輸電線路設(shè)計論文范文
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輸電線路設(shè)計軟件有以下特點：（1）需要考慮復(fù)雜的氣象條件因素，進行很多電線力學(xué)的有關(guān)計算，涉及到大量的求解狀態(tài)方程等數(shù)值計算，手工計算工作量非常大，因此適合采用計算機進行計算。（2）功能計算多，且相互之間有大量的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，只有少部分計算完全獨立，適宜采用數(shù)據(jù)庫和面向?qū)ο蠹夹g(shù)進行處理。（3）輸電線路設(shè)計需要查詢大量數(shù)據(jù)，包括氣象區(qū)數(shù)據(jù)、導(dǎo)線參數(shù)、地線參數(shù)、計算系數(shù)等。人工查詢數(shù)據(jù)將很費時，計算機的數(shù)據(jù)庫管理功能將是很好的解決方案。（4）輸電線路設(shè)計中還有許多是進行設(shè)計或施工校驗，校驗用人工進行費時且不準(zhǔn)確。（5）輸電線路設(shè)計和施工計算后將輸出大量的設(shè)計數(shù)據(jù)，并繪制成相應(yīng)的各種曲線以便工程應(yīng)用。數(shù)據(jù)的顯示和圖形繪制用人工完成是很困難的，用計算機進行處理則非常方便和直觀。
二、基于.Net的輸電線路設(shè)計軟件的特點
Microsoft公司的.NET框架是一種新的計算平臺，它簡化了在高度分布式Internet環(huán)境中的應(yīng)用程序開發(fā)，考慮輸電線路設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)計算及相關(guān)的信息管理，基于.NET框架的輸電線路設(shè)計軟件具有以下特點：（1）.Net框架的程序設(shè)計語言具有語言無關(guān)性，可以實現(xiàn)跨語言編程和調(diào)用。對于輸電線路設(shè)計軟件設(shè)計圖形接口、表格顯示、文字處理等是非常重要的。同時也方便同其他的程序接口，如可以用VBA進行AutoCAD接口，同Excel和Word等進行交換，以及在Web上進行計算信息的及查詢等。（2）輸電線路設(shè)計軟件參數(shù)眾多，應(yīng)當(dāng)使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)。基于的數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)，更方便實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)庫的在線和脫機訪問操作。（3）工程應(yīng)用中要求對輸電線路設(shè)計計算結(jié)果進行大量的圖形化處理，傳統(tǒng)的程序一般是基于AutoCAD進行圖形開發(fā)，但程序算法需用其他語言如C++等，開發(fā)難度大。利用GDI+可方便實現(xiàn)圖形的各種顯示、預(yù)覽和打印等。即便VBA用AutoCAD進行圖形的二次開發(fā)，.Net下進行VBA的二次開發(fā)也很簡單。對于各種計算功能則可以選擇在.Net平臺進行，而復(fù)雜的桿塔等圖則通過VBA在AutoCAD實現(xiàn)，通過數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)。這種模式能兼顧兩者的優(yōu)點，并具有很好的靈活性和可擴展性。（4）輸電線路的設(shè)計與施工計算功能多，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)大，圖形顯示較復(fù)雜，用C++編寫開發(fā)難度較大，VB進行開發(fā)功能難于實現(xiàn)，選用C#.Net是一個很好的方案。（5）基于分布式的輸電線路設(shè)計軟件具有智能客戶端的優(yōu)點，方便離線應(yīng)用和多用戶的角色管理并可應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的工作流進行管理。
三、軟件架構(gòu)及算法
為滿足中小設(shè)計單位對輸電線路設(shè)計計算程序的要求，根據(jù)對輸電線路設(shè)計與施工計算的算法特點，程序總體上由輸電線路程序類構(gòu)成，下面又分為輸電線路計算類和輸電線路界面類（接口）。輸電線路計算類完成各個功能模塊和中間計算結(jié)果的數(shù)據(jù)定義及計算，同時還包括數(shù)據(jù)庫的相關(guān)處理。輸電線路界面類則負責(zé)程序主界面、數(shù)據(jù)庫界面、繪圖的實現(xiàn)。基于.Net框架的輸電線路設(shè)計計算軟件構(gòu)成如圖1所示。各個類的作用如下：（1）輸電線路計算類。輸電線路計算類和界面類獨立，包括輸入數(shù)據(jù)類、輸出數(shù)據(jù)類、特殊數(shù)據(jù)類等3個類完成氣象區(qū)定義、導(dǎo)線數(shù)據(jù)定義、特殊計算數(shù)據(jù)定義、計算結(jié)果輸出類（如比載、臨界檔距、控制條件、應(yīng)力、弧垂等）。采用該方法將輸電線路的數(shù)據(jù)根據(jù)具體工程需要進行組織，便于面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM行編程，同時方便通過數(shù)據(jù)庫接口。綜合程序計算類SdjsClass。這是整個程序的核心模塊，主要包括比載計算、臨界檔距計算、臨界檔距判斷、控制參數(shù)計算和應(yīng)力計算、方程求根程序；由于這些任務(wù)是輸電線路計算的基礎(chǔ)部分，所以將其單獨劃分為一個計算類，方便其他的模塊（組件）調(diào)用，這個模塊中以臨界檔距判斷和控制參數(shù)計算最為關(guān)鍵。特殊程序計算類。這是程序的另一個主要的模塊，完成25個子程序功能的實現(xiàn)，數(shù)據(jù)定義包含在TSdDataClass中，各個計算模塊具有相對獨立性。數(shù)據(jù)庫類。包括輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)庫類，該類完成輸入?yún)?shù)的數(shù)據(jù)庫定義、數(shù)據(jù)庫操作，如記錄填充、查詢、添加、刪除等。輸出結(jié)果數(shù)據(jù)庫類，該類完成輸出結(jié)果的有關(guān)數(shù)據(jù)庫操作，如輸出結(jié)果更新操作。數(shù)據(jù)庫采用SQLServer數(shù)據(jù)庫，用進行訪問。曲線繪圖類。由于輸電線路設(shè)計計算程序需要繪制大量曲線和圖形，如應(yīng)力曲線、安裝曲線、弧垂曲線等。該類完成通用的曲線繪制方法，簡化軟件結(jié)構(gòu)。圖2是軟件采用GDI+繪制的耐張絕緣子串倒掛臨界曲線圖及判斷結(jié)果。如果考慮用AutoCAD進行繪制相關(guān)圖形，這樣更符合現(xiàn)場工程應(yīng)用，則可以利用VBA或其他二次開發(fā)工具進行繪圖或采用繪圖轉(zhuǎn)換插件技術(shù)。（2）輸電線路界面類。該類完成輸電線路界面的顯示和繪圖的實現(xiàn)，界面類相對獨立，調(diào)用計算類的相關(guān)數(shù)據(jù)和計算方法。進行曲線繪制和其他圖形繪制時采用.Net框架下的GDI+技術(shù)。（3）分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用類。該類以接口的形式存在于程序中，以充分利用.Net的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用功能，可實現(xiàn)輸電設(shè)計與施工的信息管理。同時其信息管理采用智能客戶端的工作方式。
四、功能及算法特點
.Net平臺上開發(fā)輸電線路設(shè)計軟件的功能主要集中在相關(guān)的設(shè)計計算上。功能上應(yīng)涵蓋輸電線路設(shè)計和相關(guān)的設(shè)計與施工校核。輸電線路設(shè)計與施工計算和校驗功能包括：輸電線路應(yīng)力及弧垂綜合計算；導(dǎo)線最大弧垂判斷；代表檔距計算子程序；地線最大使用應(yīng)力計算；有高差檔的應(yīng)力和弧垂計算子程序；懸掛點不等高連續(xù)檔的應(yīng)力和弧垂計算；線路進出線檔（含施工與竣工）計算；線路中孤立檔計算；防振錘安裝距離計算；直線桿塔風(fēng)偏角臨界曲線；導(dǎo)（地）線上拔臨界曲線；導(dǎo)線懸掛點應(yīng)力臨界曲線；耐張絕緣子串倒掛臨界曲線；懸垂絕緣子串機械強度驗算；導(dǎo)線懸垂角校驗；最大允許檔距計算；K值曲線及模板曲線計算；連續(xù)傾斜檔施工緊線時應(yīng)力和弧垂計算；垂直檔距、極限檔距與允許高差計算；檔距中有集中荷載時的應(yīng)力和弧垂計算；衰減系數(shù)結(jié)求斷線張力一解析法。數(shù)據(jù)庫功能。典型氣象參數(shù)和導(dǎo)線參數(shù)查詢，自定義參數(shù)輸入，中間計算結(jié)果查詢等數(shù)據(jù)庫參數(shù)管理功能。在輸電線路設(shè)計算法上，為了使計算的理論依據(jù)更加嚴密，計算步驟更加明確易懂，計算結(jié)果更加準(zhǔn)確實用且便于計算機編程實現(xiàn)，對傳統(tǒng)的[17]和通常見諸文獻的某些內(nèi)容進行了大幅度改進，比如：避雷線最大使用應(yīng)力的確定采用了更嚴密的算法[18-19]；對導(dǎo)線懸掛點應(yīng)力的校核方法進行了更準(zhǔn)確合理的計算[20]；對連續(xù)傾斜檔施工緊線時應(yīng)力計算方法進行了特殊處理，使之更方便計算機處理；對線路進出線檔計算中臨界檔距的分析計算與判斷采用了新方法；對等高和不等高時的孤立檔和連續(xù)檔的臨界檔距分析計算與判斷統(tǒng)一為一種模式進行處理等等。這些算法經(jīng)過工程實際應(yīng)用其正確性得到了證實。圖3是弧垂應(yīng)力與安裝曲線綜合計算的界面及計算文本結(jié)果。
五、結(jié)論
基于.Net框架的輸電線路設(shè)計軟件具有傳統(tǒng)輸電線路設(shè)計軟件不具備的許多優(yōu)點，能使很多相關(guān)設(shè)計人員協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)分布計算和網(wǎng)絡(luò)計算及工作流程及信息管理。本文提出了基于.Net框架下的輸電線路設(shè)計軟件的開發(fā)框架和模式，并分析了應(yīng)用的優(yōu)點。實踐開發(fā)表明基于.Net框架的輸電線路軟件確實具有開發(fā)效率高效、易于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、技術(shù)先進等優(yōu)點。該軟件已通過驗收，并已成功應(yīng)用到輸電線路設(shè)計和施工計算中，尤其在網(wǎng)絡(luò)計算和校驗上功能強大，在圖形開發(fā)及顯示上非常高效，數(shù)據(jù)庫接口靈活，軟件考慮了基于網(wǎng)絡(luò)的分布式應(yīng)用，下一步將充分利用.Net的網(wǎng)絡(luò)分布計算功能實現(xiàn)更高級的輸電線路設(shè)計網(wǎng)絡(luò)信息化管理、工作流管理[21]等。
作者：任建蓉廖小君單位：國網(wǎng)四川省電力公司技能培訓(xùn)中心
