的，對于圖紙閱讀者來說是需要回路編號的，而且十分重要。在一套系統標準的回路編號原則下，電氣工程人員只要見到回路編號，就能大致確定什么回路的什么線甚至去向等。且回路編號在電纜選型，芯線組纜中也起到主要作用。可見回路編號確實十分重要。如果說工程圖紙中的圖面結構是骨架，聯線和端子就是肌肉和皮膚，而回路編號就是神經系統，通過它方便閱讀回路原理并與端子排圖相對應。

這里提出的是原理圖輸入的一些方法，即在原理圖階段完成雙端線元素的定義劃分，在原理圖自動生成端子排的過程前消除轉化過程中的不確定性因素。自動生成過程的接線方案是由每段雙端線的兩側位置確定。

解決了線元素在原理圖和端子排安裝圖之間的一一對應關系，如何在原理圖中既能精準表達回路間的邏輯關系又能完整定義線元素呢？可以通過廠家內部接線圖反應回路的邏輯關系，通過定義設備間的外部接線實現線元素的屬性描述。因此，以安裝單位來進行卷冊劃分，將每一面屏、柜作為一個卷冊，以廠家原理圖為基礎，在廠家原理圖中直接繪制與外部設備的連接關系，從而詳細描述每個線元素。與廠家設備連接的其它外部設備，均以框圖的形式進行繪制，同理繪制對側設備卷冊下的原理圖。這樣，不同卷冊下會有兩張圖紙中存在相同的連接關系，這樣卷冊間既可以相互一一對應又能在邏輯回路上相互補充。對廠家原理圖設置完連接導線信息后（包括：電纜編號，回路編號，芯號），可以對卷冊間原理圖信息進行校對與刷新，自動生成端子排接線圖，同時還能提供端子導航功能，對指定端子進行定位查看。

結語

軟件是為需求而設計的，本文對電氣二次施工圖中的一些概念進行歸類和定義，提出一種原理圖自動生成端子排接線圖的新思路。電氣二次工作瑣碎且繁雜，希望通過對二次設計的各項內容進行系統梳理分析，找出規律，在電氣二次智能軟件開發工作中少走彎路，開發出更好的產品，更好地為二次設計人員服務。

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