基于AutoCAD二次開發技術的光伏專用電纜敷設插件的應用

摘 要：考慮到目前光伏發電項目中光伏專用電纜敷設設計工作尚未有一套效率高、準確性好的設計方法，大部分設計單位仍采用人工繪圖或比例估計的方法。基于此，開發了一套基于AutoCAD二次開發技術的可輔助光伏發電項目中光伏專用電纜敷設工作的插件——光伏專用電纜敷設插件。首先以某實際光伏發電項目的光伏專用電纜敷設為例，對該插件的功能設計與實現進行了介紹；然后對各功能的操作界面進行了說明；最后將常用的光伏專用電纜敷設設計方法和光伏專用電纜敷設插件的設計效果進行對比。研究結果顯示：人工繪圖方法的設計耗時最高，且統計結果準確度較差；比例估計方法無論是從統計結果準確度還是成果完整性來說，均不及光伏專用電纜敷設插件的設計效果；而光伏專用電纜敷設插件在設計耗時、成果完整性、設計電纜長度與實際使用電纜長度的差值方面均表現較優，是最優的設計方法。該研究結果的應用可降低光伏專用電纜敷設的設計難度，提高圖紙繪制效率，并降低施工難度。

關鍵詞：光伏電站；光伏專用電纜；AutoCAD；電纜敷設

中圖分類號：TM615/TP319 " "文獻標志碼：A

0" 引言

近年來，中國電力行業蓬勃發展，電力需求持續增長，尤其隨著新能源產業的崛起，光伏發電和風電等清潔能源發電的規模不斷擴大。這為電力勘察設計行業提供了巨大機遇，每年新簽合同總額持續攀升。僅2021年，新簽合同總額已達4919.79億元，同比增長17.2%，其中，新能源發電領域成為電力勘察設計行業的主要業務方向，新能源發電工程合同的占比高達45.96%。在“雙碳”目標背景下，電力供給領域中光伏發電和風電等新能源發電的規模將持續擴大。未來，光伏電站設計業務的規模也將持續上升，由于需要應對日益增長的業務需求和挑戰，給從事此類業務的專業人士帶來了巨大壓力。

在光伏電站中，光伏專用電纜是指連接逆變器與光伏組件的低壓電纜，其敷設是光伏電站施工過程中的關鍵環節，直接影響光伏電站的質量和效益。經過與業內相關專業設計人員的討論和研究，發現目前常用的光伏場區光伏專用電纜敷設設計及施工圖的繪制主要有兩種方法。由于繪圖工程量大、統計工作繁重，考慮到光伏專用電纜的成本不高，大部分設計院通常采用比例估計的設計方法，即繪制部分典型光伏陣列的光伏專用電纜敷設圖并統計所用電纜的具體長度，再根據此部分光伏陣列規模占光伏場區總規模的比例反推該光伏場區內光伏專用電纜的總體數據。另外一種設計方法為人工繪圖，是對每個光伏陣列的光伏專用電纜敷設進行逐一繪制，并統計每個光伏組件所用光伏專用電纜的長度。這兩種設計方法，要么存在精度不高，對現場施工和光伏電站運維無指導作用的問題；要么存在繪圖效率低下，浪費人力、物力，且極易引發錯誤，最終成果可靠性不高的問題。然而，通過采用自動計算機輔助設計軟件（AutoCAD）二次開發技術，能將大量繁瑣的人工核算工作交由計算機處理，不僅可提高繪圖效率，還可大幅減輕工程技術人員在計算分析方面的繁瑣工作[1]。

綜上，本文提出開發一款基于AutoCAD.NET平臺AutoCAD二次開發技術的可輔助光伏發電項目中光伏專用電纜敷設工作的插件——光伏專用電纜敷設插件，首先以某實際光伏發電項目的光伏專用電纜敷設為例，對該插件的功能設計與實現進行介紹；然后對各功能的操作界面進行說明；最后將常用的光伏專用電纜敷設的設計方法和光伏專用電纜敷設插件方法進行效果對比，驗證該插件的可行性。

1" 插件的功能設計與實現

本文以位于新疆維吾爾自治區的某農村光伏扶貧示范項目為例，該項目包括風電、光伏發電兩部分。其中，光伏發電部分（下文稱為“光伏電站”）的裝機容量為 100 MW，包含30個光伏方陣，本文選取其中某個地塊中的光伏方陣作為光伏專用電纜敷設的設計對象。下文針對此設計對象，對光伏專用電纜敷設插件的功能設計與實現進行介紹。

1.1" 功能設計

結合與專業設計人員的討論和研究結果，得到了光伏專用電纜敷設設計時施工圖繪制過程中主要存在的錯漏點和制約繪制效率的堵點，并在此基礎上，總結得到進行光伏專用電纜敷設施工圖繪制與用量統計時光伏專用電纜敷設插件需具有的主要功能，如表1所示。

1.2" 功能實現

鑒于采用C#語言結合“.NET”平臺進行AutoCAD的二次開發已經相對成熟，最終決定使用C#語言在Visual Studio 2022環境下進行插件的開發，以完成插件功能的程序設計。工作過

程中通常使用Excel進行表格數據的展示和編輯，使用C#語言進行表格的自動繪制，調用Excel中的組件對象模型（component object model，COM）接口完成 Excel形式的“光伏專用電纜長度統計表格”文件的導出工作[2]。通過分析表1中的內容可以發現，繪制光伏專用電纜的最短敷設路徑和統計數據表格輸出功能的實現是該插件需重點實現的功能。

為了實現表1所述功能，設計了光伏專用電纜敷設插件的操作流程，如圖1所示。

2" 插件各功能界面的演示

2.1" 用戶界面

用戶界面是軟件使用時的操作界面，用于實現程序與用戶的交互。繪圖人員可以直觀的在界面看到圖紙并進行操作[3] 。

繪圖人員可以通過在AutoCAD命令行中輸入“netload”命令來加載已經編寫完成的類庫文件（即“.dll”文件）。但初次加載時，AutoCAD中尚無相應的用戶界面，繪圖人員需要在命令行中輸入“showform”命令，即可加載到相應的用戶界面。光伏專用電纜敷設插件用戶界面不僅內容簡單明了，且方便檢查數據是否填寫錯誤，如圖2所示。

2.2" 光伏組件編號及光伏專用電纜敷設路徑繪制

光伏組件編號及光伏專用電纜敷設功能的實現需進行以下步驟：加載類庫文件、整理圖層、輸入基本數據、選擇逆變器范圍。

1） 加載類庫文件：加載光伏專用電纜敷設插件，其文件類型為類庫文件，是AutoCAD 常見的插件文件類型。

2） 整理圖層：由于不同設計師在繪制光伏專用電纜敷設施工圖時，使用的圖層名稱不盡相同，因此需先對設計師提資的“光伏場區逆變器區域劃分圖”進行圖層整理，包括整理圖層的名稱、查看圖層是否已解鎖等，

以方便后續的操作。此步驟涉及到整理3個主要圖層，分別為：“光伏組件”圖層、“逆變器區域”圖層和“光伏專用電纜”圖層。這些圖層包含了光伏專用電纜敷設設計所需的元素，比如：圖3中實線邊框相同大小的矩形就是光伏組件，形狀不規則但閉合的多邊形虛線形成的區域就是劃分的逆變器區域。

3）輸入基本數據：在光伏專用電纜敷設插件的用戶界面中，需要輸入一些基本數據，比如：光伏組件的長度、寬度，光伏組件離地高度及逆變器離地高度等。這些數據將用于計算光伏專用電纜的長度和敷設位置。

4）選擇逆變器范圍：首先輸入逆變器的編號并點擊“選擇逆變器范圍”按鈕；然后在用戶界面中選擇“逆變器區域”圖層中逆變器范圍（見圖3），并在AutoCAD同一文件的模型內選擇要生成光伏專用電纜長度統計表的插入點位置。這些選擇將用于確定光伏專用電纜的敷設路徑并生成統計表。插件會根據所選內容在圖紙上對逆變器范圍內的光伏組件進行編號，然后繪制選定的逆變器范圍內的光伏專用電纜敷設路徑，并且光伏組件編號及光伏專用電纜敷設路徑繪制使用的顏色與逆變器范圍劃分線段的顏色相同。繪制完成后輸入下一個逆變器的編號并點擊“選擇逆變器范圍”按鈕，重復上述操作，直到需要繪制的區域全部完成。光伏組件編號及光伏專用電纜敷設路徑繪制完成后的圖紙示例如圖4所示。

2.3" 光伏專用電纜長度統計形成表格并輸出Excel文件

在光伏組件編號及光伏專用電纜敷設路徑繪制完成的同時，會在插入點位置生成1個統計表，用于記錄光伏專用電纜的長度。當AutoCAD生成所有光伏方陣的光伏專用電纜敷設圖紙及相應的統計表后，點擊“導出表格”按鈕。在彈出窗口中，選擇要導出的表格并確認插入點位置；該操作會將之前各個光伏方陣生成的統計表在插入點合并成1個表格，且插件會自動將合并后的表格合成1個名稱為“dianlan”的Excel文件，然后保存至電腦桌面。第3個光伏方陣的光伏專用電纜長度統計表示例如圖5所示。

需要說明的是：使用本插件統計光伏專用電纜長度時，統計的是單根光伏專用電纜的長度。然而在電纜實際采購時，通常是以其成對使用作為考慮因素，因此實際使用的光伏專用電纜的長度是本插件統計結果的兩倍。

3" 效果對比及優勢分析

3.1" 效果對比

以上文選取的地塊中的光伏方陣為例，針對其光伏專用電纜的敷設分別采用人工繪圖、比例估計和光伏專用電纜敷設插件這3種方法進行設

計，并對比設計效果。不同設計方法的設計結果對比如表2所示。表中，成果完整性是指最終出圖量占總圖紙數量的比例。需要說明的是，該地塊光伏方陣實際使用的電纜長度為72800 m。

通過與多位業內專業的光伏電站設計師及現場施工管理人員溝通，針對表2中的3個指標（設計耗時、成果完整性、設計電纜長度與實際使用電纜長度的差值）進行了權重分配。光伏專用電纜敷設插件與人工繪圖方法最終完成了所有的圖紙，而比例估計方法只繪制完成一小部分圖紙，由于圖紙完整性對于現場施工、光伏專用電纜的后期維護更新、供應的材料出現問題后的定責等方面都會產生影響，因此成果完整性的大小也屬于設計方法評估的一部分。按照分析結果，設計耗時占50%的權重，成果完整性占30%的權重，設計電纜長度與實際使用電纜長度的差值占20%的權重。

此權重分配結果的考慮因素為：1）光伏專用電纜相對于其他高壓電纜來說成本較低，因此按照圖紙得到的采購長度和實際使用電纜長度之間的差距對成本影響不大；2） 雖然光伏專用電纜的施工難度相對較低，但若缺少圖紙指導不僅會導致施工現場光伏專用電纜的浪費，還會增加現場敷設電纜時的施工難度，以及增加后期光伏電站運維時光伏專用電纜維護的難度；3）從設計人員的角度考慮，由于光伏專用電纜敷設的設計僅占整個光伏場區設計工作的一小部分，光伏專用電纜的成本相較于其他電纜不算大。因此，如何降低設計耗時是光伏專用電纜敷設設計最重要的考慮因素。

通過以上各指標相關權重，以及各設計方法在各指標的表現，可以得到各種設計方法的綜合得分，從而評選出最優設計方法。人工繪圖方法的設計耗時最高，且統計結果準確度較差；比例估計方法無論是從統計結果準確度還是成果完整性來說，均不及光伏專用電纜敷設插件的設計效果。因此通過分析可以發現，使用光伏專用電纜敷設插件對光伏專用電纜的敷設進行設計是最優設計方法。

基于AutoCAD二次開發技術的光伏專用電纜敷設插件這一創新方法不僅解決了光伏專用電纜敷設施工圖的繪制問題，而且提高了設計效率，降低了施工難度。通過在用戶界面進行基本數據輸入和對應逆變器范圍選擇，插件可自動生成每塊光伏組件到逆變器的最短光伏專用電纜敷設路徑圖，同時可計算得到每根光伏專用電纜的長度。該插件的應用可為光伏電站的設計、施工和維護提供全面支持，節省時間和資源，從而提高整個項目的施工效率。

4" 結論

本文開發了一種光伏專用電纜敷設插件，首先以某實際光伏發電項目的光伏專用電纜敷設為例，對該插件的功能設計與實現進行了介紹；然后對各功能的操作界面進行了說明；最后將常用的光伏專用電纜敷設設計方法和光伏專用電纜敷設插件的設計效果進行了對比。研究結果顯示：人工繪圖方法的設計耗時最高，且統計結果準確度較差；比例估計方法無論是從統計結果準確度還是成果完整性來說，均不及光伏專用電纜敷設插件的設計效果；而光伏專用電纜敷設插件在設計耗時、成果完整性、設計電纜長度與實際使用電纜長度的差值方面均表現較優，是最優的設計方法。該插件可極大降低光伏發電項目中光伏專用電纜敷設的設計難度，提高設計效率及圖紙繪制效率，降低施工難度，為運維提供便利。盡管本文的研究范圍相對較窄，但該研究結果在解決實際問題和技術創新方面具有重要意義，未來，將進一步拓展研究范圍，考慮更多光伏電站設計中的問題，并開發更多高效的AutoCAD插件，為清潔能源產業的可持續發展貢獻力量。

[參考文獻]

[1] 黃曉康，程澤豪，魏大江，等. CAD二次開發在復雜網架安裝方法分析中的應用[J].建筑結構，2022（S2）：639-642.

[2] 劉林，白曉明，段海東，等.基于CAD二次開發的村組界測繪成果標準化制作[J].測繪，2022，45（5）：238-240.

[3] 孫浩然. 裝配式砌塊砌體墻拆分與排塊功能的CAD二次開發研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業大學，2020.

APPLICATION OF PV CABLE LAYING PLUG-IN BASED ON AutoCAD SECONDARY DEVELOPMENT TECHNOLOGY

Su Guanzheng1，Wang Hongwei2

（1. School of Business，Xinjiang University，Urumqi 830000，China；

2. College of Intelligent Manufacturing and Modern Industry （School of Mechanical Engineering），Xinjiang University，Urumqi 830000，China）

Abstract：Considering that there is currently no efficient and accurate design method for PV cable laying design work in PV power generation projects，most design units still use manual drawing or proportional estimation methods. Based on this，this paper has developed a set of plug-in based on AutoCAD secondary development technology that can assist in the design work of PV cable laying in PV power generation projects—— PV cable laying plug-in. Firstly，taking the PV cable laying of a certain actual PV power generation project as an example，the functional design and implementation of the plug-in are introduced. Then，the operating interfaces of each function are explained. Finally，the commonly used methods for PV cable laying design and the PV cable laying plug-in will be compared in terms of their design effectiveness. The research results show that the design time of manual drawing method is the highest，and the accuracy of statistical results is poor. The proportion estimation method is inferior to the design effect of PV cable laying plug-in in terms of both statistical accuracy and completeness of results. The PV cable laying plug-in has performed well in design time，completeness of results，and the difference between the designed cable length and the actual cable length used，making it the optimal design method. The application of this research result can reduce the design difficulty of PV cable laying，improve the efficiency of drawing，and reduce the difficulty of construction.

Keywords：PV power stations；PV cable；AutoCAD；cable laying

通信作者：王宏偉（1986—），男，博士、副教授，主要從事智能制造、機械設備狀態監測、智能故障診斷與壽命預測方面的研究。wanghongwei_xju@126.com