基于GIS的配网工程CAD系统标准化设计

马益平 李永腾

（宁波供电公司，浙江 宁波315000）

0 引言

配网工程设计是供电企业生产活动中非常重要的基本环节，对电力资源的有效利用起着关键作用。但是长期以来国内的配网设计存在设计标准不一、从业人员专业素质低、设备选型规格复杂、设计工作重、造价计量不统一等问题，导致设计出图不规范、工作效率低下，作为电网运行维护最重要的设计数据，在工程结束后，却很难再发挥作用，造成优质资源的极大浪费。

显然，CIM模型的应用为配网工程设计提供了有力的技术支撑，但是具体到实际工作中，则需要解决一系列的管理和技术问题：首先工程图纸设计和CIM的思想不一致，甚至差异还比较大；其次工程设计普遍使用AutoCAD作为工具，而Auto－CAD的数据模型和CIM模型完全不同。因此我们需要用新的观点和思路实现技术创新，解决这些实际问题，不仅要提高配网工程设计的质量和效率，还要实现异构系统之间的数据统一性，为配网的运行维护提供唯一、准确、即时的电力基础数据。

1 课题背景

随着电力企业信息化建设大量使用分布式应用系统，在业务运作过程中，用户经常需要在不同的系统之间进行切换，不可避免地需要重复同一组数据条目，导致工作效率低、数据一致性差等问题。通常这些系统的设计注重于提供解决某些具体问题的完美方案，而忽略了与其他一些系统的接口。

2 系统功能需求

功能（Function）是描述系统的行为，特别是系统与环境关系的一个重要概念。用户需求（User Requirement）描述了待开发软件一定要完成的任务。功能需求（Functional Requirement）定义了软件功能一定要实现的目标，允许用户通过这些功能来完成他们应该完成的任务，从而满足业务需求。

3 系统设计总体环境条件

空气温度：－45～70℃，最大变化率1℃／h；相对湿度：10%～100%，最大绝对湿度：35g／m3；大气压力：70～106kPa。

4 系统的设计

4.1 系统目标

CAD工程设计图形系统是整个系统的核心，图形系统设计目标如下：

（1）在AutoCAD 2006版本上进行开发，支持在低版本AutoCAD上进行浏览。

（2）在 AutoCAD 2006的 ObjectARX（C＋＋语言）、ObjectARX.Net（C!语言），数据库为 Oracle，数据库访问技术为ADO.Net的基础上来实现系统。

（3）CAD工程设计软件数据库包括dwg文件和相应的后台网络数据库，同时支持离线编辑。

（4）图纸设计状态包括草图设计、方案设计和施工设计，但不是每个工程都经过上述状态。

（5）各个图纸设计阶段的历史状态、图纸资料需要保存，以备检索、分析。

4.2 系统主要功能

工程设计管理系统是GIS基础数据的重要来源，同时具备了工程项目信息的简易管理功能。将工程设计管理工作规范化和日常化起来，有助于为GIS提供及时准确的数据，也有助于对所有工程的全面管理。主要功能有工程信息的登记、修改和删除，工作流程控制、审批管理，工程查询统计等，其核心是基于工作流技术的流程控制。

4.3 系统总体架构

为了完成基于CIM的配网工程设计，并实现数据的标准交换、SVG发布，本系统主要由以下4个模块组成：

CAD设计界面：CAD设计界面主要是利用CAD系统对于图形处理的速度精度等特点。系统的图形界面采用在CAD系统上二次开发的配网工程设计界面。

数据库：数据库部分是整个系统的数据存储和交换中心，系统中配网模型依照CIM标准模型建立，同时为了实现配网设备在图形系统中的统一表现，本系统中具有基于CAD的配网图元编辑器，图元编辑器统一管理系统中电气设备的图形表现形式。

标准接口：数据交换接口是实现本系统与其他系统采用CIM标准进行数据交互的具体体现，其他系统与本系统的数据交互采用标准的数据库连接方式，数据接口规范采用CIM标准。

SVG图形发布系统：本系统中存有配网设计的基本数据和图形，为了实现数据最大范围内脱离专用应用软件的共享，本系统具有配网图形的SVG发布功能。

4.4 系统各部分设计思路和原则

可靠性原则：系统能够稳定运行，关键设备能够保证24h连续不间断工作，能准确、及时、可靠地发送和接收数据。主站系统应该具有很强的并行处理能力和容错能力。

安全性原则：系统具有非常严密的安全保护机制。

开放性原则：系统应基于开放式体系结构的设计和开发标准，可以与其他系统进行集成。应用开放的通信协议，主要终端可以适应不同供应商的标准协议。

方便性原则：系统用户友好的操作界面，操作方便、灵活。

5 系统的实现

5.1 关联单向与双向问题

一个XML文件存在单向和双向连接的问题。从理论上讲，只要有一个单向连接就可以代表完整的XML语义，但如果使用双向连接，可以增加XML文件的可读性。所以在这个项目中，希望能实现双向关联。

5.2 CIM字符版本

CIM字符版本主要有两种：一种是 UTF－8，一种是GB2312。一般来说在国内最好使用GB2312。

5.3 CIM扩展

CIM中是能够扩展的，扩展的部分一定是在自己的名称空间中，可以有几个不同的名称空间存在一个XML文件。

5.4 拆分模型

拆分模型主要用于传输两个网格模型，或一些计算只需要使用一个特定的区域，有必要拆分整个网格模型。在一个大型的配网模型中，要拿出所有超过220kV电压水平的数据，这就是一个数据模型的拆合问题。拆分和合并配网数据模型是很有意义的。

5.5 增补模型

增补模型主要用于静态网格模型交换（不包括测量）时，假设SCADA内部和中心库的模型为B1和B2，B1和B2最初是一样的。在B1改变时，传统的方法是将B1全部发送给B2，但这种模型会非常大，全部发送是很浪费时间的，而且XML文档的验证需要很长时间，有时还需要人工干预。所以这时候如果能够只发送改变的部分，那么将会非常有效。

6 结语

本文旨在解决当前低压配网管理中的问题，适应当前形势发展，通过提出基于CIM标准的配网工程CAD系统，实现一体化的低压配网管理，深化DMS的推广应用，对住宅小区配网工程从设计到竣工进行集中统一管理，运用专业设计软件规范和标准化工程图纸设计，缩短出图周期，提高信息共享性，允许把竣工图数据直接导入GIS中，视竣工图数据的准确性和有效性，在GIS中经过简单处理，即可集成用户数据，并实现与中压GIS拓扑连接，使以前纷繁复杂的低压数据更新过程一步到位，在管理和技术实现上都做到了创新，在业界具有一定的先进性。

［1］费勇超，陈宇拓.基于ObjectARX的木线花纹三维建模［J］.电脑编程技巧与维护，2012（8）

［2］张洁.基于AutoCAD图形的三维地表地质建模方法研究［D］.成都理工大学，2007

［3］饶金通.古建筑的三维数字化建模与虚拟仿真技术研究［D］.厦门大学，2006