基于GIS的配網工程CAD系統標準化設計

馬益平 李永騰

（寧波供電公司，浙江 寧波315000）

0 引言

配網工程設計是供電企業生產活動中非常重要的基本環節，對電力資源的有效利用起著關鍵作用。但是長期以來國內的配網設計存在設計標準不一、從業人員專業素質低、設備選型規格復雜、設計工作重、造價計量不統一等問題，導致設計出圖不規范、工作效率低下，作為電網運行維護最重要的設計數據，在工程結束后，卻很難再發揮作用，造成優質資源的極大浪費。

顯然，CIM模型的應用為配網工程設計提供了有力的技術支撐，但是具體到實際工作中，則需要解決一系列的管理和技術問題：首先工程圖紙設計和CIM的思想不一致，甚至差異還比較大；其次工程設計普遍使用AutoCAD作為工具，而Auto－CAD的數據模型和CIM模型完全不同。因此我們需要用新的觀點和思路實現技術創新，解決這些實際問題，不僅要提高配網工程設計的質量和效率，還要實現異構系統之間的數據統一性，為配網的運行維護提供唯一、準確、即時的電力基礎數據。

1 課題背景

隨著電力企業信息化建設大量使用分布式應用系統，在業務運作過程中，用戶經常需要在不同的系統之間進行切換，不可避免地需要重復同一組數據條目，導致工作效率低、數據一致性差等問題。通常這些系統的設計注重于提供解決某些具體問題的完美方案，而忽略了與其他一些系統的接口。

2 系統功能需求

功能（Function）是描述系統的行為，特別是系統與環境關系的一個重要概念。用戶需求（User Requirement）描述了待開發軟件一定要完成的任務。功能需求（Functional Requirement）定義了軟件功能一定要實現的目標，允許用戶通過這些功能來完成他們應該完成的任務，從而滿足業務需求。

3 系統設計總體環境條件

空氣溫度：－45～70℃，最大變化率1℃／h；相對濕度：10%～100%，最大絕對濕度：35g／m3；大氣壓力：70～106kPa。

4 系統的設計

4.1 系統目標

CAD工程設計圖形系統是整個系統的核心，圖形系統設計目標如下：

（1）在AutoCAD 2006版本上進行開發，支持在低版本AutoCAD上進行瀏覽。

（2）在 AutoCAD 2006的 ObjectARX（C＋＋語言）、ObjectARX.Net（C!語言），數據庫為 Oracle，數據庫訪問技術為ADO.Net的基礎上來實現系統。

（3）CAD工程設計軟件數據庫包括dwg文件和相應的后臺網絡數據庫，同時支持離線編輯。

（4）圖紙設計狀態包括草圖設計、方案設計和施工設計，但不是每個工程都經過上述狀態。

（5）各個圖紙設計階段的歷史狀態、圖紙資料需要保存，以備檢索、分析。

4.2 系統主要功能

工程設計管理系統是GIS基礎數據的重要來源，同時具備了工程項目信息的簡易管理功能。將工程設計管理工作規范化和日常化起來，有助于為GIS提供及時準確的數據，也有助于對所有工程的全面管理。主要功能有工程信息的登記、修改和刪除，工作流程控制、審批管理，工程查詢統計等，其核心是基于工作流技術的流程控制。

4.3 系統總體架構

為了完成基于CIM的配網工程設計，并實現數據的標準交換、SVG發布，本系統主要由以下4個模塊組成：

CAD設計界面：CAD設計界面主要是利用CAD系統對于圖形處理的速度精度等特點。系統的圖形界面采用在CAD系統上二次開發的配網工程設計界面。

數據庫：數據庫部分是整個系統的數據存儲和交換中心，系統中配網模型依照CIM標準模型建立，同時為了實現配網設備在圖形系統中的統一表現，本系統中具有基于CAD的配網圖元編輯器，圖元編輯器統一管理系統中電氣設備的圖形表現形式。

標準接口：數據交換接口是實現本系統與其他系統采用CIM標準進行數據交互的具體體現，其他系統與本系統的數據交互采用標準的數據庫連接方式，數據接口規范采用CIM標準。

SVG圖形發布系統：本系統中存有配網設計的基本數據和圖形，為了實現數據最大范圍內脫離專用應用軟件的共享，本系統具有配網圖形的SVG發布功能。

4.4 系統各部分設計思路和原則

可靠性原則：系統能夠穩定運行，關鍵設備能夠保證24h連續不間斷工作，能準確、及時、可靠地發送和接收數據。主站系統應該具有很強的并行處理能力和容錯能力。

安全性原則：系統具有非常嚴密的安全保護機制。

開放性原則：系統應基于開放式體系結構的設計和開發標準，可以與其他系統進行集成。應用開放的通信協議，主要終端可以適應不同供應商的標準協議。

方便性原則：系統用戶友好的操作界面，操作方便、靈活。

5 系統的實現

5.1 關聯單向與雙向問題

一個XML文件存在單向和雙向連接的問題。從理論上講，只要有一個單向連接就可以代表完整的XML語義，但如果使用雙向連接，可以增加XML文件的可讀性。所以在這個項目中，希望能實現雙向關聯。

5.2 CIM字符版本

CIM字符版本主要有兩種：一種是 UTF－8，一種是GB2312。一般來說在國內最好使用GB2312。

5.3 CIM擴展

CIM中是能夠擴展的，擴展的部分一定是在自己的名稱空間中，可以有幾個不同的名稱空間存在一個XML文件。

5.4 拆分模型

拆分模型主要用于傳輸兩個網格模型，或一些計算只需要使用一個特定的區域，有必要拆分整個網格模型。在一個大型的配網模型中，要拿出所有超過220kV電壓水平的數據，這就是一個數據模型的拆合問題。拆分和合并配網數據模型是很有意義的。

5.5 增補模型

增補模型主要用于靜態網格模型交換（不包括測量）時，假設SCADA內部和中心庫的模型為B1和B2，B1和B2最初是一樣的。在B1改變時，傳統的方法是將B1全部發送給B2，但這種模型會非常大，全部發送是很浪費時間的，而且XML文檔的驗證需要很長時間，有時還需要人工干預。所以這時候如果能夠只發送改變的部分，那么將會非常有效。

6 結語

本文旨在解決當前低壓配網管理中的問題，適應當前形勢發展，通過提出基于CIM標準的配網工程CAD系統，實現一體化的低壓配網管理，深化DMS的推廣應用，對住宅小區配網工程從設計到竣工進行集中統一管理，運用專業設計軟件規范和標準化工程圖紙設計，縮短出圖周期，提高信息共享性，允許把竣工圖數據直接導入GIS中，視竣工圖數據的準確性和有效性，在GIS中經過簡單處理，即可集成用戶數據，并實現與中壓GIS拓撲連接，使以前紛繁復雜的低壓數據更新過程一步到位，在管理和技術實現上都做到了創新，在業界具有一定的先進性。

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［2］張潔.基于AutoCAD圖形的三維地表地質建模方法研究［D］.成都理工大學，2007

［3］饒金通.古建筑的三維數字化建模與虛擬仿真技術研究［D］.廈門大學，2006