基于Promis-e的山南220kV變電站二次系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計應(yīng)用

歲月慢歌 2022-09-13 發(fā)布于北京

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宋佩珂，吳丹，廖鳴宇，楊凌霜

（中國電力工程顧問集團西南電力設(shè)計院有限公司，四川成都，610056）

摘要：山南220kV變電站采用數(shù)字化設(shè)計手段完成了全部配電裝置二次線的施工圖設(shè)計，實現(xiàn)了電氣二次圖紙的標準化；基于項目數(shù)據(jù)庫中的電氣原理圖端子信息、回路信息及電纜信息，自動生成端子排圖和電纜清冊；基于業(yè)主需求，提供多種形式的報表，發(fā)布具有數(shù)據(jù)鏈接功能的PDF文件；通過數(shù)字化校審提高出圖效率。與傳統(tǒng)設(shè)計相比，設(shè)計深度和成品質(zhì)量均有大幅提升。

關(guān)鍵詞：電氣二次；數(shù)字化設(shè)計；變電站

Digital Design of Secondary Electrical System in Shannan220kV Substation Based onPromis-e

SONG Pei-ke, WU Dan, LIAO Ming-yu, YANG Ling-shuang

(Southwest Electric Power Design Institute Co. Ltd. of CPECC, Chengdu 610056)

Abstract: The standardization of secondary electrical systemdrawings has been achieved by digital design of all the secondary electrical systems in Shannan 220kV substation. Based on the digitalization of terminal information, circuit information and cable information, the terminal array and cable list can be generated automatically. A variety of reports can be obtained according to the acquirements of the proprietors, and PDF documents with data links can be published. The efficiency can be increased by digital review. Compared with traditional design, the depth and quality of drawings has been promoted.

Key words:secondary electrical system; digital design; substation

引言

隨著電力工程管理水平的不斷提高，不管是項目業(yè)主單位還是施工單位，均希望設(shè)計圖紙的表達更加精細、更加具體。這就意味著在設(shè)計周期越來越短的情況下，圖紙數(shù)量增加，圖紙深度和成品質(zhì)量均需有較大的提升。然而，傳統(tǒng)電氣二次設(shè)計采用以AutoCAD為圖板，以藍圖為設(shè)計成品，圖紙設(shè)計與成品審核完全依靠人工完成，成品質(zhì)量受設(shè)計人員水平的影響較大^[1-3]。因此，將數(shù)字化技術(shù)^[4]引入到電氣二次設(shè)計中，以工程數(shù)據(jù)庫為核心，實現(xiàn)圖紙信息的存儲與調(diào)用，提高設(shè)計效率，保證成品質(zhì)量^[5]，已日漸成為電氣二次設(shè)計的主流趨勢。

西南電力設(shè)計院于2010年開始數(shù)字化設(shè)計的研究與探索^[6]，經(jīng)過不懈努力，電氣二次數(shù)字化設(shè)計技術(shù)逐步完善，并首次在山南220kV變電站（以下簡稱山南變）的工程設(shè)計中全面推廣應(yīng)用。從工程數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建，電氣原理圖的繪制，到端子排圖和電纜清冊的生成，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)提升了設(shè)計深度，提高了成品質(zhì)量，實現(xiàn)了圖紙的標準化，取得了很好的應(yīng)用效果。

1 工程概況

山南220kV變電站位于桑日縣南側(cè)雅魯藏布江峽谷內(nèi)，距離山南州府澤當約11.5km，是覆蓋拉薩、日喀則、山南、那曲及林芝五地市西藏中部電網(wǎng)220kV主網(wǎng)架的重要組成部分，山南變本期建設(shè)規(guī)模為：

主變壓器：2×150MVA。

220kV出線：本期出線5回，分別至藏木電站2回、墨竹工卡2回、羊湖1回。

110kV出線：本期出線5回，分別至澤當、墨竹工卡、昌珠、沃卡和俗坡各1回。

低壓無功補償設(shè)備：本期新建2號主變低壓側(cè)3×10Mvar電抗器；3號主變低壓側(cè)裝設(shè)4×10Mvar電抗器。

山南變電氣二次線按智能變電站進行設(shè)計，全站電氣二次施工圖共計38個卷冊，除火災(zāi)報警系統(tǒng)、圖像監(jiān)視系統(tǒng)埋管圖和接線圖使用AutoCAD繪制以外，其余所有卷冊均使用數(shù)字化軟件進行設(shè)計。電氣二次卷冊目錄如表1所示：

表1 山南220kV變電站卷冊目錄

Tab.1Drawing sets of Shannan 220kV substation

2數(shù)字化設(shè)計

2.1工程數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建與圖紙標準化

與AutoCAD繪圖方式不同，開展數(shù)字化設(shè)計之前，首先要建立工程數(shù)據(jù)庫。工程數(shù)據(jù)庫主要包括電氣符號庫、電纜型號庫和產(chǎn)品型號庫，如圖1所示。工程數(shù)據(jù)庫的建立，一方面為工程數(shù)據(jù)信息的實時入庫做好了準備，另一方面也保證了電氣符號和設(shè)備選型的標準化，為實現(xiàn)電氣二次標準化設(shè)計提供了保障。通過設(shè)置各類數(shù)據(jù)的顯示樣式，建立報表模板和端子排模板，能實現(xiàn)工程出圖內(nèi)容和出圖樣式的和諧統(tǒng)一，避免由于設(shè)計人員個人風格所導(dǎo)致的圖紙差異，實現(xiàn)電氣二次圖紙的標準化^[7]。

圖1電氣符號庫和端子排模板

Fig.1 Symbol Database and TerminalTemplate

2.2電氣原理圖數(shù)字化設(shè)計

(a) (b)

圖2　電氣原理圖

Fig.2 Schematic Diagram

以往我院電氣二次設(shè)計以AutoCAD繪制原理圖為基礎(chǔ)進行，大多采用框圖的形式，如圖2（a）所示。電氣二次原理圖中不表示設(shè)備內(nèi)部接線，只表示外部接線的端子號。這種出圖方式繪制二次設(shè)備之間相互聯(lián)系的原理圖，注重系統(tǒng)內(nèi)各二次設(shè)備之間整體、宏觀的連接，是一種相對常規(guī)的、傳統(tǒng)的出圖方式。

山南變采用數(shù)字化設(shè)計軟件設(shè)計，出圖方式以屏柜為單位，在各屏柜廠家資料的基礎(chǔ)上展開設(shè)計。各個相關(guān)設(shè)備之間交叉鏈接，可顯示對側(cè)屏柜的屏柜名稱、接線端子號、所屬卷冊、電纜接線等相關(guān)信息。如圖2（b）所示，原理圖的左側(cè)為設(shè)備內(nèi)部接線及端子，中間繪制電氣回路號及回路屬性，右側(cè)顯示對側(cè)設(shè)備名稱、端子號及相關(guān)圖紙編號。原理圖中的端子信息、回路信息和電纜信息均可實時入庫，箭頭右側(cè)的對側(cè)設(shè)備信息通過數(shù)據(jù)鏈接符號的放置自動生成。當對側(cè)設(shè)備端子號、回路號等信息發(fā)生變更時，接線圖中的相關(guān)信息將自動更新，保證了前后數(shù)據(jù)的一致性。同一回路的信息只需賦值一次，就可在相關(guān)圖紙中自動關(guān)聯(lián)，為圖紙查詢提供了方便。

2.3端子排圖數(shù)字化設(shè)計

山南變端子排圖通過從數(shù)據(jù)庫中讀取原理圖接線信息自動生成。端子排除回路號、電纜編號和電纜去向外，還包含電纜型號和備用芯，為施工單位提供了更多的電纜接線信息。通過使用相同的端子排模板，可實現(xiàn)端子排格式的標準化。端子排成品如圖3所示。

圖3　端子排圖

Fig.3 Wiring Diagram

2.4電纜清冊數(shù)字化設(shè)計

數(shù)字化設(shè)計軟件能實現(xiàn)電纜清冊的精確開列。山南變電纜清冊通過配置模板，從工程數(shù)據(jù)庫中提取電纜信息自動生成，保證了原理圖和電纜清冊信息的一致。只要原理圖繪制正確，電纜清冊就可避免錯漏。電纜清冊模板（圖4(a)）和電纜清冊成品（圖4(b)）如下圖所示。通過使用統(tǒng)一的電纜清冊模板，可實現(xiàn)電纜清冊的標準化；電纜清冊格式變化時，只需修改電纜清冊模板即可重新生成電纜清冊。

(a)

(b)

圖4　電纜清冊模板及電纜清冊成品

Fig.4 Template and Report of Cable List

2.5數(shù)字化成品的深化設(shè)計

運用數(shù)字化技術(shù)進行電氣二次施工圖設(shè)計，除了能提供傳統(tǒng)設(shè)計成品外，還能根據(jù)業(yè)主和施工單位的需求從數(shù)據(jù)庫中提取多種形式的報表，如端子接線表，屏柜統(tǒng)計表等。在山南變數(shù)字化設(shè)計中，基于定制的報表模板從工程數(shù)據(jù)庫中提取出電纜接線表，以電纜編號為序提供電纜每一芯的詳細接線信息，為施工單位的接線和校驗提供了方便。除紙質(zhì)圖紙外，數(shù)字化設(shè)計成品還可打印成帶數(shù)據(jù)鏈接信息的PDF文件提供給業(yè)主和施工單位。業(yè)主和施工單位只需安裝Adobe軟件就可進行瀏覽，當點擊PDF文件中的數(shù)據(jù)鏈接信息時，文件頁面可自動跳轉(zhuǎn)，為圖紙信息查詢提供方便。

3數(shù)字化校審

電氣二次專業(yè)成品通常采用打印紙質(zhì)圖紙方式進行人工校審。數(shù)字化設(shè)計使得借助數(shù)字化設(shè)計工具進行圖紙的校對和審核成為可能。

（1）與傳統(tǒng)校審方式不同，數(shù)字化設(shè)計工具的自動校審功能將與圖紙的繪制同步進行。在設(shè)計過程中，數(shù)字化設(shè)計軟件能自動檢測重復(fù)的元器件名稱和電氣線編號，提示未鏈接的電氣線和未接線端子，還能顯示電纜芯數(shù)的使用情況，避免實際使用芯數(shù)超過電纜總芯數(shù)或是備用芯過剩。

（2）圖紙繪制完畢后，數(shù)字化設(shè)計工具通過實時導(dǎo)航和精確定位功能為校審人員提供便利。實時導(dǎo)航能實現(xiàn)原理圖兩側(cè)設(shè)備及原理圖與端子排圖之間的導(dǎo)航，方便校審人員隨時查看對側(cè)設(shè)備及相關(guān)端子排信息，實現(xiàn)對原理圖和端子排圖的一致性校審。精確定位功能，能通過設(shè)備名稱對圖紙信息進行檢索，查找并定位到該設(shè)備所在的頁面，提高校審效率。

4 數(shù)字化設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計方式對比分析

4.1工程實例對比

西藏墨竹工卡220kV變電站也按照智能變電站建設(shè)，工程規(guī)模與山南變電站類似。為更好地說明數(shù)字化設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計方式的差異，下面將兩個工程的出圖數(shù)據(jù)進行對比，如表2所示。由表2可知，山南變用數(shù)字化軟件設(shè)計，圖紙數(shù)量增加，圖紙深度加深，成品質(zhì)量和圖紙完整性均有所提高，滿足了業(yè)主對設(shè)計成品的精細化要求，取得了良好的應(yīng)用效果。

表2 墨竹工卡變與山南變出圖數(shù)據(jù)對比

Tab.2Data Comparison between Mozhugongka Substation and Shannan Substation

4.2 數(shù)字化設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的差異

數(shù)字化設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的差異主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）數(shù)字化設(shè)計以工程數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，設(shè)計圖紙中的電氣符號、電纜類型均從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取，有利于工程規(guī)范統(tǒng)一，且所有設(shè)計成品均是一種風格，不再因人而異，提高了設(shè)計的標準化水平；AutoCAD軟件繪圖為機械繪圖，隨意性較大，設(shè)計時可能出現(xiàn)圖面上電氣符號、屏柜名稱不一致等情況，設(shè)計出手成品的質(zhì)量完全由設(shè)計人員的認真、仔細程度決定。

（2）使用數(shù)字化軟件設(shè)計，屏柜的原理接線包含了屏柜內(nèi)部接線、對側(cè)設(shè)備屏柜名稱、圖紙編號等信息，信息更完整更細致，也方便圖紙信息的快速查詢；而且，原理圖中對側(cè)設(shè)備信息為軟件自動生成，降低了手動添加對側(cè)設(shè)備名稱、端子號等信息出錯的幾率，甚至避免出錯，提高了成品質(zhì)量，減少了校審時間,提升了校審效率。

（3）數(shù)字化設(shè)計時端子排自動生成，包含回路號、電纜去向、電纜編號、電纜型號和備用芯等信息，為施工單位電纜接線提供更多信息；AutoCAD軟件設(shè)計端子排圖手動繪制，僅包含回路號、電纜去向和電纜編號信息。

（4）數(shù)字化設(shè)計軟件可以精確地統(tǒng)計電纜，自動生成電纜清冊，且只要原理圖繪制正確，電纜清冊可以避免錯漏。AutoCAD軟件設(shè)計則需手動開列電纜清冊，容易出錯。

（5）數(shù)字化設(shè)計軟件可以基于項目數(shù)據(jù)庫提取多種形式的成品，只要數(shù)據(jù)信息存儲于數(shù)據(jù)庫中，只需配置模板，就可獲得多種成品；而傳統(tǒng)設(shè)計需要其它形式成品時，則需要重新繪制。

（6）數(shù)字化校審方式除導(dǎo)出紙質(zhì)圖紙校審?fù)?，還可通過數(shù)字化設(shè)計軟件實現(xiàn)電子化校審。

5 結(jié)論

我院在山南220kV變電站中運用數(shù)字化設(shè)計技術(shù)，通過建立工程數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了電氣二次圖紙的標準化；通過運用數(shù)字化手段繪制電氣原理圖保存接線信息，實現(xiàn)了對側(cè)設(shè)備信息的自動生成；通過配置模板提取數(shù)據(jù)庫信息，實現(xiàn)了端子排圖和電纜清冊的自動輸出；通過對數(shù)字化成品的深化設(shè)計，提取了多種形式的報表，生成了具有數(shù)據(jù)鏈接功能的PDF文件。通過運用數(shù)字化設(shè)計工具的自動校審和導(dǎo)航定位功能，實現(xiàn)了電氣二次圖紙的數(shù)字化校審。與傳統(tǒng)設(shè)計相比，數(shù)字化設(shè)計成品質(zhì)量提高，設(shè)計深度加深，滿足了業(yè)主對工程精細化設(shè)計的要求。

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