輸電線路設計論文范文
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輸電線路設計軟件有以下特點：（1）需要考慮復雜的氣象條件因素，進行很多電線力學的有關計算，涉及到大量的求解狀態方程等數值計算，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據關聯，只有少部分計算完全獨立，適宜采用數據庫和面向對象技術進行處理。（3）輸電線路設計需要查詢大量數據，包括氣象區數據、導線參數、地線參數、計算系數等。人工查詢數據將很費時，計算機的數據庫管理功能將是很好的解決方案。（4）輸電線路設計中還有許多是進行設計或施工校驗，校驗用人工進行費時且不準確。（5）輸電線路設計和施工計算后將輸出大量的設計數據，并繪制成相應的各種曲線以便工程應用。數據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環境中的應用程序開發，考慮輸電線路設計的網絡計算及相關的信息管理，基于.NET框架的輸電線路設計軟件具有以下特點：（1）.Net框架的程序設計語言具有語言無關性，可以實現跨語言編程和調用。對于輸電線路設計軟件設計圖形接口、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）輸電線路設計軟件參數眾多，應當使用數據庫技術管理系統數據。基于的數據庫訪問技術，更方便實現各種數據庫的在線和脫機訪問操作。（3）工程應用中要求對輸電線路設計計算結果進行大量的圖形化處理，傳統的程序一般是基于AutoCAD進行圖形開發，但程序算法需用其他語言如C++等，開發難度大。利用GDI+可方便實現圖形的各種顯示、預覽和打印等。即便VBA用AutoCAD進行圖形的二次開發，.Net下進行VBA的二次開發也很簡單。對于各種計算功能則可以選擇在.Net平臺進行，而復雜的桿塔等圖則通過VBA在AutoCAD實現，通過數據庫關聯。這種模式能兼顧兩者的優點，并具有很好的靈活性和可擴展性。（4）輸電線路的設計與施工計算功能多，數據關聯大，圖形顯示較復雜，用C++編寫開發難度較大，VB進行開發功能難于實現，選用C#.Net是一個很好的方案。（5）基于分布式的輸電線路設計軟件具有智能客戶端的優點，方便離線應用和多用戶的角色管理并可應用于網絡應用中的工作流進行管理。
三、軟件架構及算法
為滿足中小設計單位對輸電線路設計計算程序的要求，根據對輸電線路設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果的數據定義及計算，同時還包括數據庫的相關處理。輸電線路界面類則負責程序主界面、數據庫界面、繪圖的實現。基于.Net框架的輸電線路設計計算軟件構成如圖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，包括輸入數據類、輸出數據類、特殊數據類等3個類完成氣象區定義、導線數據定義、特殊計算數據定義、計算結果輸出類（如比載、臨界檔距、控制條件、應力、弧垂等）。采用該方法將輸電線路的數據根據具體工程需要進行組織，便于面向對象的方法進行編程，同時方便通過數據庫接口。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、控制參數計算和應力計算、方程求根程序；由于這些任務是輸電線路計算的基礎部分，所以將其單獨劃分為一個計算類，方便其他的模塊（組件）調用，這個模塊中以臨界檔距判斷和控制參數計算最為關鍵。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，數據定義包含在TSdDataClass中，各個計算模塊具有相對獨立性。數據庫類。包括輸入參數數據庫類，該類完成輸入參數的數據庫定義、數據庫操作，如記錄填充、查詢、添加、刪除等。輸出結果數據庫類，該類完成輸出結果的有關數據庫操作，如輸出結果更新操作。數據庫采用SQLServer數據庫，用進行訪問。曲線繪圖類。由于輸電線路設計計算程序需要繪制大量曲線和圖形，如應力曲線、安裝曲線、弧垂曲線等。該類完成通用的曲線繪制方法，簡化軟件結構。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果。如果考慮用AutoCAD進行繪制相關圖形，這樣更符合現場工程應用，則可以利用VBA或其他二次開發工具進行繪圖或采用繪圖轉換插件技術。（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，界面類相對獨立，調用計算類的相關數據和計算方法。進行曲線繪制和其他圖形繪制時采用.Net框架下的GDI+技術。（3）分布式網絡應用類。該類以接口的形式存在于程序中，以充分利用.Net的網絡應用功能，可實現輸電設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平臺上開發輸電線路設計軟件的功能主要集中在相關的設計計算上。功能上應涵蓋輸電線路設計和相關的設計與施工校核。輸電線路設計與施工計算和校驗功能包括：輸電線路應力及弧垂綜合計算；導線最大弧垂判斷；代表檔距計算子程序；地線最大使用應力計算；有高差檔的應力和弧垂計算子程序；懸掛點不等高連續檔的應力和弧垂計算；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；直線桿塔風偏角臨界曲線；導（地）線上拔臨界曲線；導線懸掛點應力臨界曲線；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；連續傾斜檔施工緊線時應力和弧垂計算；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力和弧垂計算；衰減系數結求斷線張力一解析法。數據庫功能。典型氣象參數和導線參數查詢，自定義參數輸入，中間計算結果查詢等數據庫參數管理功能。在輸電線路設計算法上，為了使計算的理論依據更加嚴密，計算步驟更加明確易懂，計算結果更加準確實用且便于計算機編程實現，對傳統的[17]和通常見諸文獻的某些內容進行了大幅度改進，比如：避雷線最大使用應力的確定采用了更嚴密的算法[18-19]；對導線懸掛點應力的校核方法進行了更準確合理的計算[20]；對連續傾斜檔施工緊線時應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檔的臨界檔距分析計算與判斷統一為一種模式進行處理等等。這些算法經過工程實際應用其正確性得到了證實。圖3是弧垂應力與安裝曲線綜合計算的界面及計算文本結果。
五、結論
基于.Net框架的輸電線路設計軟件具有傳統輸電線路設計軟件不具備的許多優點，能使很多相關設計人員協調工作，實現分布計算和網絡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計軟件的開發框架和模式，并分析了應用的優點。實踐開發表明基于.Net框架的輸電線路軟件確實具有開發效率高效、易于網絡應用、技術先進等優點。該軟件已通過驗收，并已成功應用到輸電線路設計和施工計算中，尤其在網絡計算和校驗上功能強大，在圖形開發及顯示上非常高效，數據庫接口靈活，軟件考慮了基于網絡的分布式應用，下一步將充分利用.Net的網絡分布計算功能實現更高級的輸電線路設計網絡信息化管理、工作流管理[21]等。
作者：任建蓉廖小君單位：國網四川省電力公司技能培訓中心
