試論計算機輔助電氣設計的應用

在計算機技術的快速發(fā)展下，計算機輔助設計在許多行業(yè)都得到了廣泛應用。計算機輔助電氣設計可以解決電氣工程線路設計復雜、結構優(yōu)化耗時長等問題。目前在電力系統(tǒng)設計、電氣回路設計、控制電氣設計等方面，計算機輔助電氣設計都得到了應用。有必要對其具體應用措施進行研究，提升電氣設計水平。

1  計算機輔助電氣設計軟件的應用

1.1  電氣CAD軟件的應用

電氣CAD軟件即行業(yè)應用最廣泛的AutoCAD軟件，利用該軟件進行計算機輔助電氣設計，具有較高的通用性，對計算機輔助電氣設計的發(fā)展產(chǎn)生的深遠影響。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版本進行改進得到的。從事此方面研究的機構包括中建科學研究院計算機中心、北京華遠軟件公司等，不斷推出新的技術產(chǎn)品，市面上成熟的計算機輔助軟件越來越多，雖然在功能上有所差別，但基本都能夠滿足計算機輔助電氣設計的需求。比如Priomis.e是一款應用較多的計算機輔助電氣設計軟件，基于AutoCAD開發(fā)，最早是為了支持電子控制系統(tǒng)的設計。該軟件在SQL工程數(shù)據(jù)庫基礎上運行，專業(yè)設計人員可以利用其編制元器件數(shù)據(jù)庫，完成標準報表設計等工作，使用較為方便。

1.2  智能化專家系統(tǒng)的應用

智能化專家系統(tǒng)（EES）是目前較為先進的一款計算機輔助電氣設計軟件，多作為大型智能化電氣工程的專用設計軟件。EES系統(tǒng)的優(yōu)點是沒有命令、操作步驟等方面的限制，可以為電氣設計的繪圖、標注、計算、校驗、統(tǒng)計等一系列操作提供支持。通過應用EES系統(tǒng)輔助電氣設計，不僅能夠提高設計效率，而且有助于優(yōu)化設計質量。比如在配電系統(tǒng)的設計過程中，需要根據(jù)負荷計算結果，選擇變壓器型號，配置無功補償設備，并完成配電元器件的整定和校驗等工作。這些過程都可以由EES系統(tǒng)完成，得出的設計方案不僅能夠滿足線路保護方面的要求，還能夠保證末端電壓水平符合相關標準規(guī)范要求。隨著計算機輔助電氣設計軟件功能和性能的不斷完善，在電氣工程設計中的應用能夠發(fā)揮出更重要的作用。

2  計算機輔助電氣設計的應用發(fā)展方向

2.1  目前存在的不足

近年來，計算機輔助設計技術在大數(shù)據(jù)、云計算、虛擬現(xiàn)實技術等的帶動下，得到較快發(fā)展，輔助設計軟件的功能越來越強大。但是這些創(chuàng)新應用成果還沒有完全體現(xiàn)在計算機輔助電氣設計方面，計算機輔助電氣設計的技術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踐過程中，對傳統(tǒng)設計模式的依賴性較高。計算機輔助設計技術的應用，首先要求電氣工程師具備一定的信息化操作水平，由于電氣設計人員自身缺乏對計算機輔助設計應用的關注，或缺乏實際操作能力，也導致計算機輔助電氣設計難以發(fā)揮作用。此外，目前市面上較為成熟的計算機輔助電氣設計軟件仍以國外產(chǎn)品居多，或是從國外成熟軟件基礎上進行移植的，許多軟件的操作界面為全英文界面，也為其實際應用增加了阻礙。

2.2  未來發(fā)展方向

針對計算機輔助電氣設計軟件的實際應用問題，在其未來發(fā)展過程中，加強自主技術產(chǎn)品研究是一種必然趨勢。我國相關研究機構已經(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)濟發(fā)展息息相關，只有不斷采用新的技術手段，才能提升電氣工程建設水平。對于計算機輔助電氣設計的自身技術發(fā)展而言，其軟件功能也有待進一步完善，而且在功能界面設計方面，會更加注重人性化設計，方便實際使用人員的操作，從而提升設計效率。隨著計算機輔助電氣設計技術的逐漸成熟，其功能優(yōu)勢將逐漸展現(xiàn)，并在實際的電氣設計工作中得到更多的應用。電氣設計人員應明確這種發(fā)展趨勢，主動彌補自身專業(yè)技能上的欠缺，推動計算機輔助電氣設計的應用推廣。

3  計算機輔助電氣設計在不同場景中的應用

3.1  在電力系統(tǒng)設計中的應用

從計算機輔助電氣設計軟件在不同場景中的具體應用情況來看，首先在電力系統(tǒng)設計方面，計算機輔助電氣設計能夠解決變電站設計、線路設計等方面的難點問題。在電力工程中，變電站和輸電線路設計受實際環(huán)境影響較大，許多輸電線路的沿線區(qū)域地質環(huán)境復雜，在桿塔設計過程中，需要考慮承重、應力和牢固性等方面的問題。得出的設計方案需要克服實際環(huán)境條件的阻礙，滿足施工技術規(guī)范的要求。利用計算機輔助電氣設計軟件進行設計，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行展示，在施工過程中也能夠提供較為全面的指導。

計算機輔助電氣設計軟件發(fā)揮的具體作用包括：（1）材料統(tǒng)計功能，在設計過程中，自動生產(chǎn)材料報表，可即時進行瀏覽和打??；（2）實時查詢功能，對材料使用位置、設備連接情況等進行實時查詢，根據(jù)設計要求進行動態(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，在設計過程中，由系統(tǒng)自動提示不滿足相關設計規(guī)范的部分，比如安全距離不足、電力走廊遇到障礙等。在這些輔助設計功能的支持下，設計人員可以更加高效的完成電力系統(tǒng)設計任務，同時為設計質量提供保障。

3.2  在建筑電氣設計中的應用

與普通電力系統(tǒng)設計不同，在建筑電氣設計過程中，還需要確保電氣工程設計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計過程中，設計人員為了保證繪圖定位的準確性，需要緊緊盯著屏幕，頻繁進行縮放和修改等操作。目前許多計算機輔助電氣設計軟件已經(jīng)提供了動態(tài)模糊操作功能，可以根據(jù)操作時的光標停放位置，自動轉化成準確的定位。全面開放的圖形庫和數(shù)據(jù)庫，也為設計人員根據(jù)自身習慣進行操作提供了方便。無論是元件圖形、型號、規(guī)格等，都可以滿足設計人員的使用習慣，而且避免出現(xiàn)相互之間參數(shù)不一致的情況。因此，在計算機輔助電氣設計軟件的應用下，能夠明顯降低建筑電氣設計的難度。

在計算機輔助建筑電氣系統(tǒng)的設計過程中，可以隨時調(diào)取建筑設計參數(shù)，實現(xiàn)電氣設計專業(yè)與建筑設計專業(yè)的緊密結合。當電氣設計部分與建筑設計發(fā)生沖突時，系統(tǒng)會進行提示，并調(diào)用專家知識庫中的解決方案，為設計人員提供解決思路。在此情況下，能夠保證電氣設計不會超出建筑設計的限制條件，出現(xiàn)走線錯誤、位置偏移、施工條件不足等問題。在實際的建筑電氣設計過程中，電氣設計和建筑設計專業(yè)的設計活動都是分開進行的，所以容易出現(xiàn)沖突。計算機輔助軟件的應用，解決了這一基本問題，相當于為雙方設計人員提供了一個直接溝通對話的機制，實現(xiàn)不同設計專業(yè)的信息共享和方案組合優(yōu)化。計算機輔助建筑電氣設計也是電氣設計領域發(fā)展較快的部分，目前已經(jīng)基本實現(xiàn)了三維輔助設計，功能更加完善，可以真實再現(xiàn)設計方案的三維立體效果。

3.3  在發(fā)電廠電氣設計中的應用

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

總體來看，計算機輔助電氣設備在發(fā)電廠電氣設計中具有多方面的應用優(yōu)勢，在設計過程中，區(qū)域設置、編號、路徑敷設和數(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行展示，能夠有效減少現(xiàn)場增補電纜的情況。而且計算機輔助軟件的應用極大的減輕了設計人員重復工作量，使其可以將更多的時間和精力投入到系統(tǒng)結構優(yōu)化等方面。最重要的是，采用這種設計方式，能夠有效控制設計偏差，幫助電氣工程減少成本損失，設計周期也能夠得到明顯縮短，具有較高的經(jīng)濟效益。

4  結語

綜上所述，計算機輔助電氣設計將成為電氣設計領域的一種必然發(fā)展趨勢，通過應用各種先進的計算機輔助設計軟件，可以代替人工操作完成基礎性的設計任務。在不同場景的應用過程中，計算機輔助電氣設計都能夠提升設計效率，保證設計質量，同時也能夠降低工程建設成本。

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