CAD设计软件在配网管理中的应用集成

吕海峰

摘 要 本文围绕配电管理从规划设计、施工、投运整个业务过程的管理，介绍共享MIS数据、基于GIS平台，如何利用专业的CAD设计软件提供设计成果，施工完成后在GIS中如何快速的展现完整的配电运行网络，为电力各业务部门的应用提供准确的电网数据，避免电网数据的重复维护。

【关键词】配网 规划 设计 GIS MIS

县级供电企业自生产MIS及低压生产MIS系统的投运以来，随着信息化应用的不断深入，信息管理系统已经不仅仅是原来手工劳动的替代，已成为供电企业生产辅助决策不可或缺的手段。本文作为下一步GIS系统和图档管理等信息系统在县级供电企业的应用做一些初步探索研究。

1问题

因配网改造的深扩，网络接线经常发生变化，检修更新频繁，配电网络日趋复杂。作为配电生产、运行、管理的供电企业，更加关注的是电网的安全、经济、可靠性，因此对全局配电网络的掌控提出了更高的要求，既需要及时了解整个电网运行状态，也需要了解运行电网与设计、施工状态的电网的关系。

实际业务中设备管理分为：设计、施工、运行三个阶段，整个电网的规划、改接，源头在设计，而施工、运行在MIS、GIS系统，要能及时的反映整个电网运行、设计、施工的关系，必须处理好源头与MIS、GIS的关系和设计、施工、运行的闭环管理。

2 配电GIS与设计的现状

实际的设计业务中，需要在已有运行电网的基础上进行专业设计，需要考虑已有电网的容量、负荷能力，新建线路与已有网络的关系，因此CAD设计软件需要GIS系统提准确的运行网络。

另外，涉及到设计是否合理，还需要在整个电网的环境下来判断，同时涉及到设计的线路要进行施工，在生产计划安排时，是否可以结合到已有停电计划中一起安排，减少停电次数，提高供电可靠性。因此需要在GIS系统中反映设计状态的设备情况。

施工完成后，如何及时把线路数据更新到整个配电网络？以前往往是施工单位提交竣工材料到运行部门，由运行部门维护到GIS系统中，这样一来，从竣工完成到GIS中体现完整电网，需要很长的周期，及时性差；二是在设计和GIS中两次重复维护，增加了运行人员工作量；三是数据维护容易出错，准确性不高。

因此配电GIS与CAD设计软件是相互补充，相互完善的。

那会有人要问，为什么不在GIS中考虑设计功能呢？

配电GIS作为电网空间数据的管理平台，更加侧重于对运行电网的维护、管理、统计、网络分析，为各生产业务部门提供准确、实时的电网图形和拓扑关系。侧重点在企业级的电网空间管理和拓扑分析上面。

供电企业专业设计人员多年来一直习惯使用专业的CAD设计软件进行设计，结合典型设计、材料清单、费用预算，更加符合设计人员的业务需求，并且CAD图纸也便于审核、现场施工。侧重点在专业化的电网设计，因缺少整体的电网数据，满足不了电网规划的需求。

因此GIS与CAD设计软件的集成，是必要而且必须的。

3 CAD设计软件与GIS平台的集成

3.1 配网设备管理流程

实际业务中配电网的建设过程大致分为：设计、施工、运行三个环节，涉及到CAD设计软件系统、配电GIS系统、现场施工作业，通过配电GIS系统与CAD设计软件集成，实现线路设计、施工、投运过程的闭环管理。三个环节划分如图1所示。

3.1.1 设计态

在10kV线路新建、大修或技改项目立项后，由主管部门在GIS系统中创建任务，确定工作区域范围；并导出GIS系统中工作区域范围内的背景电子地图（dxf文件）图形和电网数据（xml文件）；

（1）设计人员在CAD设计软件中下载此设计任务，在此基础上进行线路和杆塔、管道及其附属设备的定位、零部件及设备材料的选择等设计工作；

（2）设计完成后将成果导入到GIS系统的设计任务中，在设计态下可进行电网拓扑关系完整性验证和网络分析。同时可直接输出施工图纸，提供给施工部门施工；

3.1.2 施工态

（1）现场施工过程中，有可能会涉及到对设计的部分修改，提交设计变更申请、确认修改；此时如果更新设计，设计成果修改后增量更新到GIS系统。

（2）工程竣工验收阶段，根据竣工资料，由运行人员在GIS施工状态维护电网设备的完整性。

3.1.3 运行态

（1）电网设备维护完整后，由运行人员对设备进行投运状态切换操作，此时电网设备转为运行状态。

3.2 集成目标

（1）提供对线路设计、施工、投运全过程的闭环管理。

（2）通过CAD设计软件为设计部门提供便捷的辅助设计工具，将设计阶段的成果接入GIS系统，作为GIS设计态，减少电网图形的重复维护。

（3）施工完成后的竣工资料，在GIS中的施工状态下补充完善设备信息后，投运到运行态，为生产业务应用提供完整的运行电网。

3.3 集成原则

（1）CAD设计软件作为整个过程的一个环节，关注电网的规划设计，提供设计后的成果。

（2）GIS系统与CAD设计软件的接口采用松耦合的关系，有利于系统扩展和稳定。

（3）本文只考虑GIS系统与CAD设计软件的空间电网设备、图形的共享，即利用设计图形成果生成GIS的电网结构、GIS输出运行状态的电网图形供设计参考，减少电网设备的重复维护。

3.4 集成实现

3.4.1 GIS→CAD设计软件

设计时需要基于最新的电网运行状态，GIS输出内容：

（1）导出地理背景图，以DXF文件格式输出。

a. 图形统一采用西安80直角坐标系；endprint

b. GIS中的每一类地图要素（如建筑物、植被、水系等）输出到CAD设计软件时按图层处理。

（2）电网图形设备，以XML格式输出。

a.设备图形坐标统一采用西安80直角坐标系；

b.为避免设计人员在CAD中对图形进行整体平移操作，导致坐标数据导入GIS系统发生偏差，GIS导出XML数据中须给出所导出的电子地图和设备位置的基准坐标；

c.输出的设备包括：线路、杆塔、耐张段、开关、变压器、熔断器、电缆段、工井、管路；

d. CAD设计软件在根据GIS输出的地图及电网数据在AutoCAD中展现地理背景和运行电网，作为设计人员工作的依据。

3.4.2 CAD设计软件→GIS

设计流程在CAD设计软件系统内流转，设计完成后的成果输入GIS系统：

（1）设计成果以XML方式，生成增量数据；其中的坐标点均应相对于GIS系统提供的基准坐标。

（2）将增量XML导入GIS系统，创建相应的主设备（线路、杆塔、耐张段、开关、变压器、熔断器、电缆段、工井和管路）及图形。

（3）对于附属设备，根据增量XML数据生成设备清单，由用户参照清单在MIS、GIS系统中手工维护。

（4）设计成果以图纸方式归档，能提供给GIS的图档应用调用。

3.5交互接口

GIS系统提供WebService服务供CAD设计软件调用，通过任务清单、数据导出、数据导入三个服务实现GIS与CAD设计软件的集成交互。

（1）任务清单服务：通过参数“用户”，调用GIS任务清单服务，在GIS中获取该用户所在单位的设计任务清单

（2）数据导出服务：通过参数“任务名称”、“任务ID”，调用GIS数据导出服务，将GIS系统任务区域内的电网设备导出，组织成XML返回；

（3）数据导入服务：将CAD设计的增量数据导入GIS系统。

4 GIS与规划设计关系的探讨

虽然目前县级供电企业GIS还未投入运行，但作为企业级的配电运行网络管理的GIS平台，必将结合现有生产MIS逐步集成实时数据、营销用户信息、负荷数据，利用其强大的空间拓扑分析能力，长远来看，基于GIS配电网络进行辅助设计的分析，充分利用生产MIS、GIS平台逐步建设的停电计划平衡、负荷预测、电网结合配置的优化、电网无功管理、电网线损管理等高级应用，进行深层次的数据挖掘，提取运行电网有用信息，为管理者、决策者提供电网规划的辅助分析，为电网的改造、规划、设计提供了完善的辅助分析手段，才是GIS辅助配网规划设计集成的最终目的。

5 结束语

CAD设计软件与生产MIS、GIS系统集成，实现了配电网建设从项目立项开始，到配网的设计、施工、投运的业务闭环管理，减少了电网设备在CAD设计软件及GIS系统中的重复维护，提高了电网运行数据维护的及时性和准确性，对电网安全生产的管理起到了积极的推动作用，为后续的GIS辅助规划设计的集成奠定了基础。

参考文献

[1]叶世勋，配电网及其自动化发展综述[J].电网技术，1996（06）.

[2]H.M.Deitel、P.J.Deitel等康博译：XML编程技术大全[M].北京：清华大学出版社，2011.

[3]孔晓峰，叶代亮，张肖青，王天华.配电网规划系统研究和基于GIS系统的应用[J].电力信息化，2007.

[4]张广月，申晓留.基于GIS的信息一体化平台在配电网规划与辅助设计方面的应用和研究[N].中国电机工程学会第九届青年学术会议，2006.

作者单位

国网浙江玉环县供电公司 浙江省玉环县 317600endprint

b. GIS中的每一类地图要素（如建筑物、植被、水系等）输出到CAD设计软件时按图层处理。

（2）电网图形设备，以XML格式输出。

a.设备图形坐标统一采用西安80直角坐标系；

b.为避免设计人员在CAD中对图形进行整体平移操作，导致坐标数据导入GIS系统发生偏差，GIS导出XML数据中须给出所导出的电子地图和设备位置的基准坐标；

c.输出的设备包括：线路、杆塔、耐张段、开关、变压器、熔断器、电缆段、工井、管路；

d. CAD设计软件在根据GIS输出的地图及电网数据在AutoCAD中展现地理背景和运行电网，作为设计人员工作的依据。

3.4.2 CAD设计软件→GIS

设计流程在CAD设计软件系统内流转，设计完成后的成果输入GIS系统：

（1）设计成果以XML方式，生成增量数据；其中的坐标点均应相对于GIS系统提供的基准坐标。

（2）将增量XML导入GIS系统，创建相应的主设备（线路、杆塔、耐张段、开关、变压器、熔断器、电缆段、工井和管路）及图形。

（3）对于附属设备，根据增量XML数据生成设备清单，由用户参照清单在MIS、GIS系统中手工维护。

（4）设计成果以图纸方式归档，能提供给GIS的图档应用调用。

3.5交互接口

GIS系统提供WebService服务供CAD设计软件调用，通过任务清单、数据导出、数据导入三个服务实现GIS与CAD设计软件的集成交互。

（1）任务清单服务：通过参数“用户”，调用GIS任务清单服务，在GIS中获取该用户所在单位的设计任务清单

（2）数据导出服务：通过参数“任务名称”、“任务ID”，调用GIS数据导出服务，将GIS系统任务区域内的电网设备导出，组织成XML返回；

（3）数据导入服务：将CAD设计的增量数据导入GIS系统。

4 GIS与规划设计关系的探讨

虽然目前县级供电企业GIS还未投入运行，但作为企业级的配电运行网络管理的GIS平台，必将结合现有生产MIS逐步集成实时数据、营销用户信息、负荷数据，利用其强大的空间拓扑分析能力，长远来看，基于GIS配电网络进行辅助设计的分析，充分利用生产MIS、GIS平台逐步建设的停电计划平衡、负荷预测、电网结合配置的优化、电网无功管理、电网线损管理等高级应用，进行深层次的数据挖掘，提取运行电网有用信息，为管理者、决策者提供电网规划的辅助分析，为电网的改造、规划、设计提供了完善的辅助分析手段，才是GIS辅助配网规划设计集成的最终目的。

5 结束语

CAD设计软件与生产MIS、GIS系统集成，实现了配电网建设从项目立项开始，到配网的设计、施工、投运的业务闭环管理，减少了电网设备在CAD设计软件及GIS系统中的重复维护，提高了电网运行数据维护的及时性和准确性，对电网安全生产的管理起到了积极的推动作用，为后续的GIS辅助规划设计的集成奠定了基础。

参考文献

[1]叶世勋，配电网及其自动化发展综述[J].电网技术，1996（06）.

[2]H.M.Deitel、P.J.Deitel等康博译：XML编程技术大全[M].北京：清华大学出版社，2011.

[3]孔晓峰，叶代亮，张肖青，王天华.配电网规划系统研究和基于GIS系统的应用[J].电力信息化，2007.

[4]张广月，申晓留.基于GIS的信息一体化平台在配电网规划与辅助设计方面的应用和研究[N].中国电机工程学会第九届青年学术会议，2006.

作者单位

国网浙江玉环县供电公司 浙江省玉环县 317600endprint

b. GIS中的每一类地图要素（如建筑物、植被、水系等）输出到CAD设计软件时按图层处理。

（2）电网图形设备，以XML格式输出。

a.设备图形坐标统一采用西安80直角坐标系；

b.为避免设计人员在CAD中对图形进行整体平移操作，导致坐标数据导入GIS系统发生偏差，GIS导出XML数据中须给出所导出的电子地图和设备位置的基准坐标；

c.输出的设备包括：线路、杆塔、耐张段、开关、变压器、熔断器、电缆段、工井、管路；

d. CAD设计软件在根据GIS输出的地图及电网数据在AutoCAD中展现地理背景和运行电网，作为设计人员工作的依据。

3.4.2 CAD设计软件→GIS

设计流程在CAD设计软件系统内流转，设计完成后的成果输入GIS系统：

（1）设计成果以XML方式，生成增量数据；其中的坐标点均应相对于GIS系统提供的基准坐标。

（2）将增量XML导入GIS系统，创建相应的主设备（线路、杆塔、耐张段、开关、变压器、熔断器、电缆段、工井和管路）及图形。

（3）对于附属设备，根据增量XML数据生成设备清单，由用户参照清单在MIS、GIS系统中手工维护。

（4）设计成果以图纸方式归档，能提供给GIS的图档应用调用。

3.5交互接口

GIS系统提供WebService服务供CAD设计软件调用，通过任务清单、数据导出、数据导入三个服务实现GIS与CAD设计软件的集成交互。

（1）任务清单服务：通过参数“用户”，调用GIS任务清单服务，在GIS中获取该用户所在单位的设计任务清单

（2）数据导出服务：通过参数“任务名称”、“任务ID”，调用GIS数据导出服务，将GIS系统任务区域内的电网设备导出，组织成XML返回；

（3）数据导入服务：将CAD设计的增量数据导入GIS系统。

4 GIS与规划设计关系的探讨

虽然目前县级供电企业GIS还未投入运行，但作为企业级的配电运行网络管理的GIS平台，必将结合现有生产MIS逐步集成实时数据、营销用户信息、负荷数据，利用其强大的空间拓扑分析能力，长远来看，基于GIS配电网络进行辅助设计的分析，充分利用生产MIS、GIS平台逐步建设的停电计划平衡、负荷预测、电网结合配置的优化、电网无功管理、电网线损管理等高级应用，进行深层次的数据挖掘，提取运行电网有用信息，为管理者、决策者提供电网规划的辅助分析，为电网的改造、规划、设计提供了完善的辅助分析手段，才是GIS辅助配网规划设计集成的最终目的。

5 结束语

CAD设计软件与生产MIS、GIS系统集成，实现了配电网建设从项目立项开始，到配网的设计、施工、投运的业务闭环管理，减少了电网设备在CAD设计软件及GIS系统中的重复维护，提高了电网运行数据维护的及时性和准确性，对电网安全生产的管理起到了积极的推动作用，为后续的GIS辅助规划设计的集成奠定了基础。

参考文献

[1]叶世勋，配电网及其自动化发展综述[J].电网技术，1996（06）.

[2]H.M.Deitel、P.J.Deitel等康博译：XML编程技术大全[M].北京：清华大学出版社，2011.

[3]孔晓峰，叶代亮，张肖青，王天华.配电网规划系统研究和基于GIS系统的应用[J].电力信息化，2007.

[4]张广月，申晓留.基于GIS的信息一体化平台在配电网规划与辅助设计方面的应用和研究[N].中国电机工程学会第九届青年学术会议，2006.

作者单位

国网浙江玉环县供电公司 浙江省玉环县 317600endprint