输电线路停电方案图形绘制与线路参数计算软件的设计与开发

闫付乐，王雅斌，于立叁

（国网北京市电力公司，北京 100031）

0 引言

在电力系统输电线路（架空线路、电缆线路）运检工作中，停电方案图形绘制工作必不可少。目前，从事相关工作的电网企业一线员工，学历水平较低，多数应用Office软件（Word） 或Windows系统自带画图软件进行图形绘制，这两种方式绘图效率低，复杂方案图形绘制要耗费大量工作时间，且修改烦琐。笔者通过对国家电网公司部分公司调研发现，使用AutoCAD或Visio等软件辅助图形绘制的从业者较少，且电力市场不存在专门辅助停电方案图形绘制的相关软件产品。因此，笔者结合工作实际，调研相关从业者的使用要求，独立开发了一款辅助电力系统输电专业停电方案图形绘制的软件，目的是取代现有不实用的绘图方式，提高生产效率，并在此基础上进行专业性的拓展应用。

根据C#语言的特征[1]，介绍一种所见即所得的动态交互式操作模式的实现技术，辅助设计具有良好人机交互功能的停电方案图形绘制兼计算功能的软件。

1 输电线路专业停电方案介绍

在电力系统输电专业中停电检修或线路施工（主要为线路迁改）中，需要编制停电方案以辅助检修或施工工作。每一步停电步骤都需要以图形方式展示，一方面在方案论证、修改时，可以进行直观描述；另一方面，可以直观地将停电方案交由管理人员复核、修正，确保施工过程严格按照流程进行施工作业，保障作业安全性、专业性。故停电方案图形绘制必不可少。

停电方案图形绘制涉及内容包括“线路参数图”“各停电步骤”等，目前行业内一线从业员工学历水平普遍较低，所采用的绘图方式效率低下，操作十分复杂，制作一个方案需要花费很长的工作时间，如能将这部分工作时间缩短，将有效提高停电方案编制工作的效率。

2 面向对象绘图元件的设计

2.1 图形模块设计的原则

在绘图软件设计时，将实际工作中所涉及的所有元件进行封装建模，为所有绘图对象设计相应的绘图模型。输电线路停电方案图形绘制工作中，涉及5类共13个绘图元件模块，包括变电站、各类杆塔、连接元件、注释、连接线等绘图元件，交互操作功能主要包括放大、缩小、旋转、拖动等。电气参数属性、图形属性及动作属性设计如表1所示。

表1 停电方案绘制所涉及的模块

设计原则如下[2]。

a）选择进行矢量图设计的元件具有使用的延续性，符合一线班组员工的使用习惯，图形设计具有延续性。

b）参考电气制图及图形符号国家标准，使设计的矢量图模型具有直观性。

c）交互动作的设计具有实用性，真正从一线员工使用角度为元件设计交互动作，使具有绘图经验的员工学习成本基本为零，未使用过的人员，可以延续使用相关绘图软件的经验，减少学习成本。

d）交互操作更加高效快捷，将常用交互逻辑封装为单步操作，比使用AutoCAD等绘图工具更加高效，更加符合员工的使用习惯。

2.2 元件的封装举例

在对对象类的设计时将必须的参数属性、动作属性添加到相应的对象类中，并进行封装，通过对专业技术人员绘图操作过程的分析，将具有类似功能的图形模块统一设计，在使用该封装模块时可同时调用其参数属性和交互动作属性。

变电站需要进行刀闸号的编辑和命名，需要确定图形连接点位置、设计方向、带电不带电操作等，这些需要封装在单独的绘图模块中。把绘制方法添加到构建的变电站类中，这样在调用该封装的类时，根据相应坐标就可以在界面绘制出该变电站。

2.3 矢量图的存储方式

某条设计好的供电线路的必要属性信息统一存储在JSON格式文档中，包括图形的相应坐标信息，图形元件关联信息，图形的大小、方向、角度等信息，电气参数也储存于该文件中，在以后的施工工作中，可以进行线路参数的查找、杆塔位置的检索等操作。

3 图形绘制软件的系统交互

3.1 所见即所得的动态交互操作模式

在此种操作模式下，按照停电方案绘制人员的绘图操作流程，将绘图方式完全还原成软件的呈现，精简各类绘图方式的操作流程，提高软件的操作效率。界面的交互操作流程如图1所示。

3.2 绘图元件介绍

图2是主要绘图元件的界面展示图。即在工具栏点击所要绘制的元件，鼠标点击相应位置即可完成绘制，并可以实现放大、缩小、旋转、命名的功能，根据实际使用需求，部分元件设计带电的快捷操作，栅格点辅助元件在绘图窗口快捷绘制，所有图形文字均可吸附对应图形元件，实现与元件的一同拖动、删除、放大等操作。根据设计需求，放置好所需要的元件，根据设计命名所有元件，每一停电步骤可以在最短的时间内完成。最终停电方案设计完成后，可以在界面根据实际需求输入元件参数，进行计算操作，实现图形绘制和计算的操作流程。

图1 界面的交互操作流程图

图2 主要绘图元件的界面展示图

3.3 软件实现功能

软件根据架空输电线路停电检修与施工需求设计，线路施工还涉及线路参数的计算。软件界面如图3所示。

图3 软件图形界面

a）图形绘制功能。图形绘制界面操作均按功能需求设计，用户可以直观地使用绘图控件进行拖动绘制，节约了元件绘制的时间，且交互流程参照现有流行的绘图软件，通过进一步设计操作方式，最大限度地减少绘图时间。

b） 线路参数计算功能[3]。线路模型参数可双击弹窗输入，输入完成后软件根据图形的连接状态进行自动计算，该计算在最后一个停电步骤进行，线路型号可以随时修改、计算，计算完成后可进行数据保存。

c）软件界面及应用举例。根据停电方案，按需求进行每一步骤停电方案图形绘制，由于步骤之间的操作仅需要修改部分图形，如删除、添加、变色、增加光缆、紧线等操作，所以以文件读取、编制的方式进行每一步的操作，可以提高方案图形制作效率。

d）线路参数输入。根据输电线路施工需求，在施工完成并最终确定线路方案后，需要将线路的理论参数和实测参数进行对比分析，上报调度部门进行继电保护定值计算，在图形界面双击某条线路可以进行线路长度、导线型号、正（负、零）序阻抗、载流量、厂家等参数的输入（见图4），输入完成保存后，图形数据和线路参数数据统一存储在JSON数据文档中，便于编辑、存储及查询工作。

图4 线路参数存储功能界面

4 结束语

本研究提出了一种更加友好、更具专业性的绘图软件设计方法，旨在缩短输电专业停电方案编制中图形绘制的时间，对于相关从业人员，该软件学习成本较低。该研究来自国网北京市电力公司输电专业一线作业班组，符合一线员工的使用习惯，软件初步开发满足基本绘图功能，进一步开发的目标是在现有的基础上，延伸到电力系统的不同专业，丰富图形元件，提高绘图效率，加强推广应用。目前该软件已经应用在电力一线工作中，并且软件在实际应用中得到了功能的完善与系统的优化。