輸電線路停電方案圖形繪制與線路參數(shù)計算軟件的設(shè)計與開發(fā)

閆付樂，王雅斌，于立叁

（國網(wǎng)北京市電力公司，北京 100031）

0 引言

在電力系統(tǒng)輸電線路（架空線路、電纜線路）運(yùn)檢工作中，停電方案圖形繪制工作必不可少。目前，從事相關(guān)工作的電網(wǎng)企業(yè)一線員工，學(xué)歷水平較低，多數(shù)應(yīng)用Office軟件（Word） 或Windows系統(tǒng)自帶畫圖軟件進(jìn)行圖形繪制，這兩種方式繪圖效率低，復(fù)雜方案圖形繪制要耗費(fèi)大量工作時間，且修改煩瑣。筆者通過對國家電網(wǎng)公司部分公司調(diào)研發(fā)現(xiàn)，使用AutoCAD或Visio等軟件輔助圖形繪制的從業(yè)者較少，且電力市場不存在專門輔助停電方案圖形繪制的相關(guān)軟件產(chǎn)品。因此，筆者結(jié)合工作實(shí)際，調(diào)研相關(guān)從業(yè)者的使用要求，獨(dú)立開發(fā)了一款輔助電力系統(tǒng)輸電專業(yè)停電方案圖形繪制的軟件，目的是取代現(xiàn)有不實(shí)用的繪圖方式，提高生產(chǎn)效率，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行專業(yè)性的拓展應(yīng)用。

根據(jù)C#語言的特征[1]，介紹一種所見即所得的動態(tài)交互式操作模式的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，輔助設(shè)計具有良好人機(jī)交互功能的停電方案圖形繪制兼計算功能的軟件。

1 輸電線路專業(yè)停電方案介紹

在電力系統(tǒng)輸電專業(yè)中停電檢修或線路施工（主要為線路遷改）中，需要編制停電方案以輔助檢修或施工工作。每一步停電步驟都需要以圖形方式展示，一方面在方案論證、修改時，可以進(jìn)行直觀描述；另一方面，可以直觀地將停電方案交由管理人員復(fù)核、修正，確保施工過程嚴(yán)格按照流程進(jìn)行施工作業(yè)，保障作業(yè)安全性、專業(yè)性。故停電方案圖形繪制必不可少。

停電方案圖形繪制涉及內(nèi)容包括“線路參數(shù)圖”“各停電步驟”等，目前行業(yè)內(nèi)一線從業(yè)員工學(xué)歷水平普遍較低，所采用的繪圖方式效率低下，操作十分復(fù)雜，制作一個方案需要花費(fèi)很長的工作時間，如能將這部分工作時間縮短，將有效提高停電方案編制工作的效率。

2 面向?qū)ο罄L圖元件的設(shè)計

2.1 圖形模塊設(shè)計的原則

在繪圖軟件設(shè)計時，將實(shí)際工作中所涉及的所有元件進(jìn)行封裝建模，為所有繪圖對象設(shè)計相應(yīng)的繪圖模型。輸電線路停電方案圖形繪制工作中，涉及5類共13個繪圖元件模塊，包括變電站、各類桿塔、連接元件、注釋、連接線等繪圖元件，交互操作功能主要包括放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、拖動等。電氣參數(shù)屬性、圖形屬性及動作屬性設(shè)計如表1所示。

表1 停電方案繪制所涉及的模塊

設(shè)計原則如下[2]。

a）選擇進(jìn)行矢量圖設(shè)計的元件具有使用的延續(xù)性，符合一線班組員工的使用習(xí)慣，圖形設(shè)計具有延續(xù)性。

b）參考電氣制圖及圖形符號國家標(biāo)準(zhǔn)，使設(shè)計的矢量圖模型具有直觀性。

c）交互動作的設(shè)計具有實(shí)用性，真正從一線員工使用角度為元件設(shè)計交互動作，使具有繪圖經(jīng)驗(yàn)的員工學(xué)習(xí)成本基本為零，未使用過的人員，可以延續(xù)使用相關(guān)繪圖軟件的經(jīng)驗(yàn)，減少學(xué)習(xí)成本。

d）交互操作更加高效快捷，將常用交互邏輯封裝為單步操作，比使用AutoCAD等繪圖工具更加高效，更加符合員工的使用習(xí)慣。

2.2 元件的封裝舉例

在對對象類的設(shè)計時將必須的參數(shù)屬性、動作屬性添加到相應(yīng)的對象類中，并進(jìn)行封裝，通過對專業(yè)技術(shù)人員繪圖操作過程的分析，將具有類似功能的圖形模塊統(tǒng)一設(shè)計，在使用該封裝模塊時可同時調(diào)用其參數(shù)屬性和交互動作屬性。

變電站需要進(jìn)行刀閘號的編輯和命名，需要確定圖形連接點(diǎn)位置、設(shè)計方向、帶電不帶電操作等，這些需要封裝在單獨(dú)的繪圖模塊中。把繪制方法添加到構(gòu)建的變電站類中，這樣在調(diào)用該封裝的類時，根據(jù)相應(yīng)坐標(biāo)就可以在界面繪制出該變電站。

2.3 矢量圖的存儲方式

某條設(shè)計好的供電線路的必要屬性信息統(tǒng)一存儲在JSON格式文檔中，包括圖形的相應(yīng)坐標(biāo)信息，圖形元件關(guān)聯(lián)信息，圖形的大小、方向、角度等信息，電氣參數(shù)也儲存于該文件中，在以后的施工工作中，可以進(jìn)行線路參數(shù)的查找、桿塔位置的檢索等操作。

3 圖形繪制軟件的系統(tǒng)交互

3.1 所見即所得的動態(tài)交互操作模式

在此種操作模式下，按照停電方案繪制人員的繪圖操作流程，將繪圖方式完全還原成軟件的呈現(xiàn)，精簡各類繪圖方式的操作流程，提高軟件的操作效率。界面的交互操作流程如圖1所示。

3.2 繪圖元件介紹

圖2是主要繪圖元件的界面展示圖。即在工具欄點(diǎn)擊所要繪制的元件，鼠標(biāo)點(diǎn)擊相應(yīng)位置即可完成繪制，并可以實(shí)現(xiàn)放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、命名的功能，根據(jù)實(shí)際使用需求，部分元件設(shè)計帶電的快捷操作，柵格點(diǎn)輔助元件在繪圖窗口快捷繪制，所有圖形文字均可吸附對應(yīng)圖形元件，實(shí)現(xiàn)與元件的一同拖動、刪除、放大等操作。根據(jù)設(shè)計需求，放置好所需要的元件，根據(jù)設(shè)計命名所有元件，每一停電步驟可以在最短的時間內(nèi)完成。最終停電方案設(shè)計完成后，可以在界面根據(jù)實(shí)際需求輸入元件參數(shù)，進(jìn)行計算操作，實(shí)現(xiàn)圖形繪制和計算的操作流程。

圖1 界面的交互操作流程圖

圖2 主要繪圖元件的界面展示圖

3.3 軟件實(shí)現(xiàn)功能

軟件根據(jù)架空輸電線路停電檢修與施工需求設(shè)計，線路施工還涉及線路參數(shù)的計算。軟件界面如圖3所示。

圖3 軟件圖形界面

a）圖形繪制功能。圖形繪制界面操作均按功能需求設(shè)計，用戶可以直觀地使用繪圖控件進(jìn)行拖動繪制，節(jié)約了元件繪制的時間，且交互流程參照現(xiàn)有流行的繪圖軟件，通過進(jìn)一步設(shè)計操作方式，最大限度地減少繪圖時間。

b） 線路參數(shù)計算功能[3]。線路模型參數(shù)可雙擊彈窗輸入，輸入完成后軟件根據(jù)圖形的連接狀態(tài)進(jìn)行自動計算，該計算在最后一個停電步驟進(jìn)行，線路型號可以隨時修改、計算，計算完成后可進(jìn)行數(shù)據(jù)保存。

c）軟件界面及應(yīng)用舉例。根據(jù)停電方案，按需求進(jìn)行每一步驟停電方案圖形繪制，由于步驟之間的操作僅需要修改部分圖形，如刪除、添加、變色、增加光纜、緊線等操作，所以以文件讀取、編制的方式進(jìn)行每一步的操作，可以提高方案圖形制作效率。

d）線路參數(shù)輸入。根據(jù)輸電線路施工需求，在施工完成并最終確定線路方案后，需要將線路的理論參數(shù)和實(shí)測參數(shù)進(jìn)行對比分析，上報調(diào)度部門進(jìn)行繼電保護(hù)定值計算，在圖形界面雙擊某條線路可以進(jìn)行線路長度、導(dǎo)線型號、正（負(fù)、零）序阻抗、載流量、廠家等參數(shù)的輸入（見圖4），輸入完成保存后，圖形數(shù)據(jù)和線路參數(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲在JSON數(shù)據(jù)文檔中，便于編輯、存儲及查詢工作。

圖4 線路參數(shù)存儲功能界面

4 結(jié)束語

本研究提出了一種更加友好、更具專業(yè)性的繪圖軟件設(shè)計方法，旨在縮短輸電專業(yè)停電方案編制中圖形繪制的時間，對于相關(guān)從業(yè)人員，該軟件學(xué)習(xí)成本較低。該研究來自國網(wǎng)北京市電力公司輸電專業(yè)一線作業(yè)班組，符合一線員工的使用習(xí)慣，軟件初步開發(fā)滿足基本繪圖功能，進(jìn)一步開發(fā)的目標(biāo)是在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，延伸到電力系統(tǒng)的不同專業(yè)，豐富圖形元件，提高繪圖效率，加強(qiáng)推廣應(yīng)用。目前該軟件已經(jīng)應(yīng)用在電力一線工作中，并且軟件在實(shí)際應(yīng)用中得到了功能的完善與系統(tǒng)的優(yōu)化。