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摘 要：随着智能变电站建设的深入开展，国家电网公司提出了一系列新的技术标准和要求，如“标准配送式”、“模块化”、“通用设备”、“三维设计”等新名词出现在了各种规范要求中，针对电气二次专业，如预制光电缆、预制舱式二次组合设备、就地化保护、前面板接线等新技术开始大量在变电站建设中得以实施应用，电气二次专业有必要对传统的设计方法进行优化，以适应国家电网公司越来越高的管理要求和未来可能出现的新的变革。现阶段变电站二次设计主要依赖于AutoCAD计算机辅助软件设计图纸，此设计方式存在诸多不足，本文以传统设计软件应用现状出发，提出基于AutoCAD计算机辅助软件的高度订制化的软件扩展应用，论述了常规图纸、智能变电站虚回路部分图纸的绘制步骤，对设计软件全流程管控提出了需求；最后对设计软件的发展趋势提出了设想。
关键词：智能变电站；电气二次设计软件
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）29-0084-02
1 变电站电气二次专业设计软件应用现状
目前，国内变电站电气二次设计主要依赖于AutoCAD计算机辅助软件设计图纸，但此作图方式存在出图效率低、人工工作量大、正确率依赖于设计人员技术能力、图纸深度不统一、图纸表达方式千差万别等诸多问题，在国家电网公司要求电力建设各环节高度标准化的大趋势要求下，智能变电站采样控制就地化、信息数字化、传输网络化，促进了二次系统技术集成、功能集成、装置集成[1]，同时预制光电缆、预制舱式二次组合设备、就地化保护、前面板接线等新技术开始在大量变电站建设中得以实施应用，我们有必要对传统的作图方式进行优化调整。因AutoCAD仍然是工程设计范围广泛使用的软件，由此我们提出基于AutoCAD计算机辅助软件的高度订制化的软件扩展应用需求。
2 智能变电站电气二次专业设计软件功能要求
根据《国家电网公司输变电工程施工图设计内容深度规定》的要求，电气二次专业图纸主要包含公用部分、自动化部分、主变及各电压等级部分、交直流一体化电源部分、其它部分等，其中公用部分主要包含全站的二次设备布置、线缆清册及二次设备材料表[2]，其它卷册内容主要包含原理图和接线图的绘制。以上主要针对常规变电站的电气二次专业设计的内容。针对智能变电站二次设计，还增加了变电站配置描述文件（以下简称SCD模型文件）的配置的工作，也就是传统的虚端子绘制工作。我们由此提出智能变电站二次设计软件（以下简称设计软件）的功能应该具备项目管理、成品管理、二次原理图设计、网络拓扑图生成、接线图生成、光纤回路链接配置、虚回路连接配置、通信配置、設计校验、自动生成设计成品、二次回路可视化浏览等功能。同时纵向上能实现与协同设计系统的接驳、资源共享等功能。
现主要对图纸绘制过程功能进行讨论，包含常规部分图纸和智能部分图纸部分。
2.1 常规部分图纸的绘制
首先利用设计软件对变电站工程情况进行录入，一次主接线情况，本期终期规模，全站二次设备建立模型。
利用设计软件对全站二次设备进行规划布置，利用一次电气布置图应用设计软件对所有二次设备进行标记定位，可利用厂家提供的IPCD模型文件对设备屏柜布置进行物理绑定，为后期线缆敷设及统计提供基础，生成设备配置图，包括机柜名称、装置名称及柜内布置示意。根据站控层、间隔层及过程层交换机的布置情况，设计软件能自动关联生成全站网络拓扑图，并能生成网络接线图，接线图中能表达出交换机名称、交换机端口、交换机端口所连接装置名称及装置端口等。设计软件能实现全站自动化网络的通信配置，包括VLAN标识、组播MAC地址、IP地址分配。
利用设计软件绘制常规电气二次原理图。国内设计院在电气二次原理图绘制方面主要有两种形式：①以编列回路编号为主线的展开图，加上端子排电缆图的方式，不接线设备则不出图，这种绘图方式的优点是回路清晰，便于施工现场接线读图，设计软件可利用典型间隔原理图固化成模块，利于不同工程之间的复制套用，也便于设计人员根据工程实际规模进行高效的组合拼凑；②以设备单元为主线，加上电缆接线表的方式（外资公司多采用此方式，目前国际上的主流方式），这种绘图方式主要利用厂家的设备图纸进行集成，优点是设备完整，所涉及电气元件集中，便于后期运维管理，此方式要求设计软件内对厂家设备图纸能进行二次编辑整理，使厂家的图纸标准化，如果有必要，可建立厂家的典型间隔图纸库，并根据厂家设备更新进行批量化升级。以上两种原理图方式均要求设计软件能对典型间隔的原理图模块化的管理。因《国家电网公司输变电工程通用设备》对电气设备二次接口进行了标准化要求，对需外接的端子排、光口、网口等接口都进行了标准化统一，这为以上软件功能的实现提供了便利。
以上步骤均需设计人员根据工程实际进行配置，因二次设备之间的关联已经通过原理图建立联系，设计软件即可通过二次专业的规范、习惯生成设备的接线图，并能统计出电缆的规格、长度，生成电缆清册。
最后利用设计软件配置光纤回路。根据之前生成的网络拓扑图和设备的IPCD模型。设计软件能通过设计人员设定的连接策略（如直采、网采、直跳、网跳等）自动生成全站二次设备的光纤链路图，能表达出光纤回路的材料型号（室外光缆、室内尾缆、尾纤等）、编号、套管颜色、纤芯色标、芯数、去向、光缆配线架的光配单元号及两侧纤芯接口类型（预制光缆接头、ST/LC等），生成全站的光缆清册，光缆清册应包含工程中所有光缆/尾缆/尾纤的信息，包括起点、终点屏柜，光缆/尾缆/尾纤编号、规格、备用芯数等。
设计软件可结合国家电网对“预制光电缆”等新线缆材料的使用，能智能的对以上电缆、光缆材料进行“并缆”整合，最终生成全站二次线缆清册。
设计软件根据以上的工作，即可导出变电站物理配置描述文件SPCD文件，此文件能描述全站物理回路模型。 2.2 智能部分图纸的绘制
根据以上设计软件建立的变电站电气二次物理接线模型，导入厂家提供的单装置ICD模型文件，设计软件能自动生成信息逻辑图，逻辑图可按间隔或装置为单位，应表达出装置名称、端口、信息流向、信息描述（采樣、状态、控制、联闭锁等）。设计人员即可根据逻辑图完成虚端子接线。设计软件能提供“虚实对应”功能，即根据配置的光纤回路连接和虚端子回路连接，展示虚实回路间的对应关系。
2.3 设计过程的校验
设计软件能根据设计规范、相关专业要求、自身策略、设计风格和习惯等条件对设计过程进行监督、对人为错误进行提示，并对最终成品进行校验，提高图纸的正确性。
2.4 设计软件的输出成品
通过以上对设计软件的功能要求，生成了全站电气二次设备布置图、电气二次原理图、电气二次接线图、网络拓扑图、信息流图、虚端子表、电气二次线缆清册和设备材料表，即可完成符合设计深度要求的设计成品，且能实现所有成品的电子化、格式多样性的需求，符合国家电网对变电站建设数字化移交的要求。生成的变电站SCD模型文件可移交施工现场调试人员直接调试使用，避免现场根据设计提供的虚端子表重复配置，减少现场的调试工作量。
3 智能变电站二次设计软件应用拓展
智能变电站二次设计软件能在输出现有设计深度要求的成品的同时，可生成全站的变电站物理配置描述文件SPCD，在国家电网公司开展输变电工程三维设计的大趋势下，为变电站二次三维设计提供了基础，为深化二次专业的三维设计创造了条件。
4 智能变电站二次设计软件发展展望
随着国家电网公司一系列标准化建设的推进，为智能变电站二次设计软件更智能化创造了条件，同时智能变电站二次设计软件应加强与一次、土建等相关专业的接口，提高各专业设计成品间的相互关联和复用，在横向专业内深入挖掘的同时，也应在纵向上结合项目管理流程的衔接，做到全过程的智能化。
5 结 语
国家电网公司提出“模块化”建设变电站对电气设备高集成度的应用需求，智能变电站二次设计软件根据二次专业的特点，加强AI人工智能技术的研究，达到最终替代传统设计人员的目的，这也便是设计软件的终极目标。
参考文献
[1]刘振亚.国家电网公司输变电工程通用设备.北京：中国电力出版社，2013.
[2]舒印彪.国家电网公司输变电工程通用设计.北京：中国电力出版社，2017.
收稿日期：2018-9-2
作者简介：夏械化（1986-），男，工程师，本科，从事电力设计方面工作。
关键词：智能变电站；电气二次设计软件
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）29-0084-02
1 变电站电气二次专业设计软件应用现状
目前，国内变电站电气二次设计主要依赖于AutoCAD计算机辅助软件设计图纸，但此作图方式存在出图效率低、人工工作量大、正确率依赖于设计人员技术能力、图纸深度不统一、图纸表达方式千差万别等诸多问题，在国家电网公司要求电力建设各环节高度标准化的大趋势要求下，智能变电站采样控制就地化、信息数字化、传输网络化，促进了二次系统技术集成、功能集成、装置集成[1]，同时预制光电缆、预制舱式二次组合设备、就地化保护、前面板接线等新技术开始在大量变电站建设中得以实施应用，我们有必要对传统的作图方式进行优化调整。因AutoCAD仍然是工程设计范围广泛使用的软件，由此我们提出基于AutoCAD计算机辅助软件的高度订制化的软件扩展应用需求。
2 智能变电站电气二次专业设计软件功能要求
根据《国家电网公司输变电工程施工图设计内容深度规定》的要求，电气二次专业图纸主要包含公用部分、自动化部分、主变及各电压等级部分、交直流一体化电源部分、其它部分等，其中公用部分主要包含全站的二次设备布置、线缆清册及二次设备材料表[2]，其它卷册内容主要包含原理图和接线图的绘制。以上主要针对常规变电站的电气二次专业设计的内容。针对智能变电站二次设计，还增加了变电站配置描述文件（以下简称SCD模型文件）的配置的工作，也就是传统的虚端子绘制工作。我们由此提出智能变电站二次设计软件（以下简称设计软件）的功能应该具备项目管理、成品管理、二次原理图设计、网络拓扑图生成、接线图生成、光纤回路链接配置、虚回路连接配置、通信配置、設计校验、自动生成设计成品、二次回路可视化浏览等功能。同时纵向上能实现与协同设计系统的接驳、资源共享等功能。
现主要对图纸绘制过程功能进行讨论，包含常规部分图纸和智能部分图纸部分。
2.1 常规部分图纸的绘制
首先利用设计软件对变电站工程情况进行录入，一次主接线情况，本期终期规模，全站二次设备建立模型。
利用设计软件对全站二次设备进行规划布置，利用一次电气布置图应用设计软件对所有二次设备进行标记定位，可利用厂家提供的IPCD模型文件对设备屏柜布置进行物理绑定，为后期线缆敷设及统计提供基础，生成设备配置图，包括机柜名称、装置名称及柜内布置示意。根据站控层、间隔层及过程层交换机的布置情况，设计软件能自动关联生成全站网络拓扑图，并能生成网络接线图，接线图中能表达出交换机名称、交换机端口、交换机端口所连接装置名称及装置端口等。设计软件能实现全站自动化网络的通信配置，包括VLAN标识、组播MAC地址、IP地址分配。
利用设计软件绘制常规电气二次原理图。国内设计院在电气二次原理图绘制方面主要有两种形式：①以编列回路编号为主线的展开图，加上端子排电缆图的方式，不接线设备则不出图，这种绘图方式的优点是回路清晰，便于施工现场接线读图，设计软件可利用典型间隔原理图固化成模块，利于不同工程之间的复制套用，也便于设计人员根据工程实际规模进行高效的组合拼凑；②以设备单元为主线，加上电缆接线表的方式（外资公司多采用此方式，目前国际上的主流方式），这种绘图方式主要利用厂家的设备图纸进行集成，优点是设备完整，所涉及电气元件集中，便于后期运维管理，此方式要求设计软件内对厂家设备图纸能进行二次编辑整理，使厂家的图纸标准化，如果有必要，可建立厂家的典型间隔图纸库，并根据厂家设备更新进行批量化升级。以上两种原理图方式均要求设计软件能对典型间隔的原理图模块化的管理。因《国家电网公司输变电工程通用设备》对电气设备二次接口进行了标准化要求，对需外接的端子排、光口、网口等接口都进行了标准化统一，这为以上软件功能的实现提供了便利。
以上步骤均需设计人员根据工程实际进行配置，因二次设备之间的关联已经通过原理图建立联系，设计软件即可通过二次专业的规范、习惯生成设备的接线图，并能统计出电缆的规格、长度，生成电缆清册。
最后利用设计软件配置光纤回路。根据之前生成的网络拓扑图和设备的IPCD模型。设计软件能通过设计人员设定的连接策略（如直采、网采、直跳、网跳等）自动生成全站二次设备的光纤链路图，能表达出光纤回路的材料型号（室外光缆、室内尾缆、尾纤等）、编号、套管颜色、纤芯色标、芯数、去向、光缆配线架的光配单元号及两侧纤芯接口类型（预制光缆接头、ST/LC等），生成全站的光缆清册，光缆清册应包含工程中所有光缆/尾缆/尾纤的信息，包括起点、终点屏柜，光缆/尾缆/尾纤编号、规格、备用芯数等。
设计软件可结合国家电网对“预制光电缆”等新线缆材料的使用，能智能的对以上电缆、光缆材料进行“并缆”整合，最终生成全站二次线缆清册。
设计软件根据以上的工作，即可导出变电站物理配置描述文件SPCD文件，此文件能描述全站物理回路模型。 2.2 智能部分图纸的绘制
根据以上设计软件建立的变电站电气二次物理接线模型，导入厂家提供的单装置ICD模型文件，设计软件能自动生成信息逻辑图，逻辑图可按间隔或装置为单位，应表达出装置名称、端口、信息流向、信息描述（采樣、状态、控制、联闭锁等）。设计人员即可根据逻辑图完成虚端子接线。设计软件能提供“虚实对应”功能，即根据配置的光纤回路连接和虚端子回路连接，展示虚实回路间的对应关系。
2.3 设计过程的校验
设计软件能根据设计规范、相关专业要求、自身策略、设计风格和习惯等条件对设计过程进行监督、对人为错误进行提示，并对最终成品进行校验，提高图纸的正确性。
2.4 设计软件的输出成品
通过以上对设计软件的功能要求，生成了全站电气二次设备布置图、电气二次原理图、电气二次接线图、网络拓扑图、信息流图、虚端子表、电气二次线缆清册和设备材料表，即可完成符合设计深度要求的设计成品，且能实现所有成品的电子化、格式多样性的需求，符合国家电网对变电站建设数字化移交的要求。生成的变电站SCD模型文件可移交施工现场调试人员直接调试使用，避免现场根据设计提供的虚端子表重复配置，减少现场的调试工作量。
3 智能变电站二次设计软件应用拓展
智能变电站二次设计软件能在输出现有设计深度要求的成品的同时，可生成全站的变电站物理配置描述文件SPCD，在国家电网公司开展输变电工程三维设计的大趋势下，为变电站二次三维设计提供了基础，为深化二次专业的三维设计创造了条件。
4 智能变电站二次设计软件发展展望
随着国家电网公司一系列标准化建设的推进，为智能变电站二次设计软件更智能化创造了条件，同时智能变电站二次设计软件应加强与一次、土建等相关专业的接口，提高各专业设计成品间的相互关联和复用，在横向专业内深入挖掘的同时，也应在纵向上结合项目管理流程的衔接，做到全过程的智能化。
5 结 语
国家电网公司提出“模块化”建设变电站对电气设备高集成度的应用需求，智能变电站二次设计软件根据二次专业的特点，加强AI人工智能技术的研究，达到最终替代传统设计人员的目的，这也便是设计软件的终极目标。
参考文献
[1]刘振亚.国家电网公司输变电工程通用设备.北京：中国电力出版社，2013.
[2]舒印彪.国家电网公司输变电工程通用设计.北京：中国电力出版社，2017.
收稿日期：2018-9-2
作者简介：夏械化（1986-），男，工程师，本科，从事电力设计方面工作。