馬彥琴，許玉香，楊 剛，張 捷

（西北電力設(shè)計(jì)院，陜西 西安710075）

隨著我國(guó)電力事業(yè)蓬勃發(fā)展，變電站和相關(guān)輸電設(shè)施的規(guī)模化建設(shè)，工程建設(shè)工期日漸嚴(yán)格，電力設(shè)計(jì)行業(yè)也面臨設(shè)計(jì)周期不斷壓縮、圖紙精細(xì)化程度要求越來越高、設(shè)計(jì)任務(wù)不斷加重的情況，而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手段存在以下弊端：（1）原理圖深度不夠；（2）根據(jù)原理圖內(nèi)容繪制二次端子排接線圖工作量大，人為差錯(cuò)率高；（3）根據(jù)原理圖及端子排接線圖編制測(cè)點(diǎn)清冊(cè)，大量信息重復(fù)性復(fù)制粘貼極易出錯(cuò)且設(shè)計(jì)階段不易察覺錯(cuò)誤；（4）根據(jù)端子排圖手動(dòng)開列電纜，自動(dòng)化程度較低，需要耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間進(jìn)行相關(guān)的統(tǒng)計(jì)；（5）設(shè)計(jì)人員習(xí)慣不同，常常按照個(gè)人習(xí)慣編制回路號(hào)，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)信息不便于查對(duì)；（6）設(shè)計(jì)人員水平及細(xì)心程度參差不齊，導(dǎo)致對(duì)二次回路電纜接線差錯(cuò)較多；（7）對(duì)設(shè)備名稱及編號(hào)沒有規(guī)范化管理，導(dǎo)致電纜長(zhǎng)度測(cè)量存在偏差。因此，如何在緊張的外部環(huán)境下及內(nèi)部設(shè)計(jì)壓力下進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率，提升設(shè)計(jì)服務(wù)，成為設(shè)計(jì)行業(yè)生存和發(fā)展的迫切要求。

針對(duì)以上問題，我院在前后調(diào)研多家設(shè)計(jì)院當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及市場(chǎng)上一些電氣設(shè)計(jì)軟件后，認(rèn)為利用計(jì)算機(jī)軟件提高電氣二次設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量迫在眉睫，并于2015年引進(jìn)了一款電氣二次輔助設(shè)計(jì)軟件，借助此軟件以用于二次設(shè)計(jì)工作，該軟件的使用在滿足業(yè)主要求的電氣二次原理圖出圖深度、精度和質(zhì)量的同時(shí)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化建設(shè)，規(guī)范設(shè)計(jì)過程中信息的高度統(tǒng)一、利用軟件通過原理圖中的信息匹配自動(dòng)生成電纜接線表和接線端子圖，大大減少了設(shè)計(jì)人員手動(dòng)繪制端子排圖的差錯(cuò)并節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間。

然而，隨著外部環(huán)境不斷變化及軟件的不斷使用，設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)此軟件的開發(fā)過程并未完全有設(shè)計(jì)人員的全程參與，從使用角度來說，一些功能的使用還需進(jìn)一步優(yōu)化以滿足設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升。我院設(shè)計(jì)人員深度參與，結(jié)合多個(gè)工程施工圖的設(shè)計(jì)，采用邊設(shè)計(jì)邊優(yōu)化開發(fā)邊測(cè)試的研發(fā)方式，與軟件公司密切配合，開發(fā)了“智能軟件模塊”的功能，使此款軟件真正適用于設(shè)計(jì)人員使用，完全將設(shè)計(jì)人員的智慧融于軟件中，完全符合以人為本，以提升質(zhì)量為目標(biāo)的發(fā)展方向。

1 二次輔助設(shè)計(jì)軟件使用特點(diǎn)

1.1 規(guī)范設(shè)計(jì)流程

未使用二次輔助設(shè)計(jì)軟件之前，設(shè)計(jì)人員在接到卷冊(cè)設(shè)計(jì)任務(wù)后，往往在沒有統(tǒng)一約束的情況下便開始施工圖設(shè)計(jì)，存在各卷冊(cè)開列的電纜清冊(cè)起始點(diǎn)設(shè)備編碼不統(tǒng)一而導(dǎo)致電纜測(cè)量出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致電纜類型超出本工程招標(biāo)范圍的情況。也存在部分設(shè)計(jì)人員還沒有完全消化廠家資料，直接在端子排上接線設(shè)計(jì)，導(dǎo)致部分原理圖與端子排圖接線不符的情況。

使用軟件后，所有的設(shè)計(jì)工作需在統(tǒng)一的項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫下完成。設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1 設(shè)計(jì)流程圖

工程主設(shè)人需在施工圖開展前建立項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫，并分派好卷冊(cè)到指定設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)人才能開展施工設(shè)計(jì)任務(wù)。此時(shí)，所有的設(shè)計(jì)工作將在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行。設(shè)計(jì)人首先繪制原理圖，其中涉及到端子接線的數(shù)據(jù)，依照設(shè)備一端子一芯線的順序調(diào)用軟件的固定模塊，并完成相應(yīng)的回路號(hào)、芯線說明填寫，并開列電纜。直到圖紙數(shù)據(jù)提交后，電纜兩側(cè)端子號(hào)均在原理圖中顯示出來，則證明此設(shè)備原理圖繪制完成。此時(shí)，可以進(jìn)行糾錯(cuò)檢查，軟件將對(duì)查到的錯(cuò)誤名稱、未顯示全電纜兩側(cè)信息的電纜號(hào)發(fā)生的位置在excel中顯示，以提示設(shè)計(jì)人進(jìn)行修改完善。修改完成后的相關(guān)數(shù)據(jù)自動(dòng)提取并存入項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫。最后根據(jù)原理圖自動(dòng)生成端子排圖、接線表和電纜清冊(cè)。

規(guī)范設(shè)計(jì)流程后，規(guī)避了常規(guī)設(shè)計(jì)中常常會(huì)出現(xiàn)的信息數(shù)據(jù)不一致的問題，由于信息不對(duì)稱而引起的差錯(cuò)變?yōu)榱愀怕省?/p>

1.2 標(biāo)準(zhǔn)化信息輸入

在項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫中，所有數(shù)據(jù)信息都標(biāo)準(zhǔn)化輸入，包括設(shè)備名稱、設(shè)備編碼、設(shè)備位置編號(hào)、電纜類型、所有卷冊(cè)的編號(hào)及名稱等信息。項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫信息如圖2所示。

圖2 項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫信息圖

全站所有一次、二次設(shè)備的名稱、編碼、位置編號(hào)都是具有唯一性；電纜類型也統(tǒng)一規(guī)范，設(shè)計(jì)的每根線纜的電纜類型只能從項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫中選??；所有信息均由工程主設(shè)人在項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫中錄入和修改，設(shè)計(jì)人員在卷冊(cè)設(shè)計(jì)時(shí)只需從項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫中調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)。這樣，全站二次圖紙中所有設(shè)備信息一致，電纜接線表、電纜清冊(cè)等所有設(shè)備信息一致，避免了由于手誤、遺漏、不同設(shè)計(jì)習(xí)慣而產(chǎn)生的信息不對(duì)稱問題，減少了專業(yè)配合時(shí)間，提高了圖紙效率。

1.3 原理圖設(shè)計(jì)智能化

原理圖設(shè)計(jì)是電氣二次設(shè)計(jì)的主要工作，也是最能體現(xiàn)設(shè)計(jì)深度和設(shè)置質(zhì)量高低的地方。在不依賴設(shè)計(jì)軟件的情況下，由于設(shè)計(jì)工作量大，設(shè)計(jì)人員只在圖紙上標(biāo)注回路號(hào)，無法從原理圖中看到本屏柜回路對(duì)側(cè)的接口信息。

借助于二次輔助設(shè)計(jì)軟件，二次原理圖設(shè)計(jì)時(shí)，以定義設(shè)備、識(shí)別端子號(hào)、繪制芯線、開列電纜的順序進(jìn)行，并將分散在每張圖上的設(shè)備信息、端子號(hào)、芯線等關(guān)聯(lián)信息數(shù)據(jù)匯集到工程庫中，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析和處理，形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)連接回路，并進(jìn)一步生成整站的數(shù)字化模型。通過這個(gè)整站數(shù)據(jù)模型，可以獲取到回路對(duì)側(cè)的電纜編號(hào)、端子編號(hào)以及所在圖號(hào)等信息，并在回路定義的界面顯示出來。對(duì)于對(duì)側(cè)已經(jīng)定義好的回路，只需要從回路列表中將其選擇出來即可，避免了兩側(cè)回路號(hào)和回路說明不一致帶來的問題?；芈范x界面如圖3所示。

圖3 回路定義

原理圖數(shù)據(jù)提交后，會(huì)對(duì)設(shè)備信息的唯一性和準(zhǔn)確性進(jìn)行自動(dòng)檢查，圖中會(huì)自動(dòng)顯示對(duì)側(cè)的端子信息，如果電纜是對(duì)側(cè)開列的，也會(huì)顯示回路上的電纜編號(hào)，通過歸納后，會(huì)自動(dòng)顯示對(duì)側(cè)端子所在的圖號(hào)。如果回路上沒有顯示對(duì)側(cè)的信息，則說明兩側(cè)的回路沒有對(duì)應(yīng)上，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)這些信息確認(rèn)回路的對(duì)應(yīng)情況，避免了兩側(cè)回路或者電纜不一致帶來的現(xiàn)場(chǎng)接線錯(cuò)誤的情況出現(xiàn)。借助二次輔助設(shè)計(jì)軟件完成的原理圖如圖4所示。

圖4 原理圖回路

1.4 自動(dòng)化成品輸出

所有設(shè)備的設(shè)計(jì)輸入信息確認(rèn)無誤后，二次輔助設(shè)計(jì)軟件可以自動(dòng)生成設(shè)備的端子排接線圖、電纜接線表和電纜清冊(cè)等成品，并能做到原理圖與端子排接線等成品保持零差錯(cuò)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，極大地提高了設(shè)計(jì)效率。同時(shí)，校審人員只需對(duì)原理接線圖進(jìn)行校審，大大縮短了校審時(shí)間，提高了校審效率。

1.5 數(shù)據(jù)信息共享化

所有卷冊(cè)的數(shù)據(jù)信息均實(shí)時(shí)保存在項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫中，設(shè)計(jì)人員可以方便地提取不同卷冊(cè)的設(shè)計(jì)信息進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)接口數(shù)據(jù)的互相引用和校驗(yàn)，有效避免不同卷冊(cè)之間信息的不對(duì)稱或設(shè)計(jì)重復(fù)、遺漏情況。

同時(shí)，每一個(gè)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)完成后，都形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫，其他工程在設(shè)計(jì)時(shí)，可以直接導(dǎo)入之前工程的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，對(duì)其進(jìn)行參考修改后即可使用，做到了數(shù)據(jù)信息及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)積累的最大化利用。

2 二次輔助設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用情況

目前，我院電氣二次專業(yè)、保護(hù)專業(yè)、遠(yuǎn)動(dòng)專業(yè)施工圖設(shè)計(jì)采用電氣二次輔助設(shè)計(jì)軟件完成常規(guī)站和智能站（電纜接線部分）的施工圖設(shè)計(jì)。該軟件的使用在滿足國(guó)家電網(wǎng)公司等業(yè)主要求的電氣二次原理圖出圖深度、精度和質(zhì)量的同時(shí)，利用軟件通過原理圖中的信息匹配自動(dòng)生成電纜接線表和接線端子圖，大大減少了設(shè)計(jì)人員手動(dòng)繪制端子排圖的差錯(cuò)并節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間。自該軟件在扎魯特±800kV換流站、±1100kV昌吉換流站、NEW LAHOER 500/220kV SUBSTATION、芒康500kV變電站、西安北750kV變電站等國(guó)內(nèi)外重大項(xiàng)目中使用以來，不但提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，也受到業(yè)主、施工調(diào)試單位等的認(rèn)可。

在二次輔助軟件的使用過程中，設(shè)計(jì)人員也結(jié)合最新要求在使用該軟件的過程中從設(shè)計(jì)角度出發(fā)，深度參與，對(duì)軟件也提出更智能化和一些輔助功能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的要求，比如在應(yīng)用廠家資料時(shí)，能否不要機(jī)械式完成復(fù)制粘貼后，才開始原理的進(jìn)一步設(shè)計(jì)；芯線繪制及電纜定義時(shí)能否標(biāo)準(zhǔn)化一些數(shù)據(jù)信息，采用點(diǎn)選方式進(jìn)行設(shè)計(jì)；結(jié)合電氣二次圖紙?zhí)攸c(diǎn)，能否建立子卷冊(cè)可以更有效地對(duì)圖紙進(jìn)行管理設(shè)計(jì)；端子排的生成，能否直接識(shí)別廠家圖紙完成，減少設(shè)計(jì)人員粘貼復(fù)制的工作量以及出錯(cuò)的概率等。

我們一直在探索，能否通過設(shè)計(jì)人員的深度參與，并結(jié)合工程設(shè)計(jì)需求，開發(fā)出真正適應(yīng)于設(shè)計(jì)人員使用的二次輔助軟件，將設(shè)計(jì)人員的智慧融于軟件中，以人為本，以提升質(zhì)量為目標(biāo)，對(duì)智能化輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行深化應(yīng)用開發(fā)研究，并逐步實(shí)踐，邊設(shè)計(jì)邊對(duì)軟件進(jìn)行優(yōu)化邊測(cè)試，初步開發(fā)了“智能軟件模塊”的功能應(yīng)用。

3 智能軟件模塊功能

通過設(shè)計(jì)人員全程深度參與，與軟件公司一起對(duì)二次輔助設(shè)計(jì)軟件的智能化輔助設(shè)計(jì)功能開發(fā)優(yōu)化建設(shè)，對(duì)數(shù)據(jù)信息提前梳理規(guī)定，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化建設(shè)，主要有以下幾方面內(nèi)容闡述。

3.1 廠家資料智能化導(dǎo)入模塊

電氣二次專業(yè)原理圖設(shè)計(jì)大多基于廠家圖紙繪制，因此需要將廠家圖紙逐張?zhí)砑拥蕉屋o助設(shè)計(jì)文件系統(tǒng)中。由于二次設(shè)備廠家圖紙較多，每個(gè)廠家圖紙的圖框都不同，有些圖框是塊，有些圖框是直線繪制而成，種類繁多。如果不能自動(dòng)獲取圖紙內(nèi)容、圖紙名稱信息導(dǎo)入到軟件中，人為拷貝復(fù)制，面對(duì)眾多的廠家設(shè)備圖紙，十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力?！皬S家資料智能化導(dǎo)入模塊”能智能化識(shí)別廠家圖紙資料的模塊，提取廠家資料的圖名、圖紙內(nèi)容等圖紙數(shù)據(jù)，然后去掉廠家圖框并把內(nèi)容按設(shè)定好的比例放入設(shè)計(jì)院的標(biāo)準(zhǔn)圖框中，便于設(shè)計(jì)人員直接開展原理圖接線設(shè)計(jì)。

3.2 子分冊(cè)功能模塊

電氣二次線分冊(cè)圖紙數(shù)量大多數(shù)在一百?gòu)堉寥購(gòu)堉g，使用二次輔助軟件繪制圖，雖然圖紙深度滿足業(yè)主要求，但設(shè)計(jì)時(shí)，每張圖紙都要設(shè)置主設(shè)備或添加設(shè)備框定義設(shè)備才可開始芯線繪制，且圖紙目錄中將所有圖紙名稱都提取其中，不具有條理性，不便于圖紙查看，也不便于后續(xù)圖紙的套用操作?！白泳韮?cè)功能模塊”可以將一個(gè)大卷冊(cè)下的不同的柜子或者一類圖紙放在一個(gè)獨(dú)立的子分冊(cè)下，編制同一個(gè)圖號(hào)，按子分冊(cè)統(tǒng)一設(shè)置主設(shè)備。

這樣，一個(gè)卷冊(cè)下的圖紙目錄看起來清晰明了、查圖方便，既可以避免一個(gè)卷冊(cè)下圖紙過多，圖號(hào)太大的問題，也便于后續(xù)的圖紙?zhí)子玫炔僮鳌Ｗ臃謨?cè)下的圖紙都是同一個(gè)圖號(hào)，可通過第幾頁共幾頁等小圖號(hào)來區(qū)分圖紙。子分冊(cè)模塊還具有一些新增子分冊(cè)、修改子分冊(cè)、刪除子分冊(cè)功能來實(shí)現(xiàn)子分冊(cè)的管理。

3.3 端子排智能化轉(zhuǎn)換模塊

在電氣二次的設(shè)計(jì)工作中，有些廠家提供的端子排是一張大的表格，而施工及運(yùn)維方需要的端子排是標(biāo)準(zhǔn)的三列或者四列形式的，這時(shí)候就需要將廠家提供的端子排轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的端子排。如果靠人工去處理，將會(huì)帶來很大的工作量，而且容易出錯(cuò)?！岸俗优胖悄芑D(zhuǎn)換模塊”可自動(dòng)處理表格端子排，把廠家提供的表格端子排變成常規(guī)的端子排，如圖5所示。

圖5 端子排智能化轉(zhuǎn)換示意

3.4 端子排智能化出圖模塊

端子排不僅要體現(xiàn)原理圖上的回路接線，還要保留廠家在端子排上標(biāo)注的內(nèi)部接線等信息，包括：回路號(hào)、短接線、接地、拆分端子等信息，已有二次輔助設(shè)計(jì)軟件只能識(shí)別出原理圖中已接線的端子接線表示在端子排上，而廠家端子排的內(nèi)部配線、轉(zhuǎn)接線等均需要拷貝到出圖的端子排接線中。這樣不易操作，且非常容易出錯(cuò)。“端子排智能化出圖模塊”根據(jù)不同廠家的端子排特性，錄入一些配置信息，抽象出軟件算法需要的一些特征，并根據(jù)這些特征構(gòu)造端子排配置模型。有了這個(gè)模型后，就可以根據(jù)模型做出端子排配置的用戶界面，且同一類端子排只需要?jiǎng)?chuàng)建一次配置即可，配置錄入后，所有人都可以調(diào)用。

3.5 測(cè)點(diǎn)清冊(cè)智能化生成模塊

變電工程中有大量的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，需要在工程完成后統(tǒng)計(jì)出來。這些測(cè)點(diǎn)回路與普通回路在繪制原理圖的時(shí)候沒有區(qū)別，目前靠人工篩選，不僅工作量大，而且容易出錯(cuò)?！皽y(cè)點(diǎn)清冊(cè)智能化生成模塊”只需要設(shè)計(jì)人員提前對(duì)回路號(hào)、電纜編號(hào)等提前規(guī)定，在原理圖設(shè)計(jì)時(shí)按照提前規(guī)定好的編號(hào)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，就可通過回路編號(hào)和電纜編號(hào)按照規(guī)定好的匹配模式將符合條件的測(cè)點(diǎn)回路篩選出來，按預(yù)定好的excel表格形式自動(dòng)生成測(cè)點(diǎn)清冊(cè)。

3.6 數(shù)據(jù)連接擴(kuò)展智能化模塊

在工程設(shè)計(jì)中，會(huì)出現(xiàn)有很多相同的設(shè)備在多個(gè)間隔中反復(fù)出現(xiàn)的情況，每個(gè)設(shè)備都會(huì)對(duì)應(yīng)著一張或者一套原理接線圖，比如斷路器、隔離開關(guān)的機(jī)構(gòu)箱等。這些圖紙的特點(diǎn)是接線基本相同，相似度很高。對(duì)于這樣的設(shè)備接線，如果每個(gè)設(shè)備都單獨(dú)出一套原理接線圖，會(huì)有很多重復(fù)性的工作，而且一旦廠家資料有變化，所有的圖紙都要做相應(yīng)的調(diào)整。

智能化數(shù)據(jù)連接擴(kuò)展模塊通過添加設(shè)備的方式，實(shí)現(xiàn)繪制電纜一端相似設(shè)備一套圖紙，關(guān)聯(lián)另一端所有設(shè)備，所有設(shè)計(jì)信息全部在清冊(cè)、圖紙中體現(xiàn)，圖紙大量減少，設(shè)備信息卻全部體現(xiàn)。一套原理圖對(duì)應(yīng)多個(gè)設(shè)備（簡(jiǎn)稱“一對(duì)多”）的功能通過設(shè)計(jì)人員的智慧，利用軟件處理好虛與實(shí)的結(jié)合，節(jié)約設(shè)計(jì)成本。數(shù)據(jù)連接擴(kuò)展智能化模塊使用前后比較示意圖如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)連接擴(kuò)展智能化模塊使用前后比較示意圖

3.7 智能定義電纜說明模塊

在某些省份工程中，需要在電纜清冊(cè)中標(biāo)注每條電纜的功能說明，如果在定義電纜的時(shí)候手動(dòng)輸入每條電纜的說明信息，將會(huì)帶來很大的工作量，而且不同的設(shè)計(jì)人員對(duì)同一個(gè)電纜功能的描述可能有差別，“智能電纜定義模塊”通過定義電纜說明模塊，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)不同功能電纜下回路的模式去定義匹配的電纜。模式只需要建立一次，整個(gè)工程都是共享的，設(shè)計(jì)人員可以通過軟件界面方便地定義不同功能電纜下回路的匹配模式。

4 結(jié)束語

結(jié)合以人為本，以提升質(zhì)量為目標(biāo)，在原有二次輔助設(shè)計(jì)軟件基礎(chǔ)上新增智能化模塊和對(duì)部分原有模塊的功能完善相結(jié)合的方式，對(duì)二次輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步減少了人為干擾，提升了圖紙質(zhì)量和出圖效率，從目前工程實(shí)際應(yīng)用來看滿足設(shè)計(jì)需求及發(fā)展方向。同時(shí)，隨著軟件的不斷深入應(yīng)用，對(duì)于“智能軟件模塊”我們還在不斷摸索新功能，向著真正智能化的方向邁進(jìn)。對(duì)于變電站的光纜連接、虛回路設(shè)計(jì)等專屬于智能變電站的設(shè)計(jì)內(nèi)容，也在不斷開發(fā)新的功能模塊。