CAD設計軟件在配網(wǎng)管理中的應用集成

呂海峰

摘 要 本文圍繞配電管理從規(guī)劃設計、施工、投運整個業(yè)務過程的管理，介紹共享MIS數(shù)據(jù)、基于GIS平臺，如何利用專業(yè)的CAD設計軟件提供設計成果，施工完成后在GIS中如何快速的展現(xiàn)完整的配電運行網(wǎng)絡，為電力各業(yè)務部門的應用提供準確的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，避免電網(wǎng)數(shù)據(jù)的重復維護。

【關鍵詞】配網(wǎng) 規(guī)劃 設計 GIS MIS

縣級供電企業(yè)自生產(chǎn)MIS及低壓生產(chǎn)MIS系統(tǒng)的投運以來，隨著信息化應用的不斷深入，信息管理系統(tǒng)已經(jīng)不僅僅是原來手工勞動的替代，已成為供電企業(yè)生產(chǎn)輔助決策不可或缺的手段。本文作為下一步GIS系統(tǒng)和圖檔管理等信息系統(tǒng)在縣級供電企業(yè)的應用做一些初步探索研究。

1問題

因配網(wǎng)改造的深擴，網(wǎng)絡接線經(jīng)常發(fā)生變化，檢修更新頻繁，配電網(wǎng)絡日趨復雜。作為配電生產(chǎn)、運行、管理的供電企業(yè)，更加關注的是電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟、可靠性，因此對全局配電網(wǎng)絡的掌控提出了更高的要求，既需要及時了解整個電網(wǎng)運行狀態(tài)，也需要了解運行電網(wǎng)與設計、施工狀態(tài)的電網(wǎng)的關系。

實際業(yè)務中設備管理分為：設計、施工、運行三個階段，整個電網(wǎng)的規(guī)劃、改接，源頭在設計，而施工、運行在MIS、GIS系統(tǒng)，要能及時的反映整個電網(wǎng)運行、設計、施工的關系，必須處理好源頭與MIS、GIS的關系和設計、施工、運行的閉環(huán)管理。

2 配電GIS與設計的現(xiàn)狀

實際的設計業(yè)務中，需要在已有運行電網(wǎng)的基礎上進行專業(yè)設計，需要考慮已有電網(wǎng)的容量、負荷能力，新建線路與已有網(wǎng)絡的關系，因此CAD設計軟件需要GIS系統(tǒng)提準確的運行網(wǎng)絡。

另外，涉及到設計是否合理，還需要在整個電網(wǎng)的環(huán)境下來判斷，同時涉及到設計的線路要進行施工，在生產(chǎn)計劃安排時，是否可以結(jié)合到已有停電計劃中一起安排，減少停電次數(shù)，提高供電可靠性。因此需要在GIS系統(tǒng)中反映設計狀態(tài)的設備情況。

施工完成后，如何及時把線路數(shù)據(jù)更新到整個配電網(wǎng)絡？以前往往是施工單位提交竣工材料到運行部門，由運行部門維護到GIS系統(tǒng)中，這樣一來，從竣工完成到GIS中體現(xiàn)完整電網(wǎng)，需要很長的周期，及時性差；二是在設計和GIS中兩次重復維護，增加了運行人員工作量；三是數(shù)據(jù)維護容易出錯，準確性不高。

因此配電GIS與CAD設計軟件是相互補充，相互完善的。

那會有人要問，為什么不在GIS中考慮設計功能呢？

配電GIS作為電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)的管理平臺，更加側(cè)重于對運行電網(wǎng)的維護、管理、統(tǒng)計、網(wǎng)絡分析，為各生產(chǎn)業(yè)務部門提供準確、實時的電網(wǎng)圖形和拓撲關系。側(cè)重點在企業(yè)級的電網(wǎng)空間管理和拓撲分析上面。

供電企業(yè)專業(yè)設計人員多年來一直習慣使用專業(yè)的CAD設計軟件進行設計，結(jié)合典型設計、材料清單、費用預算，更加符合設計人員的業(yè)務需求，并且CAD圖紙也便于審核、現(xiàn)場施工。側(cè)重點在專業(yè)化的電網(wǎng)設計，因缺少整體的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，滿足不了電網(wǎng)規(guī)劃的需求。

因此GIS與CAD設計軟件的集成，是必要而且必須的。

3 CAD設計軟件與GIS平臺的集成

3.1 配網(wǎng)設備管理流程

實際業(yè)務中配電網(wǎng)的建設過程大致分為：設計、施工、運行三個環(huán)節(jié)，涉及到CAD設計軟件系統(tǒng)、配電GIS系統(tǒng)、現(xiàn)場施工作業(yè)，通過配電GIS系統(tǒng)與CAD設計軟件集成，實現(xiàn)線路設計、施工、投運過程的閉環(huán)管理。三個環(huán)節(jié)劃分如圖1所示。

3.1.1 設計態(tài)

在10kV線路新建、大修或技改項目立項后，由主管部門在GIS系統(tǒng)中創(chuàng)建任務，確定工作區(qū)域范圍；并導出GIS系統(tǒng)中工作區(qū)域范圍內(nèi)的背景電子地圖（dxf文件）圖形和電網(wǎng)數(shù)據(jù)（xml文件）；

（1）設計人員在CAD設計軟件中下載此設計任務，在此基礎上進行線路和桿塔、管道及其附屬設備的定位、零部件及設備材料的選擇等設計工作；

（2）設計完成后將成果導入到GIS系統(tǒng)的設計任務中，在設計態(tài)下可進行電網(wǎng)拓撲關系完整性驗證和網(wǎng)絡分析。同時可直接輸出施工圖紙，提供給施工部門施工；

3.1.2 施工態(tài)

（1）現(xiàn)場施工過程中，有可能會涉及到對設計的部分修改，提交設計變更申請、確認修改；此時如果更新設計，設計成果修改后增量更新到GIS系統(tǒng)。

（2）工程竣工驗收階段，根據(jù)竣工資料，由運行人員在GIS施工狀態(tài)維護電網(wǎng)設備的完整性。

3.1.3 運行態(tài)

（1）電網(wǎng)設備維護完整后，由運行人員對設備進行投運狀態(tài)切換操作，此時電網(wǎng)設備轉(zhuǎn)為運行狀態(tài)。

3.2 集成目標

（1）提供對線路設計、施工、投運全過程的閉環(huán)管理。

（2）通過CAD設計軟件為設計部門提供便捷的輔助設計工具，將設計階段的成果接入GIS系統(tǒng)，作為GIS設計態(tài)，減少電網(wǎng)圖形的重復維護。

（3）施工完成后的竣工資料，在GIS中的施工狀態(tài)下補充完善設備信息后，投運到運行態(tài)，為生產(chǎn)業(yè)務應用提供完整的運行電網(wǎng)。

3.3 集成原則

（1）CAD設計軟件作為整個過程的一個環(huán)節(jié)，關注電網(wǎng)的規(guī)劃設計，提供設計后的成果。

（2）GIS系統(tǒng)與CAD設計軟件的接口采用松耦合的關系，有利于系統(tǒng)擴展和穩(wěn)定。

（3）本文只考慮GIS系統(tǒng)與CAD設計軟件的空間電網(wǎng)設備、圖形的共享，即利用設計圖形成果生成GIS的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、GIS輸出運行狀態(tài)的電網(wǎng)圖形供設計參考，減少電網(wǎng)設備的重復維護。

3.4 集成實現(xiàn)

3.4.1 GIS→CAD設計軟件

設計時需要基于最新的電網(wǎng)運行狀態(tài)，GIS輸出內(nèi)容：

（1）導出地理背景圖，以DXF文件格式輸出。

a. 圖形統(tǒng)一采用西安80直角坐標系；endprint

b. GIS中的每一類地圖要素（如建筑物、植被、水系等）輸出到CAD設計軟件時按圖層處理。

（2）電網(wǎng)圖形設備，以XML格式輸出。

a.設備圖形坐標統(tǒng)一采用西安80直角坐標系；

b.為避免設計人員在CAD中對圖形進行整體平移操作，導致坐標數(shù)據(jù)導入GIS系統(tǒng)發(fā)生偏差，GIS導出XML數(shù)據(jù)中須給出所導出的電子地圖和設備位置的基準坐標；

c.輸出的設備包括：線路、桿塔、耐張段、開關、變壓器、熔斷器、電纜段、工井、管路；

d. CAD設計軟件在根據(jù)GIS輸出的地圖及電網(wǎng)數(shù)據(jù)在AutoCAD中展現(xiàn)地理背景和運行電網(wǎng)，作為設計人員工作的依據(jù)。

3.4.2 CAD設計軟件→GIS

設計流程在CAD設計軟件系統(tǒng)內(nèi)流轉(zhuǎn)，設計完成后的成果輸入GIS系統(tǒng)：

（1）設計成果以XML方式，生成增量數(shù)據(jù)；其中的坐標點均應相對于GIS系統(tǒng)提供的基準坐標。

（2）將增量XML導入GIS系統(tǒng)，創(chuàng)建相應的主設備（線路、桿塔、耐張段、開關、變壓器、熔斷器、電纜段、工井和管路）及圖形。

（3）對于附屬設備，根據(jù)增量XML數(shù)據(jù)生成設備清單，由用戶參照清單在MIS、GIS系統(tǒng)中手工維護。

（4）設計成果以圖紙方式歸檔，能提供給GIS的圖檔應用調(diào)用。

3.5交互接口

GIS系統(tǒng)提供WebService服務供CAD設計軟件調(diào)用，通過任務清單、數(shù)據(jù)導出、數(shù)據(jù)導入三個服務實現(xiàn)GIS與CAD設計軟件的集成交互。

（1）任務清單服務：通過參數(shù)“用戶”，調(diào)用GIS任務清單服務，在GIS中獲取該用戶所在單位的設計任務清單

（2）數(shù)據(jù)導出服務：通過參數(shù)“任務名稱”、“任務ID”，調(diào)用GIS數(shù)據(jù)導出服務，將GIS系統(tǒng)任務區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)設備導出，組織成XML返回；

（3）數(shù)據(jù)導入服務：將CAD設計的增量數(shù)據(jù)導入GIS系統(tǒng)。

4 GIS與規(guī)劃設計關系的探討

雖然目前縣級供電企業(yè)GIS還未投入運行，但作為企業(yè)級的配電運行網(wǎng)絡管理的GIS平臺，必將結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)MIS逐步集成實時數(shù)據(jù)、營銷用戶信息、負荷數(shù)據(jù)，利用其強大的空間拓撲分析能力，長遠來看，基于GIS配電網(wǎng)絡進行輔助設計的分析，充分利用生產(chǎn)MIS、GIS平臺逐步建設的停電計劃平衡、負荷預測、電網(wǎng)結(jié)合配置的優(yōu)化、電網(wǎng)無功管理、電網(wǎng)線損管理等高級應用，進行深層次的數(shù)據(jù)挖掘，提取運行電網(wǎng)有用信息，為管理者、決策者提供電網(wǎng)規(guī)劃的輔助分析，為電網(wǎng)的改造、規(guī)劃、設計提供了完善的輔助分析手段，才是GIS輔助配網(wǎng)規(guī)劃設計集成的最終目的。

5 結(jié)束語

CAD設計軟件與生產(chǎn)MIS、GIS系統(tǒng)集成，實現(xiàn)了配電網(wǎng)建設從項目立項開始，到配網(wǎng)的設計、施工、投運的業(yè)務閉環(huán)管理，減少了電網(wǎng)設備在CAD設計軟件及GIS系統(tǒng)中的重復維護，提高了電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)維護的及時性和準確性，對電網(wǎng)安全生產(chǎn)的管理起到了積極的推動作用，為后續(xù)的GIS輔助規(guī)劃設計的集成奠定了基礎。

參考文獻

[1]葉世勛，配電網(wǎng)及其自動化發(fā)展綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，1996（06）.

[2]H.M.Deitel、P.J.Deitel等康博譯：XML編程技術(shù)大全[M].北京：清華大學出版社，2011.

[3]孔曉峰，葉代亮，張肖青，王天華.配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)研究和基于GIS系統(tǒng)的應用[J].電力信息化，2007.

[4]張廣月，申曉留.基于GIS的信息一體化平臺在配電網(wǎng)規(guī)劃與輔助設計方面的應用和研究[N].中國電機工程學會第九屆青年學術(shù)會議，2006.

作者單位

國網(wǎng)浙江玉環(huán)縣供電公司 浙江省玉環(huán)縣 317600endprint

b. GIS中的每一類地圖要素（如建筑物、植被、水系等）輸出到CAD設計軟件時按圖層處理。

（2）電網(wǎng)圖形設備，以XML格式輸出。

a.設備圖形坐標統(tǒng)一采用西安80直角坐標系；

b.為避免設計人員在CAD中對圖形進行整體平移操作，導致坐標數(shù)據(jù)導入GIS系統(tǒng)發(fā)生偏差，GIS導出XML數(shù)據(jù)中須給出所導出的電子地圖和設備位置的基準坐標；

c.輸出的設備包括：線路、桿塔、耐張段、開關、變壓器、熔斷器、電纜段、工井、管路；

d. CAD設計軟件在根據(jù)GIS輸出的地圖及電網(wǎng)數(shù)據(jù)在AutoCAD中展現(xiàn)地理背景和運行電網(wǎng)，作為設計人員工作的依據(jù)。

3.4.2 CAD設計軟件→GIS

設計流程在CAD設計軟件系統(tǒng)內(nèi)流轉(zhuǎn)，設計完成后的成果輸入GIS系統(tǒng)：

（1）設計成果以XML方式，生成增量數(shù)據(jù)；其中的坐標點均應相對于GIS系統(tǒng)提供的基準坐標。

（2）將增量XML導入GIS系統(tǒng)，創(chuàng)建相應的主設備（線路、桿塔、耐張段、開關、變壓器、熔斷器、電纜段、工井和管路）及圖形。

（3）對于附屬設備，根據(jù)增量XML數(shù)據(jù)生成設備清單，由用戶參照清單在MIS、GIS系統(tǒng)中手工維護。

（4）設計成果以圖紙方式歸檔，能提供給GIS的圖檔應用調(diào)用。

3.5交互接口

GIS系統(tǒng)提供WebService服務供CAD設計軟件調(diào)用，通過任務清單、數(shù)據(jù)導出、數(shù)據(jù)導入三個服務實現(xiàn)GIS與CAD設計軟件的集成交互。

（1）任務清單服務：通過參數(shù)“用戶”，調(diào)用GIS任務清單服務，在GIS中獲取該用戶所在單位的設計任務清單

（2）數(shù)據(jù)導出服務：通過參數(shù)“任務名稱”、“任務ID”，調(diào)用GIS數(shù)據(jù)導出服務，將GIS系統(tǒng)任務區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)設備導出，組織成XML返回；

（3）數(shù)據(jù)導入服務：將CAD設計的增量數(shù)據(jù)導入GIS系統(tǒng)。

4 GIS與規(guī)劃設計關系的探討

雖然目前縣級供電企業(yè)GIS還未投入運行，但作為企業(yè)級的配電運行網(wǎng)絡管理的GIS平臺，必將結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)MIS逐步集成實時數(shù)據(jù)、營銷用戶信息、負荷數(shù)據(jù)，利用其強大的空間拓撲分析能力，長遠來看，基于GIS配電網(wǎng)絡進行輔助設計的分析，充分利用生產(chǎn)MIS、GIS平臺逐步建設的停電計劃平衡、負荷預測、電網(wǎng)結(jié)合配置的優(yōu)化、電網(wǎng)無功管理、電網(wǎng)線損管理等高級應用，進行深層次的數(shù)據(jù)挖掘，提取運行電網(wǎng)有用信息，為管理者、決策者提供電網(wǎng)規(guī)劃的輔助分析，為電網(wǎng)的改造、規(guī)劃、設計提供了完善的輔助分析手段，才是GIS輔助配網(wǎng)規(guī)劃設計集成的最終目的。

5 結(jié)束語

CAD設計軟件與生產(chǎn)MIS、GIS系統(tǒng)集成，實現(xiàn)了配電網(wǎng)建設從項目立項開始，到配網(wǎng)的設計、施工、投運的業(yè)務閉環(huán)管理，減少了電網(wǎng)設備在CAD設計軟件及GIS系統(tǒng)中的重復維護，提高了電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)維護的及時性和準確性，對電網(wǎng)安全生產(chǎn)的管理起到了積極的推動作用，為后續(xù)的GIS輔助規(guī)劃設計的集成奠定了基礎。

參考文獻

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作者單位

國網(wǎng)浙江玉環(huán)縣供電公司 浙江省玉環(huán)縣 317600endprint

b. GIS中的每一類地圖要素（如建筑物、植被、水系等）輸出到CAD設計軟件時按圖層處理。

（2）電網(wǎng)圖形設備，以XML格式輸出。

a.設備圖形坐標統(tǒng)一采用西安80直角坐標系；

b.為避免設計人員在CAD中對圖形進行整體平移操作，導致坐標數(shù)據(jù)導入GIS系統(tǒng)發(fā)生偏差，GIS導出XML數(shù)據(jù)中須給出所導出的電子地圖和設備位置的基準坐標；

c.輸出的設備包括：線路、桿塔、耐張段、開關、變壓器、熔斷器、電纜段、工井、管路；

d. CAD設計軟件在根據(jù)GIS輸出的地圖及電網(wǎng)數(shù)據(jù)在AutoCAD中展現(xiàn)地理背景和運行電網(wǎng)，作為設計人員工作的依據(jù)。

3.4.2 CAD設計軟件→GIS

設計流程在CAD設計軟件系統(tǒng)內(nèi)流轉(zhuǎn)，設計完成后的成果輸入GIS系統(tǒng)：

（1）設計成果以XML方式，生成增量數(shù)據(jù)；其中的坐標點均應相對于GIS系統(tǒng)提供的基準坐標。

（2）將增量XML導入GIS系統(tǒng)，創(chuàng)建相應的主設備（線路、桿塔、耐張段、開關、變壓器、熔斷器、電纜段、工井和管路）及圖形。

（3）對于附屬設備，根據(jù)增量XML數(shù)據(jù)生成設備清單，由用戶參照清單在MIS、GIS系統(tǒng)中手工維護。

（4）設計成果以圖紙方式歸檔，能提供給GIS的圖檔應用調(diào)用。

3.5交互接口

GIS系統(tǒng)提供WebService服務供CAD設計軟件調(diào)用，通過任務清單、數(shù)據(jù)導出、數(shù)據(jù)導入三個服務實現(xiàn)GIS與CAD設計軟件的集成交互。

（1）任務清單服務：通過參數(shù)“用戶”，調(diào)用GIS任務清單服務，在GIS中獲取該用戶所在單位的設計任務清單

（2）數(shù)據(jù)導出服務：通過參數(shù)“任務名稱”、“任務ID”，調(diào)用GIS數(shù)據(jù)導出服務，將GIS系統(tǒng)任務區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)設備導出，組織成XML返回；

（3）數(shù)據(jù)導入服務：將CAD設計的增量數(shù)據(jù)導入GIS系統(tǒng)。

4 GIS與規(guī)劃設計關系的探討

雖然目前縣級供電企業(yè)GIS還未投入運行，但作為企業(yè)級的配電運行網(wǎng)絡管理的GIS平臺，必將結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)MIS逐步集成實時數(shù)據(jù)、營銷用戶信息、負荷數(shù)據(jù)，利用其強大的空間拓撲分析能力，長遠來看，基于GIS配電網(wǎng)絡進行輔助設計的分析，充分利用生產(chǎn)MIS、GIS平臺逐步建設的停電計劃平衡、負荷預測、電網(wǎng)結(jié)合配置的優(yōu)化、電網(wǎng)無功管理、電網(wǎng)線損管理等高級應用，進行深層次的數(shù)據(jù)挖掘，提取運行電網(wǎng)有用信息，為管理者、決策者提供電網(wǎng)規(guī)劃的輔助分析，為電網(wǎng)的改造、規(guī)劃、設計提供了完善的輔助分析手段，才是GIS輔助配網(wǎng)規(guī)劃設計集成的最終目的。

5 結(jié)束語

CAD設計軟件與生產(chǎn)MIS、GIS系統(tǒng)集成，實現(xiàn)了配電網(wǎng)建設從項目立項開始，到配網(wǎng)的設計、施工、投運的業(yè)務閉環(huán)管理，減少了電網(wǎng)設備在CAD設計軟件及GIS系統(tǒng)中的重復維護，提高了電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)維護的及時性和準確性，對電網(wǎng)安全生產(chǎn)的管理起到了積極的推動作用，為后續(xù)的GIS輔助規(guī)劃設計的集成奠定了基礎。

參考文獻

[1]葉世勛，配電網(wǎng)及其自動化發(fā)展綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，1996（06）.

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[4]張廣月，申曉留.基于GIS的信息一體化平臺在配電網(wǎng)規(guī)劃與輔助設計方面的應用和研究[N].中國電機工程學會第九屆青年學術(shù)會議，2006.

作者單位

國網(wǎng)浙江玉環(huán)縣供電公司 浙江省玉環(huán)縣 317600endprint