試論計算機輔助電氣設計的應用

在計算機技術的快速發展下，計算機輔助設計在許多行業都得到了廣泛應用。計算機輔助電氣設計可以解決電氣工程線路設計復雜、結構優化耗時長等問題。目前在電力系統設計、電氣回路設計、控制電氣設計等方面，計算機輔助電氣設計都得到了應用。有必要對其具體應用措施進行研究，提升電氣設計水平。

1  計算機輔助電氣設計軟件的應用

1.1  電氣CAD軟件的應用

電氣CAD軟件即行業應用最廣泛的AutoCAD軟件，利用該軟件進行計算機輔助電氣設計，具有較高的通用性，對計算機輔助電氣設計的發展產生的深遠影響。目前國內電力工程采用的電氣CAD軟件，基本上都是通過對AutoCAD R14或AutoCAD 2000版本進行改進得到的。從事此方面研究的機構包括中建科學研究院計算機中心、北京華遠軟件公司等，不斷推出新的技術產品，市面上成熟的計算機輔助軟件越來越多，雖然在功能上有所差別，但基本都能夠滿足計算機輔助電氣設計的需求。比如Priomis.e是一款應用較多的計算機輔助電氣設計軟件，基于AutoCAD開發，最早是為了支持電子控制系統的設計。該軟件在SQL工程數據庫基礎上運行，專業設計人員可以利用其編制元器件數據庫，完成標準報表設計等工作，使用較為方便。

1.2  智能化專家系統的應用

智能化專家系統（EES）是目前較為先進的一款計算機輔助電氣設計軟件，多作為大型智能化電氣工程的專用設計軟件。EES系統的優點是沒有命令、操作步驟等方面的限制，可以為電氣設計的繪圖、標注、計算、校驗、統計等一系列操作提供支持。通過應用EES系統輔助電氣設計，不僅能夠提高設計效率，而且有助于優化設計質量。比如在配電系統的設計過程中，需要根據負荷計算結果，選擇變壓器型號，配置無功補償設備，并完成配電元器件的整定和校驗等工作。這些過程都可以由EES系統完成，得出的設計方案不僅能夠滿足線路保護方面的要求，還能夠保證末端電壓水平符合相關標準規范要求。隨著計算機輔助電氣設計軟件功能和性能的不斷完善，在電氣工程設計中的應用能夠發揮出更重要的作用。

2  計算機輔助電氣設計的應用發展方向

2.1  目前存在的不足

近年來，計算機輔助設計技術在大數據、云計算、虛擬現實技術等的帶動下，得到較快發展，輔助設計軟件的功能越來越強大。但是這些創新應用成果還沒有完全體現在計算機輔助電氣設計方面，計算機輔助電氣設計的技術水平還有較大的提升空間。另一方面，許多電氣工程師在長期的工作實踐過程中，對傳統設計模式的依賴性較高。計算機輔助設計技術的應用，首先要求電氣工程師具備一定的信息化操作水平，由于電氣設計人員自身缺乏對計算機輔助設計應用的關注，或缺乏實際操作能力，也導致計算機輔助電氣設計難以發揮作用。此外，目前市面上較為成熟的計算機輔助電氣設計軟件仍以國外產品居多，或是從國外成熟軟件基礎上進行移植的，許多軟件的操作界面為全英文界面，也為其實際應用增加了阻礙。

2.2  未來發展方向

針對計算機輔助電氣設計軟件的實際應用問題，在其未來發展過程中，加強自主技術產品研究是一種必然趨勢。我國相關研究機構已經在此方面投入了大量的人力和物力，電氣工程發展與國民經濟發展息息相關，只有不斷采用新的技術手段，才能提升電氣工程建設水平。對于計算機輔助電氣設計的自身技術發展而言，其軟件功能也有待進一步完善，而且在功能界面設計方面，會更加注重人性化設計，方便實際使用人員的操作，從而提升設計效率。隨著計算機輔助電氣設計技術的逐漸成熟，其功能優勢將逐漸展現，并在實際的電氣設計工作中得到更多的應用。電氣設計人員應明確這種發展趨勢，主動彌補自身專業技能上的欠缺，推動計算機輔助電氣設計的應用推廣。

3  計算機輔助電氣設計在不同場景中的應用

3.1  在電力系統設計中的應用

從計算機輔助電氣設計軟件在不同場景中的具體應用情況來看，首先在電力系統設計方面，計算機輔助電氣設計能夠解決變電站設計、線路設計等方面的難點問題。在電力工程中，變電站和輸電線路設計受實際環境影響較大，許多輸電線路的沿線區域地質環境復雜，在桿塔設計過程中，需要考慮承重、應力和牢固性等方面的問題。得出的設計方案需要克服實際環境條件的阻礙，滿足施工技術規范的要求。利用計算機輔助電氣設計軟件進行設計，可以全面反映工程施工、材料等方面的信息，用圖表等可視化形式進行展示，在施工過程中也能夠提供較為全面的指導。

計算機輔助電氣設計軟件發揮的具體作用包括：（1）材料統計功能，在設計過程中，自動生產材料報表，可即時進行瀏覽和打印；（2）實時查詢功能，對材料使用位置、設備連接情況等進行實時查詢，根據設計要求進行動態修改；（3）電力通道仿真功能，在遇到電纜穿過已有電力通道時，可模擬電纜鋪設過程，反映有無剩余通道等信息，并完成碰撞檢測工作；（4）合規性檢測功能，在設計過程中，由系統自動提示不滿足相關設計規范的部分，比如安全距離不足、電力走廊遇到障礙等。在這些輔助設計功能的支持下，設計人員可以更加高效的完成電力系統設計任務，同時為設計質量提供保障。

3.2  在建筑電氣設計中的應用

與普通電力系統設計不同，在建筑電氣設計過程中，還需要確保電氣工程設計符合建筑的基本情況，確保電氣方案布置的可性性。在以往的建筑電氣設計過程中，設計人員為了保證繪圖定位的準確性，需要緊緊盯著屏幕，頻繁進行縮放和修改等操作。目前許多計算機輔助電氣設計軟件已經提供了動態模糊操作功能，可以根據操作時的光標停放位置，自動轉化成準確的定位。全面開放的圖形庫和數據庫，也為設計人員根據自身習慣進行操作提供了方便。無論是元件圖形、型號、規格等，都可以滿足設計人員的使用習慣，而且避免出現相互之間參數不一致的情況。因此，在計算機輔助電氣設計軟件的應用下，能夠明顯降低建筑電氣設計的難度。

在計算機輔助建筑電氣系統的設計過程中，可以隨時調取建筑設計參數，實現電氣設計專業與建筑設計專業的緊密結合。當電氣設計部分與建筑設計發生沖突時，系統會進行提示，并調用專家知識庫中的解決方案，為設計人員提供解決思路。在此情況下，能夠保證電氣設計不會超出建筑設計的限制條件，出現走線錯誤、位置偏移、施工條件不足等問題。在實際的建筑電氣設計過程中，電氣設計和建筑設計專業的設計活動都是分開進行的，所以容易出現沖突。計算機輔助軟件的應用，解決了這一基本問題，相當于為雙方設計人員提供了一個直接溝通對話的機制，實現不同設計專業的信息共享和方案組合優化。計算機輔助建筑電氣設計也是電氣設計領域發展較快的部分，目前已經基本實現了三維輔助設計，功能更加完善，可以真實再現設計方案的三維立體效果。

3.3  在發電廠電氣設計中的應用

發電廠電氣設計也是計算機輔助電氣設計應用的一個常規場景，隨著發電市場的發展和完善，發電企業對工程建設的成本核算要求越來越高。設計人員需要同時考慮工程設計的技術性與經濟性，在經濟限制條件下，推出精品設計方案。從這一角度來看，計算機輔助電氣設計為推動發電廠電氣專業設計的發展提供了有力支持，解決了市場發展過程中遇到的實際問題。在傳統的發電廠電氣設計中，手工電纜敷設主要面臨著全場分區編號及區域內節點編號等問題，由于工作量很大，容易出現重復編號或漏編的情況。由計算機輔助軟件完成此類工作，可以減少人工失誤，提高設計效率。再比如，在全場設備和橋架的電纜通道設計過程中，需要詳細掌握設備布置空間的三維坐標情況，在傳統設計方式下，無論是坐標采集還是標注，都較為繁瑣，錯誤率也較高。計算機輔助電氣設計軟件的應用同樣能夠解決這方面的問題，將設備三維空間定位做到精確化。

總體來看，計算機輔助電氣設備在發電廠電氣設計中具有多方面的應用優勢，在設計過程中，區域設置、編號、路徑敷設和數據生成均由系統自動完成，并以三維可視化的方式進行展示，能夠有效減少現場增補電纜的情況。而且計算機輔助軟件的應用極大的減輕了設計人員重復工作量，使其可以將更多的時間和精力投入到系統結構優化等方面。最重要的是，采用這種設計方式，能夠有效控制設計偏差，幫助電氣工程減少成本損失，設計周期也能夠得到明顯縮短，具有較高的經濟效益。

4  結語

綜上所述，計算機輔助電氣設計將成為電氣設計領域的一種必然發展趨勢，通過應用各種先進的計算機輔助設計軟件，可以代替人工操作完成基礎性的設計任務。在不同場景的應用過程中，計算機輔助電氣設計都能夠提升設計效率，保證設計質量，同時也能夠降低工程建設成本。

本文來源：《企業科技與發展》：http://www.007hgw.com/w/qk/21223.html