开启数字化设计变革新时代

文｜宋佩珂

工程二次系统设计精细化程度要求高，图纸设计工作量大，传统以AutoCAD 为图板，以蓝图为设计成品的设计模式已不能适应二次系统的设计需要。因此，将数字化技术引入到二次系统设计中，以工程数据库为核心，实现图纸信息的存储与调用，提高设计效率，保证成品质量，提升图纸标准化程度；同时，基于数字化设计成果推广数字化校审，提升校审效率，进一步保证成品质量。

基于PW 平台的二次系统协同设计

换流站二次系统数字化设计可划分为项目定制阶段、系统设计阶段和详图设计阶段。在项目定制阶段，确定数字化设计原则，设置项目控制权限，建立工程数据库及图纸报表模板。在系统设计阶段，编制计算书，开展电气原理图设计。在详图设计阶段，提取电气原理图信息自动生成端子排图和各类报表。

工程数据库创建与图纸标准化定制。在项目定制阶段，根据工程需要建立工程数据库。工程数据库包括电气符号库、电缆型号库等。工程数据库的建立，一方面为工程数据信息的实时入库做好准备，另一方面保证电气符号和设备选型的标准化，为实现二次系统标准化设计提供保障。通过设置各类数据的显示样式，建立图纸、报表及端子排模板，实现工程出图内容和出图样式的和谐统一，避免由于设计人员个人风格所导致的图纸差异，实现二次系统图纸的标准化。

基于PW 平台的二次系统协同设计。在PW 平台上建立项目分解结构，如图1 所示，设置项目人员权限，可实现对技术协议书、厂家资料、提资数据以及施工图纸在平台上的统一管理。平台集成二次系统数字化设计软件，软件绘制的二次系统施工图实时保存在PW 平台上，不同卷册之间可实现数据的实时链接和交互，保证卷册间接口数据的正确性。

图1 PW 平台二次系统协同设计

根据计算书结果，选择合适的蓄电池组及控制保护设备型号，基于设备选型开展二次系统原理图数字化设计。利用数字化设计软件开展电气原理图数字化设计，原理图中的端子信息、回路信息和电缆信息均可实时保存在工程数据库中。同一回路只需赋值一次，对侧设备的该回路信息，包括屏柜名称、端子号、所在图纸信息等，就可通过数据链接自动生成，保证了回路两侧设备信息的唯一性和正确性，提高了设计成品质量。

选用工程定制的端子排模板，提取电气原理图入库的接线信息，可自动生成工程端子排图。定制的端子排模板，可保证输出端子排样式的标准化。在端子排信息方面，传统设计由于端子排采用手绘方式，端子排只包括回路号、电缆编号和电缆去向信息。如需新增接线信息，将造成设计人员工作量骤增，影响设计进度；同时，由于端子信息庞杂，设计人员手绘过程中极易出错，图纸正确率得不到有效保证。利用数字化设计软件定制端子模板输出端子排图，在不增加设计人员工作量的情况下，可新增电缆芯线号、电缆型号和备用芯等端子信息，为施工单位接线提供更多的信息支持，也为后期运维查线提供便利。同时，端子信息与原理图信息一一对应，保证了端子排与原理图信息的一致性，保证了出图质量。

通过工程前期定制的电缆清册模板，从数据库中提取电缆信息，可自动生成二次系统电缆清册。电缆清册基于统一的模板，可保证清册样式的标准化。电缆清册以电气原理图入库电缆为信息来源，电缆信息与原理图电缆信息一一对应，避免了手动开列电缆的错漏，电缆清册准确性大幅提升。与此同时，由于电缆清册自动生成，免除了工程师手动开列电缆清册的工作量。按手动统计单个卷册电缆清册0.25 天计算，如换流站共有电气二次卷册300 个，则利用Promis-e 软件开展数字化设计可节省电缆清册开列时间75 天，提高了二次系统的设计效率。

二次系统深化设计成品。运用数字化技术进行二次系统施工图设计，除能提供传统设计成品外，还能根据业主和施工单位的需求从数据库中提取多种形式的报表，如电缆接线表，屏柜统计表等。图2 中，设计人员通过制作报表模板从工程数据库中提取了电缆接线表。电缆接线表以电缆编号为序提供电缆每一芯的详细接线信息，为施工单位的接线和校验提供了方便。

图2 电缆接线表

除纸质图纸外，设计成品还可打印成带数据链接信息的PDF 文件提供给业主和施工单位。业主和施工单位只需安装Adobe 软件就可进行浏览，当点击PDF 文件中的数据链接信息时，自动跳转至对侧设备所在页面，提高图纸信息查询的便利度，为施工和运维工作效率的提升提供条件。

数字化设计与传统设计的差异

综上所述，二次系统数字化设计与传统设计的差异主要体现在以下几个方面：

一是利用AutoCAD 软件进行二次设计，随意性较大，设计时可能出现图面上电气符号、屏柜名称不一致等情况，设计出成品的质量完全由设计人员的认真、仔细程度决定；数字化设计以工程数据库为基础，设计图纸中的电气符号、电缆类型均从数据库中调取，有利于工程设计的规范统一，设计成品标准化程度大大提升。

二是数字化设计的电气原理图包含了屏柜内部接线、对侧设备屏柜名称、图纸编号等信息，图纸信息更加完整细致，数据链接功能方便图纸信息的快速查询；统一回路信息只需输入一次，对侧图纸接线信息可链接生成，降低了手动添加对侧设备名称、端子号等信息的出错几率，保证了成品质量。

三是AutoCAD 软件设计端子排图手动绘制，仅包含回路号、电缆去向和电缆编号信息；数字化设计的端子排图自动生成，端子排新增电缆芯线号、电缆型号和备用芯等信息，为电缆接线和运行维护提供更多便利。

四是数字化设计软件可精确统计电缆的起止位置、电缆型号、规范，自动计算备用芯数，生成电缆清册，电缆信息与原理图一一对应，避免了手动开列电缆的错漏，保证了成品质量，提高了设计效率。

五是数字化设计软件可以基于项目数据库提取多种形式的成品，只要数据信息存储于数据库中，只需配置模板，就可获得多种成品，为满足业主的多样化需求提供便利。

提升设计深度 强化质量监管

基于数字化设计成品，借助协同设计平台和数字化软件在换流站开展二次系统设计成品的数字化校审。设计人员借助数字化设计软件完成自校后，在PW 平台上将设计成品提交校审流程。校审人员在PW 平台上利用集成的设计软件打开设计文件，完成设计成品的数字化校审。

与传统设计相比，数字化校审的优势主要体现在以下方面：

一是数字化设计软件的自动校审将与图纸的绘制同步进行，辅助设计成品的自校。在设计过程中，数字化设计软件可自动检测重复的元器件名称和电气线编号，提示未链接的电气线和未接线端子，同时自动显示电缆芯数的使用情况，避免实际电缆芯数的超用。

二是校审过程中，数字化设计软件为校审人员提供实时端子导航和精确定位功能，方便校审人员随时查看对侧设备及相关端子排信息，实现对原理图和端子排图的一致性校审。利用精确定位功能，实现设备名称与图纸信息的检索，提高校审效率。

三是由于端子排、报表等输出数据均由原理图入库信息自动生成，数字化校审更加注重对原理图输入数据的校审，利用设计软件保证输出数据与数据源的一致性，端子排和电缆清册的校审工作量大大减轻，校审效率显著提高。

在换流站中运用数字化设计技术，建立二次系统工程数据库，实现了设计成品的标准化；利用PW 平台，实现了设计数据的内容管理和接口管理。通过电气原理图数字化设计，实现了接线数据的实时入库和对侧设备信息的自动生成；利用配置模板提取数据库信息，自动生成端子排图和电缆清册。通过数字化成品的深化设计，提取多种形式的报表，生成具有数据链接功能的PDF 文件；基于PW 平台，利用软件端子导航和精确定位功能，开展数字化校审。与传统设计相比，换流站二次系统设计深度和成品质量均有大幅提升，校审效率显著提高。