試論計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)的應(yīng)用

在計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展下，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在許多行業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用。計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)可以解決電氣工程線路設(shè)計(jì)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)優(yōu)化耗時長等問題。目前在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電氣回路設(shè)計(jì)、控制電氣設(shè)計(jì)等方面，計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)都得到了應(yīng)用。有必要對其具體應(yīng)用措施進(jìn)行研究，提升電氣設(shè)計(jì)水平。

1  計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用

1.1  電氣CAD軟件的應(yīng)用

電氣CAD軟件即行業(yè)應(yīng)用最廣泛的AutoCAD軟件，利用該軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)，具有較高的通用性，對計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)的發(fā)展產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響。目前國內(nèi)電力工程采用的電氣CAD軟件，基本上都是通過對AutoCAD R14或AutoCAD 2000版本進(jìn)行改進(jìn)得到的。從事此方面研究的機(jī)構(gòu)包括中建科學(xué)研究院計(jì)算機(jī)中心、北京華遠(yuǎn)軟件公司等，不斷推出新的技術(shù)產(chǎn)品，市面上成熟的計(jì)算機(jī)輔助軟件越來越多，雖然在功能上有所差別，但基本都能夠滿足計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)的需求。比如Priomis.e是一款應(yīng)用較多的計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)軟件，基于AutoCAD開發(fā)，最早是為了支持電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該軟件在SQL工程數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上運(yùn)行，專業(yè)設(shè)計(jì)人員可以利用其編制元器件數(shù)據(jù)庫，完成標(biāo)準(zhǔn)報(bào)表設(shè)計(jì)等工作，使用較為方便。

1.2  智能化專家系統(tǒng)的應(yīng)用

智能化專家系統(tǒng)（EES）是目前較為先進(jìn)的一款計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)軟件，多作為大型智能化電氣工程的專用設(shè)計(jì)軟件。EES系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是沒有命令、操作步驟等方面的限制，可以為電氣設(shè)計(jì)的繪圖、標(biāo)注、計(jì)算、校驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)等一系列操作提供支持。通過應(yīng)用EES系統(tǒng)輔助電氣設(shè)計(jì)，不僅能夠提高設(shè)計(jì)效率，而且有助于優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量。比如在配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果，選擇變壓器型號，配置無功補(bǔ)償設(shè)備，并完成配電元器件的整定和校驗(yàn)等工作。這些過程都可以由EES系統(tǒng)完成，得出的設(shè)計(jì)方案不僅能夠滿足線路保護(hù)方面的要求，還能夠保證末端電壓水平符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。隨著計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)軟件功能和性能的不斷完善，在電氣工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用能夠發(fā)揮出更重要的作用。

2  計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)的應(yīng)用發(fā)展方向

2.1  目前存在的不足

近年來，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等的帶動下，得到較快發(fā)展，輔助設(shè)計(jì)軟件的功能越來越強(qiáng)大。但是這些創(chuàng)新應(yīng)用成果還沒有完全體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)方面，計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)的技術(shù)水平還有較大的提升空間。另一方面，許多電氣工程師在長期的工作實(shí)踐過程中，對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式的依賴性較高。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，首先要求電氣工程師具備一定的信息化操作水平，由于電氣設(shè)計(jì)人員自身缺乏對計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用的關(guān)注，或缺乏實(shí)際操作能力，也導(dǎo)致計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)難以發(fā)揮作用。此外，目前市面上較為成熟的計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)軟件仍以國外產(chǎn)品居多，或是從國外成熟軟件基礎(chǔ)上進(jìn)行移植的，許多軟件的操作界面為全英文界面，也為其實(shí)際應(yīng)用增加了阻礙。

2.2  未來發(fā)展方向

針對計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)軟件的實(shí)際應(yīng)用問題，在其未來發(fā)展過程中，加強(qiáng)自主技術(shù)產(chǎn)品研究是一種必然趨勢。我國相關(guān)研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)在此方面投入了大量的人力和物力，電氣工程發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)，只有不斷采用新的技術(shù)手段，才能提升電氣工程建設(shè)水平。對于計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)的自身技術(shù)發(fā)展而言，其軟件功能也有待進(jìn)一步完善，而且在功能界面設(shè)計(jì)方面，會更加注重人性化設(shè)計(jì)，方便實(shí)際使用人員的操作，從而提升設(shè)計(jì)效率。隨著計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)技術(shù)的逐漸成熟，其功能優(yōu)勢將逐漸展現(xiàn)，并在實(shí)際的電氣設(shè)計(jì)工作中得到更多的應(yīng)用。電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)明確這種發(fā)展趨勢，主動彌補(bǔ)自身專業(yè)技能上的欠缺，推動計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)的應(yīng)用推廣。

3  計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)在不同場景中的應(yīng)用

3.1  在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

從計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)軟件在不同場景中的具體應(yīng)用情況來看，首先在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)能夠解決變電站設(shè)計(jì)、線路設(shè)計(jì)等方面的難點(diǎn)問題。在電力工程中，變電站和輸電線路設(shè)計(jì)受實(shí)際環(huán)境影響較大，許多輸電線路的沿線區(qū)域地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，在桿塔設(shè)計(jì)過程中，需要考慮承重、應(yīng)力和牢固性等方面的問題。得出的設(shè)計(jì)方案需要克服實(shí)際環(huán)境條件的阻礙，滿足施工技術(shù)規(guī)范的要求。利用計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以全面反映工程施工、材料等方面的信息，用圖表等可視化形式進(jìn)行展示，在施工過程中也能夠提供較為全面的指導(dǎo)。

計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)軟件發(fā)揮的具體作用包括：（1）材料統(tǒng)計(jì)功能，在設(shè)計(jì)過程中，自動生產(chǎn)材料報(bào)表，可即時進(jìn)行瀏覽和打??；（2）實(shí)時查詢功能，對材料使用位置、設(shè)備連接情況等進(jìn)行實(shí)時查詢，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行動態(tài)修改；（3）電力通道仿真功能，在遇到電纜穿過已有電力通道時，可模擬電纜鋪設(shè)過程，反映有無剩余通道等信息，并完成碰撞檢測工作；（4）合規(guī)性檢測功能，在設(shè)計(jì)過程中，由系統(tǒng)自動提示不滿足相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的部分，比如安全距離不足、電力走廊遇到障礙等。在這些輔助設(shè)計(jì)功能的支持下，設(shè)計(jì)人員可以更加高效的完成電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)，同時為設(shè)計(jì)質(zhì)量提供保障。

3.2  在建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

與普通電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同，在建筑電氣設(shè)計(jì)過程中，還需要確保電氣工程設(shè)計(jì)符合建筑的基本情況，確保電氣方案布置的可性性。在以往的建筑電氣設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員為了保證繪圖定位的準(zhǔn)確性，需要緊緊盯著屏幕，頻繁進(jìn)行縮放和修改等操作。目前許多計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)軟件已經(jīng)提供了動態(tài)模糊操作功能，可以根據(jù)操作時的光標(biāo)停放位置，自動轉(zhuǎn)化成準(zhǔn)確的定位。全面開放的圖形庫和數(shù)據(jù)庫，也為設(shè)計(jì)人員根據(jù)自身習(xí)慣進(jìn)行操作提供了方便。無論是元件圖形、型號、規(guī)格等，都可以滿足設(shè)計(jì)人員的使用習(xí)慣，而且避免出現(xiàn)相互之間參數(shù)不一致的情況。因此，在計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用下，能夠明顯降低建筑電氣設(shè)計(jì)的難度。

在計(jì)算機(jī)輔助建筑電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，可以隨時調(diào)取建筑設(shè)計(jì)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)計(jì)專業(yè)與建筑設(shè)計(jì)專業(yè)的緊密結(jié)合。當(dāng)電氣設(shè)計(jì)部分與建筑設(shè)計(jì)發(fā)生沖突時，系統(tǒng)會進(jìn)行提示，并調(diào)用專家知識庫中的解決方案，為設(shè)計(jì)人員提供解決思路。在此情況下，能夠保證電氣設(shè)計(jì)不會超出建筑設(shè)計(jì)的限制條件，出現(xiàn)走線錯誤、位置偏移、施工條件不足等問題。在實(shí)際的建筑電氣設(shè)計(jì)過程中，電氣設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)專業(yè)的設(shè)計(jì)活動都是分開進(jìn)行的，所以容易出現(xiàn)沖突。計(jì)算機(jī)輔助軟件的應(yīng)用，解決了這一基本問題，相當(dāng)于為雙方設(shè)計(jì)人員提供了一個直接溝通對話的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)計(jì)專業(yè)的信息共享和方案組合優(yōu)化。計(jì)算機(jī)輔助建筑電氣設(shè)計(jì)也是電氣設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)展較快的部分，目前已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了三維輔助設(shè)計(jì)，功能更加完善，可以真實(shí)再現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的三維立體效果。

3.3  在發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)也是計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)應(yīng)用的一個常規(guī)場景，隨著發(fā)電市場的發(fā)展和完善，發(fā)電企業(yè)對工程建設(shè)的成本核算要求越來越高。設(shè)計(jì)人員需要同時考慮工程設(shè)計(jì)的技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性，在經(jīng)濟(jì)限制條件下，推出精品設(shè)計(jì)方案。從這一角度來看，計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)為推動發(fā)電廠電氣專業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展提供了有力支持，解決了市場發(fā)展過程中遇到的實(shí)際問題。在傳統(tǒng)的發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)中，手工電纜敷設(shè)主要面臨著全場分區(qū)編號及區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)編號等問題，由于工作量很大，容易出現(xiàn)重復(fù)編號或漏編的情況。由計(jì)算機(jī)輔助軟件完成此類工作，可以減少人工失誤，提高設(shè)計(jì)效率。再比如，在全場設(shè)備和橋架的電纜通道設(shè)計(jì)過程中，需要詳細(xì)掌握設(shè)備布置空間的三維坐標(biāo)情況，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式下，無論是坐標(biāo)采集還是標(biāo)注，都較為繁瑣，錯誤率也較高。計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用同樣能夠解決這方面的問題，將設(shè)備三維空間定位做到精確化。

總體來看，計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)備在發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)中具有多方面的應(yīng)用優(yōu)勢，在設(shè)計(jì)過程中，區(qū)域設(shè)置、編號、路徑敷設(shè)和數(shù)據(jù)生成均由系統(tǒng)自動完成，并以三維可視化的方式進(jìn)行展示，能夠有效減少現(xiàn)場增補(bǔ)電纜的情況。而且計(jì)算機(jī)輔助軟件的應(yīng)用極大的減輕了設(shè)計(jì)人員重復(fù)工作量，使其可以將更多的時間和精力投入到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面。最重要的是，采用這種設(shè)計(jì)方式，能夠有效控制設(shè)計(jì)偏差，幫助電氣工程減少成本損失，設(shè)計(jì)周期也能夠得到明顯縮短，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

4  結(jié)語

綜上所述，計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)將成為電氣設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一種必然發(fā)展趨勢，通過應(yīng)用各種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，可以代替人工操作完成基礎(chǔ)性的設(shè)計(jì)任務(wù)。在不同場景的應(yīng)用過程中，計(jì)算機(jī)輔助電氣設(shè)計(jì)都能夠提升設(shè)計(jì)效率，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，同時也能夠降低工程建設(shè)成本。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://k2057.cn/w/qk/21223.html