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试论计算机辅助电气设计的应用

作者:宋慧姝来源:《企业科技与发展》日期:2019-05-09人气:1737

在计算机技术的快速发展下,计算机辅助设计在许多行业都得到了广泛应用。计算机辅助电气设计可以解决电气工程线路设计复杂、结构优化耗时长等问题。目前在电力系统设计、电气回路设计、控制电气设计等方面,计算机辅助电气设计都得到了应用。有必要对其具体应用措施进行研究,提升电气设计水平。

1  计算机辅助电气设计软件的应用

1.1  电气CAD软件的应用

电气CAD软件即行业应用最广泛的AutoCAD软件,利用该软件进行计算机辅助电气设计,具有较高的通用性,对计算机辅助电气设计的发展产生的深远影响。目前国内电力工程采用的电气CAD软件,基本上都是通过对AutoCAD R14或AutoCAD 2000版本进行改进得到的。从事此方面研究的机构包括中建科学研究院计算机中心、北京华远软件公司等,不断推出新的技术产品,市面上成熟的计算机辅助软件越来越多,虽然在功能上有所差别,但基本都能够满足计算机辅助电气设计的需求。比如Priomis.e是一款应用较多的计算机辅助电气设计软件,基于AutoCAD开发,最早是为了支持电子控制系统的设计。该软件在SQL工程数据库基础上运行,专业设计人员可以利用其编制元器件数据库,完成标准报表设计等工作,使用较为方便。

1.2  智能化专家系统的应用

智能化专家系统(EES)是目前较为先进的一款计算机辅助电气设计软件,多作为大型智能化电气工程的专用设计软件。EES系统的优点是没有命令、操作步骤等方面的限制,可以为电气设计的绘图、标注、计算、校验、统计等一系列操作提供支持。通过应用EES系统辅助电气设计,不仅能够提高设计效率,而且有助于优化设计质量。比如在配电系统的设计过程中,需要根据负荷计算结果,选择变压器型号,配置无功补偿设备,并完成配电元器件的整定和校验等工作。这些过程都可以由EES系统完成,得出的设计方案不仅能够满足线路保护方面的要求,还能够保证末端电压水平符合相关标准规范要求。随着计算机辅助电气设计软件功能和性能的不断完善,在电气工程设计中的应用能够发挥出更重要的作用。

2  计算机辅助电气设计的应用发展方向

2.1  目前存在的不足

近年来,计算机辅助设计技术在大数据、云计算、虚拟现实技术等的带动下,得到较快发展,辅助设计软件的功能越来越强大。但是这些创新应用成果还没有完全体现在计算机辅助电气设计方面,计算机辅助电气设计的技术水平还有较大的提升空间。另一方面,许多电气工程师在长期的工作实践过程中,对传统设计模式的依赖性较高。计算机辅助设计技术的应用,首先要求电气工程师具备一定的信息化操作水平,由于电气设计人员自身缺乏对计算机辅助设计应用的关注,或缺乏实际操作能力,也导致计算机辅助电气设计难以发挥作用。此外,目前市面上较为成熟的计算机辅助电气设计软件仍以国外产品居多,或是从国外成熟软件基础上进行移植的,许多软件的操作界面为全英文界面,也为其实际应用增加了阻碍。

2.2  未来发展方向

针对计算机辅助电气设计软件的实际应用问题,在其未来发展过程中,加强自主技术产品研究是一种必然趋势。我国相关研究机构已经在此方面投入了大量的人力和物力,电气工程发展与国民经济发展息息相关,只有不断采用新的技术手段,才能提升电气工程建设水平。对于计算机辅助电气设计的自身技术发展而言,其软件功能也有待进一步完善,而且在功能界面设计方面,会更加注重人性化设计,方便实际使用人员的操作,从而提升设计效率。随着计算机辅助电气设计技术的逐渐成熟,其功能优势将逐渐展现,并在实际的电气设计工作中得到更多的应用。电气设计人员应明确这种发展趋势,主动弥补自身专业技能上的欠缺,推动计算机辅助电气设计的应用推广。

3  计算机辅助电气设计在不同场景中的应用

3.1  在电力系统设计中的应用

从计算机辅助电气设计软件在不同场景中的具体应用情况来看,首先在电力系统设计方面,计算机辅助电气设计能够解决变电站设计、线路设计等方面的难点问题。在电力工程中,变电站和输电线路设计受实际环境影响较大,许多输电线路的沿线区域地质环境复杂,在杆塔设计过程中,需要考虑承重、应力和牢固性等方面的问题。得出的设计方案需要克服实际环境条件的阻碍,满足施工技术规范的要求。利用计算机辅助电气设计软件进行设计,可以全面反映工程施工、材料等方面的信息,用图表等可视化形式进行展示,在施工过程中也能够提供较为全面的指导。

计算机辅助电气设计软件发挥的具体作用包括:(1)材料统计功能,在设计过程中,自动生产材料报表,可即时进行浏览和打印;(2)实时查询功能,对材料使用位置、设备连接情况等进行实时查询,根据设计要求进行动态修改;(3)电力通道仿真功能,在遇到电缆穿过已有电力通道时,可模拟电缆铺设过程,反映有无剩余通道等信息,并完成碰撞检测工作;(4)合规性检测功能,在设计过程中,由系统自动提示不满足相关设计规范的部分,比如安全距离不足、电力走廊遇到障碍等。在这些辅助设计功能的支持下,设计人员可以更加高效的完成电力系统设计任务,同时为设计质量提供保障。

3.2  在建筑电气设计中的应用

与普通电力系统设计不同,在建筑电气设计过程中,还需要确保电气工程设计符合建筑的基本情况,确保电气方案布置的可性性。在以往的建筑电气设计过程中,设计人员为了保证绘图定位的准确性,需要紧紧盯着屏幕,频繁进行缩放和修改等操作。目前许多计算机辅助电气设计软件已经提供了动态模糊操作功能,可以根据操作时的光标停放位置,自动转化成准确的定位。全面开放的图形库和数据库,也为设计人员根据自身习惯进行操作提供了方便。无论是元件图形、型号、规格等,都可以满足设计人员的使用习惯,而且避免出现相互之间参数不一致的情况。因此,在计算机辅助电气设计软件的应用下,能够明显降低建筑电气设计的难度。

在计算机辅助建筑电气系统的设计过程中,可以随时调取建筑设计参数,实现电气设计专业与建筑设计专业的紧密结合。当电气设计部分与建筑设计发生冲突时,系统会进行提示,并调用专家知识库中的解决方案,为设计人员提供解决思路。在此情况下,能够保证电气设计不会超出建筑设计的限制条件,出现走线错误、位置偏移、施工条件不足等问题。在实际的建筑电气设计过程中,电气设计和建筑设计专业的设计活动都是分开进行的,所以容易出现冲突。计算机辅助软件的应用,解决了这一基本问题,相当于为双方设计人员提供了一个直接沟通对话的机制,实现不同设计专业的信息共享和方案组合优化。计算机辅助建筑电气设计也是电气设计领域发展较快的部分,目前已经基本实现了三维辅助设计,功能更加完善,可以真实再现设计方案的三维立体效果。

3.3  在发电厂电气设计中的应用

发电厂电气设计也是计算机辅助电气设计应用的一个常规场景,随着发电市场的发展和完善,发电企业对工程建设的成本核算要求越来越高。设计人员需要同时考虑工程设计的技术性与经济性,在经济限制条件下,推出精品设计方案。从这一角度来看,计算机辅助电气设计为推动发电厂电气专业设计的发展提供了有力支持,解决了市场发展过程中遇到的实际问题。在传统的发电厂电气设计中,手工电缆敷设主要面临着全场分区编号及区域内节点编号等问题,由于工作量很大,容易出现重复编号或漏编的情况。由计算机辅助软件完成此类工作,可以减少人工失误,提高设计效率。再比如,在全场设备和桥架的电缆通道设计过程中,需要详细掌握设备布置空间的三维坐标情况,在传统设计方式下,无论是坐标采集还是标注,都较为繁琐,错误率也较高。计算机辅助电气设计软件的应用同样能够解决这方面的问题,将设备三维空间定位做到精确化。

总体来看,计算机辅助电气设备在发电厂电气设计中具有多方面的应用优势,在设计过程中,区域设置、编号、路径敷设和数据生成均由系统自动完成,并以三维可视化的方式进行展示,能够有效减少现场增补电缆的情况。而且计算机辅助软件的应用极大的减轻了设计人员重复工作量,使其可以将更多的时间和精力投入到系统结构优化等方面。最重要的是,采用这种设计方式,能够有效控制设计偏差,帮助电气工程减少成本损失,设计周期也能够得到明显缩短,具有较高的经济效益。

4  结语

综上所述,计算机辅助电气设计将成为电气设计领域的一种必然发展趋势,通过应用各种先进的计算机辅助设计软件,可以代替人工操作完成基础性的设计任务。在不同场景的应用过程中,计算机辅助电气设计都能够提升设计效率,保证设计质量,同时也能够降低工程建设成本。



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