摘要：通过对当前变电二次设计过程和设计习惯的积累和总结，探索基于Autocad平台采用ObjectARX二次开发技术、以C/S模式结合数据库实现变电二次设计自动化的框架和实现思路。
关键词：变电二次；AutoCAD；ObjectARX；二次开发；正则表达式；C\S模式；SQL Server数据库
一、引言
变电二次设计的目的是为了对电力系统及一次设备的工况进行监测、控制、测量、调节和保护；它基于一系列的变电二次设备实现，这些设备包括测量仪表、一次设备的控制、运行情况监视信号以及自动化监控系统、继电保护和安全自动装置、通信设备等。变电二次设计是指二次设备之间按一定的功能和要求连接在一起构成电气回路（统称为二次接线或称为二次回路），它是确保电力系统安全生产、经济运行和可靠供电不可缺少的重要组成部分。
实际生产过程中，变电二次的设计成果主要为原理图、端子排图、电缆清册、回路表和远传信息表，其中设计人员的设计思想主要体现在原理图中，而端子排图等是原理图内容另一种形式的呈现、更多是为了从施工的角度系统查看接线和回路信息；但是设计人员往往需要耗费大量精力和时间照着原理图绘制出端子排图等，由于完全是手工制图，过程中难免会引入人为错误，在后续的校审批环节中因此发生的反复修改也屡见不鲜，无形中降低了生产效率。
AutoCAD是变电二次设计人员主要使用的绘制平台，由于是个通用平台，AutoCAD绘制出来的元素也仅仅是基本绘图对象，如圆、直线等；ObjectARX是AutoDesk公司针对AutoCAD平台上的二次开发而推出的一个开发软件包，基于它可以对AutoCAD进行二次开发，实现在AutoCAD中绘制出复杂而带有专业意义的绘图对象。以此为基础，本文将探讨如何通过原理图自动生成端子排图、电缆清册等二次设计成果，实现变电二次设计自动化。
二、变电二次设计自动化的目标
设计人员只需按照系统要求绘制原理图，系统将自动收集原理图中的专业信息，按照既定的专业规则自动完成电缆清册、端子排图、远程信息表和回路表的生成；并且通过数据库和C/S模式实现基本的设计协同和数据共享。
三、变电二次设计自动化的框架
系统以C\S模式运行在一个中小型的局域网内，所有的dwg图纸数据都存放在服务器端的Microsoft SQL Server数据库内。设计人员从服务器上下载需要的资源，完成设计后再将设计成果（即工程的图纸文件）上传到服务器中，确保同一设计源。这一切都在AutoCAD中完成，设计人员无需另外切换环境实现。
四、变电二次设计自动化的流程
传统的设计流程是①绘制原理图；②参考原理图绘制端子排图，同时进行电缆编排；③根据端子排图整理电缆清册；④根据原理图整理远传信息表。自动化流程是①通过系统绘制原理图，系统在过程中自动收集二次回路信息，并进行预处理后上传至数据库；②系统依据数据库中的回路数据和既定规则自动生成电缆清册，期间会提示设计人员一些需要额外处理的情况，如转接回路等；③自动绘制端子排图，期间会记录端子排图的绘制结果和原理图中端子和回路的对应关系（用于后续的简单同步修改）、自动生成远传信息表。
自动化设计流程中，由于系统会自动收集回路信息，还可以同时做一些简单的检查，如端子是否出现接入多条不同回路的情况，在绘制原理图的过程中即可告知设计人员，而传统的方式往往等到手工绘制端子排图时才发现。
五、变电二次设计自动化的重点和难点
变电二次设计自动化的重点和难点主要包括：绘制“电气二次对象“、生成电缆过程中对转接回路的智能化处理、复杂改动的同步等；
1）绘制“电气二次对象“
虽然ObjectARX提供了丰富而强大的接口，但相较于以往的绘图方式，绘制“电气二次对象“还是会给设计人员带来“额外”的工作，毕竟专业信息无法无中生有，仍然需要设计人员来输入，如绘制设备时（虽然是文字对象），需额外输入设备的屏位信息（回路信息表中会用到）；绘制端子时，需额外指定端子所属设备；绘制回路时，需要指定回路的类型、回路的远传信息以及回路涉及的端子等；但系统需具备一定的记忆学习能力，原则上是相同信息仅第一次需输入，后续只需选取即可，并且结合专业规则实现部分信息的智能化识别，如绘制回路时，如果设计人员输入的回路名称为“A411”，系统根据既定的正则表达式规则，即可判断这是一条电流回路；尽可能的减少设计人员在绘制原理图过程中额外的信息输入活动。
对于已有的图纸，系统也要提供方法将原来的基础绘图对象自动转换为具有专业信息的“电气二次对象”，事实上，这种情况出现的概率比设计人员从空白图开始绘制原理图要高的多，而因为绘图方式多种多样系统处理起来也棘手的多，目前考虑的是（主要是文字内容）自动分析，初步识别出回路、端子、设备；但准确和进一步的信息加工仍需设计人员来完善。
每次保存dwg图纸时，系统都会自动收集图纸中的二次回路信息，对它们进行预处理后上传至服务器的数据库中，预处理主要是对回路进行分组，或将回路信息按照既定规则加入到已有分组中（电缆的雏形），目的是加快后续电缆清册的生成速度。
2）处理转接回路
一般来说，回路连接是端子A连接端子B，但在一些情况下，比如为了节约电缆等需要端子A先连接空闲端子C再连接端子B，端子C无任何电气功能，仅起一个转接的作用，这样的回路称为转接回路。复杂的时候，甚至需要通过多个转接端子来完成回路连接。
转接端子通常不会在原理图中绘制指明，而是仅出现在端子排图中，以往设计人员也是端子排图绘制的差不多了或需对电缆进行优化时才发现需要进行转接；系统将在每次自动生成电缆的时候就进行转接回路的检测和处理，但由于设计经验无法完全量化的输入到系统中，在转接端子的选取上，系统的自动选取虽然也满足专业规则，但不一定是设计上的最优，会需要设计人员进一步的确认。
3）复杂改动的同步
实际设计中，设计人员往往是出了一版图以后，由于各方面原因，需要对已绘制完成的图纸进行修改，而电气二次图纸的修改，往往是原理图中改好，端子排图、电缆清册、回路信息表中再做相同的修改，这个也是容易引起错漏的环节。
自动化设计采用的数据库记录回路信息的模式，虽然确保了同一数据源，在简单的改动上，可以实现多个结果的同步修改，如修改某个回路的名称（但不会引起回路类型的改变），设计人员在原理图中修改后，端子排图中系统可自动执行同步修改；但对复杂的改动，系统的同步处理就能力有限了；举例来说，原理图中修改了一条回路的类型，造成的影响是电缆中减少一条电缆，连带影响是其他的电缆编号需要发生相应的改动，目前系统无法在端子排图中实现如此复杂的同步改动，只能由设计人员通过系统再自动重新生成一版端子排图，但事实上是设计人员更愿意去手动删除电缆并重编电缆号。
就重点和难点来说，主要是：1）系统无法一次性处理完整、需要设计人员进一步确认或完善的信息，无形中增加设计人员的工作量；2）回路数据发生改变，在端子排图中并非所有改变都能立时同步。这些跟二次专业复杂性和系统智能化不足都有一定关系。
六、变电二次设计自动化的意义
虽然目前市场上也有一些变电二次设计的辅助工具，但大多数是以工具集的方式，主要用来快速绘制端子排图，基本不存在原理图和端子排图中的数据关联，无法依据原理图自动生成端子排图等成果，设计人员仍需耗费大量时间绘制繁琐的端子排、信息表、电缆清册等。变电二次设计自动化的目标是将设计人员从繁琐而重复的工作中解放出来，使他们能更专注于设计，本文所探讨的自动化方案在目前条件下具备可行性，但在应用中优点和缺点都同样显著，仍有较多问题需要去解决，随着变电行业设计标准化的普及，变电二次设计自动化将是大势所趋，日后的自动化方案也会日趋完善。
论文作者:张磊
论文发表刊物:《基层建设》2015年第35期
论文发表时间:2016/12/5
标签：回路论文; 端子论文; 设计人员论文; 电缆论文; 系统论文; 清册论文; 图中论文; 《基层建设》2015年第35期论文;