基于AutoCAD二次开发技术的光伏专用电缆敷设插件的应用

摘 要：考虑到目前光伏发电项目中光伏专用电缆敷设设计工作尚未有一套效率高、准确性好的设计方法，大部分设计单位仍采用人工绘图或比例估计的方法。基于此，开发了一套基于AutoCAD二次开发技术的可辅助光伏发电项目中光伏专用电缆敷设工作的插件——光伏专用电缆敷设插件。首先以某实际光伏发电项目的光伏专用电缆敷设为例，对该插件的功能设计与实现进行了介绍；然后对各功能的操作界面进行了说明；最后将常用的光伏专用电缆敷设设计方法和光伏专用电缆敷设插件的设计效果进行对比。研究结果显示：人工绘图方法的设计耗时最高，且统计结果准确度较差；比例估计方法无论是从统计结果准确度还是成果完整性来说，均不及光伏专用电缆敷设插件的设计效果；而光伏专用电缆敷设插件在设计耗时、成果完整性、设计电缆长度与实际使用电缆长度的差值方面均表现较优，是最优的设计方法。该研究结果的应用可降低光伏专用电缆敷设的设计难度，提高图纸绘制效率，并降低施工难度。

关键词：光伏电站；光伏专用电缆；AutoCAD；电缆敷设

中图分类号：TM615/TP319 " "文献标志码：A

0" 引言

近年来，中国电力行业蓬勃发展，电力需求持续增长，尤其随着新能源产业的崛起，光伏发电和风电等清洁能源发电的规模不断扩大。这为电力勘察设计行业提供了巨大机遇，每年新签合同总额持续攀升。仅2021年，新签合同总额已达4919.79亿元，同比增长17.2%，其中，新能源发电领域成为电力勘察设计行业的主要业务方向，新能源发电工程合同的占比高达45.96%。在“双碳”目标背景下，电力供给领域中光伏发电和风电等新能源发电的规模将持续扩大。未来，光伏电站设计业务的规模也将持续上升，由于需要应对日益增长的业务需求和挑战，给从事此类业务的专业人士带来了巨大压力。

在光伏电站中，光伏专用电缆是指连接逆变器与光伏组件的低压电缆，其敷设是光伏电站施工过程中的关键环节，直接影响光伏电站的质量和效益。经过与业内相关专业设计人员的讨论和研究，发现目前常用的光伏场区光伏专用电缆敷设设计及施工图的绘制主要有两种方法。由于绘图工程量大、统计工作繁重，考虑到光伏专用电缆的成本不高，大部分设计院通常采用比例估计的设计方法，即绘制部分典型光伏阵列的光伏专用电缆敷设图并统计所用电缆的具体长度，再根据此部分光伏阵列规模占光伏场区总规模的比例反推该光伏场区内光伏专用电缆的总体数据。另外一种设计方法为人工绘图，是对每个光伏阵列的光伏专用电缆敷设进行逐一绘制，并统计每个光伏组件所用光伏专用电缆的长度。这两种设计方法，要么存在精度不高，对现场施工和光伏电站运维无指导作用的问题；要么存在绘图效率低下，浪费人力、物力，且极易引发错误，最终成果可靠性不高的问题。然而，通过采用自动计算机辅助设计软件（AutoCAD）二次开发技术，能将大量繁琐的人工核算工作交由计算机处理，不仅可提高绘图效率，还可大幅减轻工程技术人员在计算分析方面的繁琐工作[1]。

综上，本文提出开发一款基于AutoCAD.NET平台AutoCAD二次开发技术的可辅助光伏发电项目中光伏专用电缆敷设工作的插件——光伏专用电缆敷设插件，首先以某实际光伏发电项目的光伏专用电缆敷设为例，对该插件的功能设计与实现进行介绍；然后对各功能的操作界面进行说明；最后将常用的光伏专用电缆敷设的设计方法和光伏专用电缆敷设插件方法进行效果对比，验证该插件的可行性。

1" 插件的功能设计与实现

本文以位于新疆维吾尔自治区的某农村光伏扶贫示范项目为例，该项目包括风电、光伏发电两部分。其中，光伏发电部分（下文称为“光伏电站”）的装机容量为 100 MW，包含30个光伏方阵，本文选取其中某个地块中的光伏方阵作为光伏专用电缆敷设的设计对象。下文针对此设计对象，对光伏专用电缆敷设插件的功能设计与实现进行介绍。

1.1" 功能设计

结合与专业设计人员的讨论和研究结果，得到了光伏专用电缆敷设设计时施工图绘制过程中主要存在的错漏点和制约绘制效率的堵点，并在此基础上，总结得到进行光伏专用电缆敷设施工图绘制与用量统计时光伏专用电缆敷设插件需具有的主要功能，如表1所示。

1.2" 功能实现

鉴于采用C#语言结合“.NET”平台进行AutoCAD的二次开发已经相对成熟，最终决定使用C#语言在Visual Studio 2022环境下进行插件的开发，以完成插件功能的程序设计。工作过

程中通常使用Excel进行表格数据的展示和编辑，使用C#语言进行表格的自动绘制，调用Excel中的组件对象模型（component object model，COM）接口完成 Excel形式的“光伏专用电缆长度统计表格”文件的导出工作[2]。通过分析表1中的内容可以发现，绘制光伏专用电缆的最短敷设路径和统计数据表格输出功能的实现是该插件需重点实现的功能。

为了实现表1所述功能，设计了光伏专用电缆敷设插件的操作流程，如图1所示。

2" 插件各功能界面的演示

2.1" 用户界面

用户界面是软件使用时的操作界面，用于实现程序与用户的交互。绘图人员可以直观的在界面看到图纸并进行操作[3] 。

绘图人员可以通过在AutoCAD命令行中输入“netload”命令来加载已经编写完成的类库文件（即“.dll”文件）。但初次加载时，AutoCAD中尚无相应的用户界面，绘图人员需要在命令行中输入“showform”命令，即可加载到相应的用户界面。光伏专用电缆敷设插件用户界面不仅内容简单明了，且方便检查数据是否填写错误，如图2所示。

2.2" 光伏组件编号及光伏专用电缆敷设路径绘制

光伏组件编号及光伏专用电缆敷设功能的实现需进行以下步骤：加载类库文件、整理图层、输入基本数据、选择逆变器范围。

1） 加载类库文件：加载光伏专用电缆敷设插件，其文件类型为类库文件，是AutoCAD 常见的插件文件类型。

2） 整理图层：由于不同设计师在绘制光伏专用电缆敷设施工图时，使用的图层名称不尽相同，因此需先对设计师提资的“光伏场区逆变器区域划分图”进行图层整理，包括整理图层的名称、查看图层是否已解锁等，

以方便后续的操作。此步骤涉及到整理3个主要图层，分别为：“光伏组件”图层、“逆变器区域”图层和“光伏专用电缆”图层。这些图层包含了光伏专用电缆敷设设计所需的元素，比如：图3中实线边框相同大小的矩形就是光伏组件，形状不规则但闭合的多边形虚线形成的区域就是划分的逆变器区域。

3）输入基本数据：在光伏专用电缆敷设插件的用户界面中，需要输入一些基本数据，比如：光伏组件的长度、宽度，光伏组件离地高度及逆变器离地高度等。这些数据将用于计算光伏专用电缆的长度和敷设位置。

4）选择逆变器范围：首先输入逆变器的编号并点击“选择逆变器范围”按钮；然后在用户界面中选择“逆变器区域”图层中逆变器范围（见图3），并在AutoCAD同一文件的模型内选择要生成光伏专用电缆长度统计表的插入点位置。这些选择将用于确定光伏专用电缆的敷设路径并生成统计表。插件会根据所选内容在图纸上对逆变器范围内的光伏组件进行编号，然后绘制选定的逆变器范围内的光伏专用电缆敷设路径，并且光伏组件编号及光伏专用电缆敷设路径绘制使用的颜色与逆变器范围划分线段的颜色相同。绘制完成后输入下一个逆变器的编号并点击“选择逆变器范围”按钮，重复上述操作，直到需要绘制的区域全部完成。光伏组件编号及光伏专用电缆敷设路径绘制完成后的图纸示例如图4所示。

2.3" 光伏专用电缆长度统计形成表格并输出Excel文件

在光伏组件编号及光伏专用电缆敷设路径绘制完成的同时，会在插入点位置生成1个统计表，用于记录光伏专用电缆的长度。当AutoCAD生成所有光伏方阵的光伏专用电缆敷设图纸及相应的统计表后，点击“导出表格”按钮。在弹出窗口中，选择要导出的表格并确认插入点位置；该操作会将之前各个光伏方阵生成的统计表在插入点合并成1个表格，且插件会自动将合并后的表格合成1个名称为“dianlan”的Excel文件，然后保存至电脑桌面。第3个光伏方阵的光伏专用电缆长度统计表示例如图5所示。

需要说明的是：使用本插件统计光伏专用电缆长度时，统计的是单根光伏专用电缆的长度。然而在电缆实际采购时，通常是以其成对使用作为考虑因素，因此实际使用的光伏专用电缆的长度是本插件统计结果的两倍。

3" 效果对比及优势分析

3.1" 效果对比

以上文选取的地块中的光伏方阵为例，针对其光伏专用电缆的敷设分别采用人工绘图、比例估计和光伏专用电缆敷设插件这3种方法进行设

计，并对比设计效果。不同设计方法的设计结果对比如表2所示。表中，成果完整性是指最终出图量占总图纸数量的比例。需要说明的是，该地块光伏方阵实际使用的电缆长度为72800 m。

通过与多位业内专业的光伏电站设计师及现场施工管理人员沟通，针对表2中的3个指标（设计耗时、成果完整性、设计电缆长度与实际使用电缆长度的差值）进行了权重分配。光伏专用电缆敷设插件与人工绘图方法最终完成了所有的图纸，而比例估计方法只绘制完成一小部分图纸，由于图纸完整性对于现场施工、光伏专用电缆的后期维护更新、供应的材料出现问题后的定责等方面都会产生影响，因此成果完整性的大小也属于设计方法评估的一部分。按照分析结果，设计耗时占50%的权重，成果完整性占30%的权重，设计电缆长度与实际使用电缆长度的差值占20%的权重。

此权重分配结果的考虑因素为：1）光伏专用电缆相对于其他高压电缆来说成本较低，因此按照图纸得到的采购长度和实际使用电缆长度之间的差距对成本影响不大；2） 虽然光伏专用电缆的施工难度相对较低，但若缺少图纸指导不仅会导致施工现场光伏专用电缆的浪费，还会增加现场敷设电缆时的施工难度，以及增加后期光伏电站运维时光伏专用电缆维护的难度；3）从设计人员的角度考虑，由于光伏专用电缆敷设的设计仅占整个光伏场区设计工作的一小部分，光伏专用电缆的成本相较于其他电缆不算大。因此，如何降低设计耗时是光伏专用电缆敷设设计最重要的考虑因素。

通过以上各指标相关权重，以及各设计方法在各指标的表现，可以得到各种设计方法的综合得分，从而评选出最优设计方法。人工绘图方法的设计耗时最高，且统计结果准确度较差；比例估计方法无论是从统计结果准确度还是成果完整性来说，均不及光伏专用电缆敷设插件的设计效果。因此通过分析可以发现，使用光伏专用电缆敷设插件对光伏专用电缆的敷设进行设计是最优设计方法。

基于AutoCAD二次开发技术的光伏专用电缆敷设插件这一创新方法不仅解决了光伏专用电缆敷设施工图的绘制问题，而且提高了设计效率，降低了施工难度。通过在用户界面进行基本数据输入和对应逆变器范围选择，插件可自动生成每块光伏组件到逆变器的最短光伏专用电缆敷设路径图，同时可计算得到每根光伏专用电缆的长度。该插件的应用可为光伏电站的设计、施工和维护提供全面支持，节省时间和资源，从而提高整个项目的施工效率。

4" 结论

本文开发了一种光伏专用电缆敷设插件，首先以某实际光伏发电项目的光伏专用电缆敷设为例，对该插件的功能设计与实现进行了介绍；然后对各功能的操作界面进行了说明；最后将常用的光伏专用电缆敷设设计方法和光伏专用电缆敷设插件的设计效果进行了对比。研究结果显示：人工绘图方法的设计耗时最高，且统计结果准确度较差；比例估计方法无论是从统计结果准确度还是成果完整性来说，均不及光伏专用电缆敷设插件的设计效果；而光伏专用电缆敷设插件在设计耗时、成果完整性、设计电缆长度与实际使用电缆长度的差值方面均表现较优，是最优的设计方法。该插件可极大降低光伏发电项目中光伏专用电缆敷设的设计难度，提高设计效率及图纸绘制效率，降低施工难度，为运维提供便利。尽管本文的研究范围相对较窄，但该研究结果在解决实际问题和技术创新方面具有重要意义，未来，将进一步拓展研究范围，考虑更多光伏电站设计中的问题，并开发更多高效的AutoCAD插件，为清洁能源产业的可持续发展贡献力量。

[参考文献]

[1] 黄晓康，程泽豪，魏大江，等. CAD二次开发在复杂网架安装方法分析中的应用[J].建筑结构，2022（S2）：639-642.

[2] 刘林，白晓明，段海东，等.基于CAD二次开发的村组界测绘成果标准化制作[J].测绘，2022，45（5）：238-240.

[3] 孙浩然. 装配式砌块砌体墙拆分与排块功能的CAD二次开发研究[D]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学，2020.

APPLICATION OF PV CABLE LAYING PLUG-IN BASED ON AutoCAD SECONDARY DEVELOPMENT TECHNOLOGY

Su Guanzheng1，Wang Hongwei2

（1. School of Business，Xinjiang University，Urumqi 830000，China；

2. College of Intelligent Manufacturing and Modern Industry （School of Mechanical Engineering），Xinjiang University，Urumqi 830000，China）

Abstract：Considering that there is currently no efficient and accurate design method for PV cable laying design work in PV power generation projects，most design units still use manual drawing or proportional estimation methods. Based on this，this paper has developed a set of plug-in based on AutoCAD secondary development technology that can assist in the design work of PV cable laying in PV power generation projects—— PV cable laying plug-in. Firstly，taking the PV cable laying of a certain actual PV power generation project as an example，the functional design and implementation of the plug-in are introduced. Then，the operating interfaces of each function are explained. Finally，the commonly used methods for PV cable laying design and the PV cable laying plug-in will be compared in terms of their design effectiveness. The research results show that the design time of manual drawing method is the highest，and the accuracy of statistical results is poor. The proportion estimation method is inferior to the design effect of PV cable laying plug-in in terms of both statistical accuracy and completeness of results. The PV cable laying plug-in has performed well in design time，completeness of results，and the difference between the designed cable length and the actual cable length used，making it the optimal design method. The application of this research result can reduce the design difficulty of PV cable laying，improve the efficiency of drawing，and reduce the difficulty of construction.

Keywords：PV power stations；PV cable；AutoCAD；cable laying

通信作者：王宏伟（1986—），男，博士、副教授，主要从事智能制造、机械设备状态监测、智能故障诊断与寿命预测方面的研究。wanghongwei_xju@126.com