AutoCAD中變電二次設計自動化研究

廣西桂能軟件有限公司

摘要：通過對當前變電二次設計過程和設計習慣的積累和總結，探索基于Autocad平臺采用ObjectARX二次開發技術、以C/S模式結合數據庫實現變電二次設計自動化的框架和實現思路。

關鍵詞：變電二次；AutoCAD；ObjectARX；二次開發；正則表達式；C＼S模式；SQL Server數據庫

一、引言

變電二次設計的目的是為了對電力系統及一次設備的工況進行監測、控制、測量、調節和保護；它基于一系列的變電二次設備實現，這些設備包括測量儀表、一次設備的控制、運行情況監視信號以及自動化監控系統、繼電保護和安全自動裝置、通信設備等。變電二次設計是指二次設備之間按一定的功能和要求連接在一起構成電氣回路（統稱為二次接線或稱為二次回路），它是確保電力系統安全生產、經濟運行和可靠供電不可缺少的重要組成部分。

實際生產過程中，變電二次的設計成果主要為原理圖、端子排圖、電纜清冊、回路表和遠傳信息表，其中設計人員的設計思想主要體現在原理圖中，而端子排圖等是原理圖內容另一種形式的呈現、更多是為了從施工的角度系統查看接線和回路信息；但是設計人員往往需要耗費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，在后續的校審批環節中因此發生的反復修改也屢見不鮮，無形中降低了生產效率。

AutoCAD是變電二次設計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平臺上的二次開發而推出的一個開發軟件包，基于它可以對AutoCAD進行二次開發，實現在AutoCAD中繪制出復雜而帶有專業意義的繪圖對象。以此為基礎，本文將探討如何通過原理圖自動生成端子排圖、電纜清冊等二次設計成果，實現變電二次設計自動化。

二、變電二次設計自動化的目標

設計人員只需按照系統要求繪制原理圖，系統將自動收集原理圖中的專業信息，按照既定的專業規則自動完成電纜清冊、端子排圖、遠程信息表和回路表的生成；并且通過數據庫和C/S模式實現基本的設計協同和數據共享。

三、變電二次設計自動化的框架

系統以C＼S模式運行在一個中小型的局域網內，所有的dwg圖紙數據都存放在服務器端的Microsoft SQL Server數據庫內。設計人員從服務器上下載需要的資源，完成設計后再將設計成果（即工程的圖紙文件）上傳到服務器中，確保同一設計源。這一切都在AutoCAD中完成，設計人員無需另外切換環境實現。

四、變電二次設計自動化的流程

傳統的設計流程是①繪制原理圖；②參考原理圖繪制端子排圖，同時進行電纜編排；③根據端子排圖整理電纜清冊；④根據原理圖整理遠傳信息表。自動化流程是①通過系統繪制原理圖，系統在過程中自動收集二次回路信息，并進行預處理后上傳至數據庫；②系統依據數據庫中的回路數據和既定規則自動生成電纜清冊，期間會提示設計人員一些需要額外處理的情況，如轉接回路等；③自動繪制端子排圖，期間會記錄端子排圖的繪制結果和原理圖中端子和回路的對應關系（用于后續的簡單同步修改）、自動生成遠傳信息表。

自動化設計流程中，由于系統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計人員，而傳統的方式往往等到手工繪制端子排圖時才發現。

五、變電二次設計自動化的重點和難點

變電二次設計自動化的重點和難點主要包括：繪制“電氣二次對象“、生成電纜過程中對轉接回路的智能化處理、復雜改動的同步等；

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“還是會給設計人員帶來“額外”的工作，畢竟專業信息無法無中生有，仍然需要設計人員來輸入，如繪制設備時（雖然是文字對象），需額外輸入設備的屏位信息（回路信息表中會用到）；繪制端子時，需額外指定端子所屬設備；繪制回路時，需要指定回路的類型、回路的遠傳信息以及回路涉及的端子等；但系統需具備一定的記憶學習能力，原則上是相同信息僅第一次需輸入，后續只需選取即可，并且結合專業規則實現部分信息的智能化識別，如繪制回路時，如果設計人員輸入的回路名稱為“A411”，系統根據既定的正則表達式規則，即可判斷這是一條電流回路；盡可能的減少設計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，系統也要提供方法將原來的基礎繪圖對象自動轉換為具有專業信息的“電氣二次對象”，事實上，這種情況出現的概率比設計人員從空白圖開始繪制原理圖要高的多，而因為繪圖方式多種多樣系統處理起來也棘手的多，目前考慮的是（主要是文字內容）自動分析，初步識別出回路、端子、設備；但準確和進一步的信息加工仍需設計人員來完善。

每次保存dwg圖紙時，系統都會自動收集圖紙中的二次回路信息，對它們進行預處理后上傳至服務器的數據庫中，預處理主要是對回路進行分組，或將回路信息按照既定規則加入到已有分組中（電纜的雛形），目的是加快后續電纜清冊的生成速度。

2）處理轉接回路

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，僅起一個轉接的作用，這樣的回路稱為轉接回路。復雜的時候，甚至需要通過多個轉接端子來完成回路連接。

轉接端子通常不會在原理圖中繪制指明，而是僅出現在端子排圖中，以往設計人員也是端子排圖繪制的差不多了或需對電纜進行優化時才發現需要進行轉接；系統將在每次自動生成電纜的時候就進行轉接回路的檢測和處理，但由于設計經驗無法完全量化的輸入到系統中，在轉接端子的選取上，系統的自動選取雖然也滿足專業規則，但不一定是設計上的最優，會需要設計人員進一步的確認。

3）復雜改動的同步

實際設計中，設計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節。

自動化設計采用的數據庫記錄回路信息的模式，雖然確保了同一數據源，在簡單的改動上，可以實現多個結果的同步修改，如修改某個回路的名稱（但不會引起回路類型的改變），設計人員在原理圖中修改后，端子排圖中系統可自動執行同步修改；但對復雜的改動，系統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生相應的改動，目前系統無法在端子排圖中實現如此復雜的同步改動，只能由設計人員通過系統再自動重新生成一版端子排圖，但事實上是設計人員更愿意去手動刪除電纜并重編電纜號。

就重點和難點來說，主要是：1）系統無法一次性處理完整、需要設計人員進一步確認或完善的信息，無形中增加設計人員的工作量；2）回路數據發生改變，在端子排圖中并非所有改變都能立時同步。這些跟二次專業復雜性和系統智能化不足都有一定關系。

六、變電二次設計自動化的意義

雖然目前市場上也有一些變電二次設計的輔助工具，但大多數是以工具集的方式，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據關聯，無法依據原理圖自動生成端子排圖等成果，設計人員仍需耗費大量時間繪制繁瑣的端子排、信息表、電纜清冊等。變電二次設計自動化的目標是將設計人員從繁瑣而重復的工作中解放出來，使他們能更專注于設計，本文所探討的自動化方案在目前條件下具備可行性，但在應用中優點和缺點都同樣顯著，仍有較多問題需要去解決，隨著變電行業設計標準化的普及，變電二次設計自動化將是大勢所趨，日后的自動化方案也會日趨完善。