基于GIS的配網(wǎng)工程CAD系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計

馬益平 李永騰

（寧波供電公司，浙江 寧波315000）

0 引言

配網(wǎng)工程設(shè)計是供電企業(yè)生產(chǎn)活動中非常重要的基本環(huán)節(jié)，對電力資源的有效利用起著關(guān)鍵作用。但是長期以來國內(nèi)的配網(wǎng)設(shè)計存在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不一、從業(yè)人員專業(yè)素質(zhì)低、設(shè)備選型規(guī)格復(fù)雜、設(shè)計工作重、造價計量不統(tǒng)一等問題，導(dǎo)致設(shè)計出圖不規(guī)范、工作效率低下，作為電網(wǎng)運行維護(hù)最重要的設(shè)計數(shù)據(jù)，在工程結(jié)束后，卻很難再發(fā)揮作用，造成優(yōu)質(zhì)資源的極大浪費。

顯然，CIM模型的應(yīng)用為配網(wǎng)工程設(shè)計提供了有力的技術(shù)支撐，但是具體到實際工作中，則需要解決一系列的管理和技術(shù)問題：首先工程圖紙設(shè)計和CIM的思想不一致，甚至差異還比較大；其次工程設(shè)計普遍使用AutoCAD作為工具，而Auto－CAD的數(shù)據(jù)模型和CIM模型完全不同。因此我們需要用新的觀點和思路實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，解決這些實際問題，不僅要提高配網(wǎng)工程設(shè)計的質(zhì)量和效率，還要實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)統(tǒng)一性，為配網(wǎng)的運行維護(hù)提供唯一、準(zhǔn)確、即時的電力基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 課題背景

隨著電力企業(yè)信息化建設(shè)大量使用分布式應(yīng)用系統(tǒng)，在業(yè)務(wù)運作過程中，用戶經(jīng)常需要在不同的系統(tǒng)之間進(jìn)行切換，不可避免地需要重復(fù)同一組數(shù)據(jù)條目，導(dǎo)致工作效率低、數(shù)據(jù)一致性差等問題。通常這些系統(tǒng)的設(shè)計注重于提供解決某些具體問題的完美方案，而忽略了與其他一些系統(tǒng)的接口。

2 系統(tǒng)功能需求

功能（Function）是描述系統(tǒng)的行為，特別是系統(tǒng)與環(huán)境關(guān)系的一個重要概念。用戶需求（User Requirement）描述了待開發(fā)軟件一定要完成的任務(wù)。功能需求（Functional Requirement）定義了軟件功能一定要實現(xiàn)的目標(biāo)，允許用戶通過這些功能來完成他們應(yīng)該完成的任務(wù)，從而滿足業(yè)務(wù)需求。

3 系統(tǒng)設(shè)計總體環(huán)境條件

空氣溫度：－45～70℃，最大變化率1℃／h；相對濕度：10%～100%，最大絕對濕度：35g／m3；大氣壓力：70～106kPa。

4 系統(tǒng)的設(shè)計

4.1 系統(tǒng)目標(biāo)

CAD工程設(shè)計圖形系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心，圖形系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)如下：

（1）在AutoCAD 2006版本上進(jìn)行開發(fā)，支持在低版本AutoCAD上進(jìn)行瀏覽。

（2）在 AutoCAD 2006的 ObjectARX（C＋＋語言）、ObjectARX.Net（C!語言），數(shù)據(jù)庫為 Oracle，數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)為ADO.Net的基礎(chǔ)上來實現(xiàn)系統(tǒng)。

（3）CAD工程設(shè)計軟件數(shù)據(jù)庫包括dwg文件和相應(yīng)的后臺網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，同時支持離線編輯。

（4）圖紙設(shè)計狀態(tài)包括草圖設(shè)計、方案設(shè)計和施工設(shè)計，但不是每個工程都經(jīng)過上述狀態(tài)。

（5）各個圖紙設(shè)計階段的歷史狀態(tài)、圖紙資料需要保存，以備檢索、分析。

4.2 系統(tǒng)主要功能

工程設(shè)計管理系統(tǒng)是GIS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要來源，同時具備了工程項目信息的簡易管理功能。將工程設(shè)計管理工作規(guī)范化和日?；饋?，有助于為GIS提供及時準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，也有助于對所有工程的全面管理。主要功能有工程信息的登記、修改和刪除，工作流程控制、審批管理，工程查詢統(tǒng)計等，其核心是基于工作流技術(shù)的流程控制。

4.3 系統(tǒng)總體架構(gòu)

為了完成基于CIM的配網(wǎng)工程設(shè)計，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)交換、SVG發(fā)布，本系統(tǒng)主要由以下4個模塊組成：

CAD設(shè)計界面：CAD設(shè)計界面主要是利用CAD系統(tǒng)對于圖形處理的速度精度等特點。系統(tǒng)的圖形界面采用在CAD系統(tǒng)上二次開發(fā)的配網(wǎng)工程設(shè)計界面。

數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫部分是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲和交換中心，系統(tǒng)中配網(wǎng)模型依照CIM標(biāo)準(zhǔn)模型建立，同時為了實現(xiàn)配網(wǎng)設(shè)備在圖形系統(tǒng)中的統(tǒng)一表現(xiàn)，本系統(tǒng)中具有基于CAD的配網(wǎng)圖元編輯器，圖元編輯器統(tǒng)一管理系統(tǒng)中電氣設(shè)備的圖形表現(xiàn)形式。

標(biāo)準(zhǔn)接口：數(shù)據(jù)交換接口是實現(xiàn)本系統(tǒng)與其他系統(tǒng)采用CIM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的具體體現(xiàn)，其他系統(tǒng)與本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫連接方式，數(shù)據(jù)接口規(guī)范采用CIM標(biāo)準(zhǔn)。

SVG圖形發(fā)布系統(tǒng)：本系統(tǒng)中存有配網(wǎng)設(shè)計的基本數(shù)據(jù)和圖形，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)最大范圍內(nèi)脫離專用應(yīng)用軟件的共享，本系統(tǒng)具有配網(wǎng)圖形的SVG發(fā)布功能。

4.4 系統(tǒng)各部分設(shè)計思路和原則

可靠性原則：系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行，關(guān)鍵設(shè)備能夠保證24h連續(xù)不間斷工作，能準(zhǔn)確、及時、可靠地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。主站系統(tǒng)應(yīng)該具有很強(qiáng)的并行處理能力和容錯能力。

安全性原則：系統(tǒng)具有非常嚴(yán)密的安全保護(hù)機(jī)制。

開放性原則：系統(tǒng)應(yīng)基于開放式體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計和開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，可以與其他系統(tǒng)進(jìn)行集成。應(yīng)用開放的通信協(xié)議，主要終端可以適應(yīng)不同供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

方便性原則：系統(tǒng)用戶友好的操作界面，操作方便、靈活。

5 系統(tǒng)的實現(xiàn)

5.1 關(guān)聯(lián)單向與雙向問題

一個XML文件存在單向和雙向連接的問題。從理論上講，只要有一個單向連接就可以代表完整的XML語義，但如果使用雙向連接，可以增加XML文件的可讀性。所以在這個項目中，希望能實現(xiàn)雙向關(guān)聯(lián)。

5.2 CIM字符版本

CIM字符版本主要有兩種：一種是 UTF－8，一種是GB2312。一般來說在國內(nèi)最好使用GB2312。

5.3 CIM擴(kuò)展

CIM中是能夠擴(kuò)展的，擴(kuò)展的部分一定是在自己的名稱空間中，可以有幾個不同的名稱空間存在一個XML文件。

5.4 拆分模型

拆分模型主要用于傳輸兩個網(wǎng)格模型，或一些計算只需要使用一個特定的區(qū)域，有必要拆分整個網(wǎng)格模型。在一個大型的配網(wǎng)模型中，要拿出所有超過220kV電壓水平的數(shù)據(jù)，這就是一個數(shù)據(jù)模型的拆合問題。拆分和合并配網(wǎng)數(shù)據(jù)模型是很有意義的。

5.5 增補(bǔ)模型

增補(bǔ)模型主要用于靜態(tài)網(wǎng)格模型交換（不包括測量）時，假設(shè)SCADA內(nèi)部和中心庫的模型為B1和B2，B1和B2最初是一樣的。在B1改變時，傳統(tǒng)的方法是將B1全部發(fā)送給B2，但這種模型會非常大，全部發(fā)送是很浪費時間的，而且XML文檔的驗證需要很長時間，有時還需要人工干預(yù)。所以這時候如果能夠只發(fā)送改變的部分，那么將會非常有效。

6 結(jié)語

本文旨在解決當(dāng)前低壓配網(wǎng)管理中的問題，適應(yīng)當(dāng)前形勢發(fā)展，通過提出基于CIM標(biāo)準(zhǔn)的配網(wǎng)工程CAD系統(tǒng)，實現(xiàn)一體化的低壓配網(wǎng)管理，深化DMS的推廣應(yīng)用，對住宅小區(qū)配網(wǎng)工程從設(shè)計到竣工進(jìn)行集中統(tǒng)一管理，運用專業(yè)設(shè)計軟件規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化工程圖紙設(shè)計，縮短出圖周期，提高信息共享性，允許把竣工圖數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入GIS中，視竣工圖數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性，在GIS中經(jīng)過簡單處理，即可集成用戶數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)與中壓GIS拓?fù)溥B接，使以前紛繁復(fù)雜的低壓數(shù)據(jù)更新過程一步到位，在管理和技術(shù)實現(xiàn)上都做到了創(chuàng)新，在業(yè)界具有一定的先進(jìn)性。

［1］費勇超，陳宇拓.基于ObjectARX的木線花紋三維建模［J］.電腦編程技巧與維護(hù)，2012（8）

［2］張潔.基于AutoCAD圖形的三維地表地質(zhì)建模方法研究［D］.成都理工大學(xué)，2007

［3］饒金通.古建筑的三維數(shù)字化建模與虛擬仿真技術(shù)研究［D］.廈門大學(xué)，2006