CN113536505A - 一种用于10kV及以下配电网工程线路自动化协同设计系统 - Google Patents

Abstract

一种用于10kV及以下配电网工程线路自动化协同设计系统，包括智能勘测模块、基础数据维护模块、智能设计模块、中心数据模块、数据应用模块、参数智能学习优化模块；所述的智能勘测模块、基础数据维护模块与智能设计模块进行数据处理与传输；智能设计模块、中心数据模块、数据应用模块和参数优化模块通过电气工程化算法与计算机指令进行数据流传输、处理、存储与应用；本发明通过实现现场智能勘测空间坐标信息，将测点数据自动传入系统云端；自动生成相关参数、材料明细、施工图及造价分析结果文件；将传统配电网设计方法与智能化数据处理技术有机结合，避免手工计算过程中计算体量庞大、参数遗漏、公式缺失、速度缓慢导致的错误和低效的问题。

Description

一种用于10kV及以下配电网工程线路自动化协同设计系统

技术领域

本发明属于10kV及以下配电网线路设计领域，具体涉及一种用于10kV及以下配电网工程线路自动化协同设计系统。

背景技术

当前社会的生产生活对电力依赖程度越来越高。10kV及以下配电网作为直接服务客户的最后一公里终端设备，对电力惠民和用户用电需求的落实、提高供电可靠性、提供优质可靠的电力具有重要作用。

县级供电企业作为10kV及以下配电网工程建设和管理的主体，在实际工作中，存在如下问题：勘测、设计人员技术能力和业务水平的参差不齐，造成10kV及以下配电网工程，重经验不算，轻设计计算；技术标准不统一，造成中低压配电网工程设计方案不科学、安全性差、设备材料选型不统一；图纸版本及绘制要求多，难以统一管理；设备及材料的选型根据现有数据和发展趋势粗略估计，造成工程造价不合理，成本高；依靠专家经验评判设计成果，无严谨的科学验算。

信息技术的发展已渗透到工业自动化的各个领域，CAD、CAE等平台在工业辅助设计领域发挥着重要作用，极大提高了工业设计的效率和质量。而配电网工程设计长期以来由于工程数据复杂，计算参数众多，还未形成一整套完善的自动化设计方法，工程设计阶段仍需大量人员参与，导致设计质量不稳定，效率较低。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于10kV及以下配电网工程线路自动化协同设计系统，可对配电网工程设计进行全栈式自动化、智能化设计。所述平台包括智能勘测模块、基础数据维护模块、智能设计模块、中心数据库模块、数据应用模块和参数优化模块；其中，智能勘测模块、基础数据维护模块与智能设计模块通过网络通讯协议进行数据处理与传输；智能设计模块、中心数据库模块、数据应用模块和参数优化模块则通过既定规则与请求进行数据流传输、处理、存储与应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于10kV及以下配电网工程线路自动化协同设计系统，包括有智能勘测模块、基础数据维护模块、智能设计模块、中心数据模块、数据应用模块、参数优化模块；

所述的智能勘测模块、基础数据维护模块与智能设计模块通过网络通讯协议进行数据处理与传输；

所述的智能设计模块、中心数据模块、数据应用模块和参数优化模块通过电气工程实际算法与计算机指令进行数据流传输、处理、存储与应用，整个过程全部自动化完成，无需人工干预。

所述的智能勘测模块为数据入口端，采用集成触控平板对用户界面进行展示，并对施工杆位坐标进行高精度采集，按照采集坐标进行图形处理，自主生成杆位走径图，并自动传输至数据服务器。

所述的基础数据维护模块为输入维护端，其用于：

工程设计勘察前，需向系统提供的基础维护数据：工程基本信息、供电区域基本情况、馈路信息、配电网线路及由工程环境数据采集模块中获取的参数、电缆测量数据、户表计量统计信息、钢杆、铁塔基础信息、架空、电缆拆旧工程信息，通过工程管理中的工程收资信息选项进行维护；

基础数据库：杆型数据、电线电缆数据、地理地质因素、气象因素、工程材料数据、材料价格数据、文件模板数据的增订与修改；上述基础数据库中的数据通过基础参数、架空管理、电缆管理、模板管理、材料管理、造价管理、配置管理以及系统管理模块进行多维度数据维护；

系统平台采用Bootstrap&SpringMVC框架并结合MySQL实现人机交互与数据库、算法调用。

所述智能设计模块为数据处理端，智能设计模块包括电气计算单元、结构计算单元、典型设计应用单元，可一键完成计算；

电气计算单元通过电气负载参数计算、电气工程指标评估、导线智能选型流程，对电气参数及相关电气材料进行自动化、智能化选型，满足当地施工要求；

结构计算单元通过杆型初选、电杆强度计算、横担结构计算、拉线计算、基础计算流程，智能化调用数据库内容，快速判断并自动进行材料选型；

典型设计应用单元，通过典型设计应用单元对所选材料进行典设查漏补缺，再一次确认是否符合当地标准。

所述的智能设计模块的具体实现过程如下：

1)通过工程测量数据、线路实勘情况对线路负荷、线路额定电压、功率因数进行评估；

2)根据最低成本及安全性要求，计算电路允许的最大电流，评估导线发热对机械强度造成的影响，并确定导线电压降是否满足设计；

3)根据工程初始参数以及当地实际情况，计算导线截面，并由导线品控数据库智能化筛选可满足最低标准的导线型号，依据各馈路关系循环确定各馈路导线型号。

所述的杆型初选，具体做法是：

1)判断耐张：按照转角杆是否开耐张评估、一公里开耐张判定、对孤立档进行开耐张设计、K值判定、耐张调整的流程进行智能计算，自动调用数据进行判断；

2)杆型初选：依据初始信息，系统自动选择符合条件的杆型集合，并进行经济排序；

3)K值计算：根据电杆强度、横担强度及拉线计算结果，自动计算各基杆最小K值并作同导线排序，并据此出具导线弧垂表。

所述的电杆强度计算，具体做法是：根据水平风载荷、耐张载荷及转角力载荷初参数，取电杆载荷最大值，自动进行电杆强度计算并依据经济排序原则智能化筛选电杆型号；

所述的横担结构计算，具体做法是：根据最大弧垂计算线间距并选择横担长度，根据直线、非直线横担计算方法判定横担强度自动进行经济排序并选择最佳横担；

所述的拉线计算，具体做法是：

1)拉线计算：用于计算拉线水平受力，并将拉线角度转换为拉线受力；

2)拉线盘计算：用于计算被动土抗力，依计算结果评估大小，自动选择拉线盘；

3)拉线棒计算：用于计算选择拉线棒大小，选择拉线盘长度，自动确定拉线棒型号；

所述的电杆基础计算，具体做法是：根据导线、风速、电杆、导线排列及金具信息对电杆基础进行校核计算，程序自动评估是否需要进一步深埋、更换卡盘或浇筑混凝土，以防止电杆倾覆、下沉，若需变更则自动获取评估后的合格设计结果；

材料价格数据主要用来编制预算说明，可自动完成全流程智能化造价分析；全流程智能化造价分析的主要步骤为：1)自动输入生成材料统计表；2)设备预算项；3)运输工程量；4)计算工程量；5)选用定额；6)计取相关费用；7)生成总预算表；8)编制预算说明。

所述中心数据库模块为数据存储端，中心数据库模块在平台功能中居于核心地位，一方面，经智能设计平台计算得到的数据流进入中心数据库模块后，对计算结果进行进一步处理，包括数据二次共建、分类、组合，存储，根据规则生成规范的核心设计数据。

所述的数据应用模块为数据应用端，数据应用模块的主要功能包括：

1)主要实现对数据进行应用级处理及分类管理；

2)工程数据应用：将智能生成的存储数据自动插入对应模板，即可得到施工图设计所有相关文档，包括设计说明书、材料统计表、计量统计表、杆位明细表、导线弧垂表、造价文件、杆型一览表；

3)图纸数据应用：系统自动生成施工杆位走径图、断面图、杆型组装图、电气接线图及地理接线图；

4)实现设计端与管理端远程登录及交互访问：智能设计模块和数据应用模块均可基于网络进行访问，可进行双向交互，实现用户各区域项目集中协同设计；管理者登陆应用模块可随时了解设计进度。所述的参数优化模块是数据处理端；

参数智能学习优化模块可对风载荷体型系数、风载系数、电杆基础安全系数经验参数进行优化；智能优化方法为：以基础数据维护模块和中心数据库模块为基础，以电气、结构、环境条件为约束，以技术经济性为优化结果，对特定地质、气象条件地区的已有经验系数进行深度智能优化，并据优化结果对材料进行更为准确的选型，上述电气、结构、环境因素约束模型为：

在minF(Z,μ)(F为技术经济目标)

条件下，获取最佳μ，

其中，x₁,…x_m为电气参数，包括电阻、电抗、压降、安全电流、变压器容量以及电负荷；

y₁,…y_n为结构参数，包括导线截面积、电杆最大弯矩、地基承载力、横担承载弯矩、拉线载荷、振动频率；

ω₁,…ω_p为环境参数，以及由环境造成的对电杆强度的影响，包括风偏、冰重比载、风压比载、年平均大气温度。

工程数据智能学习算法可对诸如风载荷体型系数、风载系数、电杆基础安全系数系统内相关经验参数进行优化；智能优化具体算法为：以电气、结构强度为约束，技术经济性为优化结果(见公式1)，通过迭代计算，获得特定地质、气象条件地区的经验系数，并据此对材料进行更为准确的选型。优化结果更新系统数据库，完善工程数据，提高未来工程设计效率和施工经济性。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明提供了一种基于云计算架构，实现资源共享并支持数据库客户个性化独立维护的配电网工程智能化数据协同处理系统，通过将传统配电网设计方法与智能化数据云服务技术有机结合，采用网络+服务模式，提供高效、个性化服务，实现智能化的配电网施工线路设计、各类文档快速自动生成、二维图纸文件快速自动生成。并结合造价统计功能，极大提高了工程设计质量和效率，满足了相关设计标准化、流程化的要求，大大节省了人力、物力。系统的经验参数自主优化学习功能可为未来精确化、低成本工程施工提供改进依据。

一种基于高精度GPS定位的地理信息采集系统，用来对施工杆位进行现场勘测，可通过电子平板及相关设备从施工现场位置处直接进行经纬度及高程等必要的外部环境数据采集，根据环境因素完成各点位转角、档距等施工数据智能设置，无需人工干预；

无缝集成外部源差分技术及地图纠偏技术，定位可精确到0.5m以内；

所有测点信息数据采集完毕后自动保存并上传至云端，可通过卫星地图、电子地图等进行多样式查看测量效果及CAD测量图；

服务端效果图支持桩点增删改查，并智能快速自动关联更新CAD文件及表单数据导出；

数据可自动接入流程化无人设计系统，进行智能化设计。

工程数据二次共建与分类：根据不同工程项目需求，相应地可以向系统增加新的数据并存储到库中进行维护，不断完善工程数据；

工程数据组合：根据不同需求，对数据进行重新定义及组合，并应用到相应的环节，满足特定需求；

另一方面，中心数据库对上一级智能设计系统产生的数据进行分类、识别，按照系统运行逻辑流入到下一级数据应用系统中进行再处理。

为确保安全，平台对设计项目、设计成果等内容划分严格的使用权限，对施工图模块、工程造价模块及材料统计模块均有明确的登陆权限。账号越权获取资料将视为非法。基于数据库和模块化功能可实现：1)数据可视化；2)区分数据应用的不同阶段；3)明确数据使用权限；4)明确设计业务流程；5)明确设计进度；6)明确资源分配及利用。

本发明通过GPS数字化定位技术实现现场智能勘测空间坐标信息，并将测点数据自动传入系统云端；基于MySQL数据库并采用数据自动化筛选算法，结合电气、结构理论以及设计规范，自动生成相关参数、材料明细、施工图及造价等分析结果文件。通过积累大量工程实践数据，采用内置机器学习算法可不断优化经验系数，提升配电网工程设计质量，降低配电网工程设计人员的时间成本，从根本上解决配电网工程设计中的人才短缺问题。该发明基于智能化数据协同处理，实现了配电网线路设计阶段的完全自动化、智能化，其自主学习模块可不断提升系统准确性、鲁棒性。该系统突破常规设计模式，将传统配电网设计方法与智能化数据处理技术有机结合，避免手工计算过程中计算体量庞大、参数遗漏、公式缺失、速度缓慢等问题导致的错误和低效问题，可显著提高总体设计水平。

附图说明

图1是本发明系统结构拓扑原理图。

图2是本发明系统中主要工程计算流程图。

图3是本发明系统造价预算编制流程图。

图4是本发明参数智能学习优化算法流程图。

图5是本发明设计成果物。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，一种用于10kV及以下配电网工程线路自动化协同设计系统，包括有智能勘测模块、基础数据维护模块、智能设计模块、中心数据模块、数据应用模块、参数智能学习优化模块；

所述的智能勘测模块、基础数据维护模块与智能设计模块通过网络通讯协议进行数据处理与传输；

所述的智能设计模块、中心数据模块、数据应用模块和参数优化模块通过电气工程化算法与计算机指令进行数据流传输、处理、存储与应用，整个过程全部自动化完成，无需人工干预。

所述的智能勘测模块为数据入口端，采用集成触控平板对用户界面进行展示，并对施工杆位坐标进行高精度采集，按照采集坐标进行图形处理，自主生成杆位走径图，并自动传输至数据服务器。

所述的基础数据维护模块为输入维护端，其用于：

工程设计勘察前，需向系统提供的基础维护数据：工程基本信息、供电区域基本情况、馈路信息、配电网线路及由工程环境数据采集模块中获取的参数、电缆测量数据、户表计量统计信息、钢杆、铁塔基础信息、架空、电缆拆旧工程信息，通过工程管理中的工程收资信息选项进行维护；

基础数据库：杆型数据、电线电缆数据、地理地质因素、气象因素、工程材料数据、材料价格数据、文件模板数据的增订与修改；上述基础数据库中的数据通过基础参数、架空管理、电缆管理、模板管理、材料管理、造价管理、配置管理以及系统管理模块进行多维度数据维护；

系统平台采用Bootstrap&SpringMVC框架并结合MySQL实现人机交互与数据库、算法调用。

所述智能设计模块为数据处理端，智能设计模块包括电气计算单元、结构计算单元、典型设计应用单元；

电气计算单元通过电气负载参数计算、电气工程指标评估、导线智能选型流程，对电气参数及相关电气材料进行自动化、智能化选型，满足当地施工要求；

结构计算单元首先通过电网潮流计算获得电流密度值，然后进行耐张段导线判断，通过耐张段是否改变的附加条件来计算代表档距，并通过孤立档判断进行杆型筛选；耐张段是否改变的结果可用来导入弧垂、电杆强度以及横担计算；若计算不收敛，则需要重新进行K值计算，并重复上述弧垂、电杆强度和横担的计算；若计算收敛，可直接进行拉线基础计算，直至计算结束，计算流程如图2，其中各模块更详细的计算说明，可参见下述智能设计模块的具体实现过程。

通过杆型初选、电杆强度计算、横担结构计算、拉线计算、基础计算流程，智能化调用数据库内容，快速判断并自动进行材料选型。属于平台的核心智能化计算单元。

典型设计应用单元，通过典型设计单元对所选材料进行典设查漏补缺，再一次确认是否符合当地标准。

所述的智能设计模块的具体实现过程如下：

1)通过工程测量数据、线路实勘情况对线路负荷、线路额定电压、功率因数进行评估；

2)根据最低成本及安全性要求，计算电路允许的最大电流，评估导线发热对机械强度造成的影响，并确定导线电压降是否满足设计；

3)根据工程初始参数以及当地实际情况，计算导线截面，并由导线品控数据库智能化筛选可满足最低标准的导线型号，依据各馈路关系循环确定各馈路导线型号。

所述的杆型初选，具体做法是：

1)判断耐张：按照转角杆是否开耐张评估、一公里开耐张判定、对孤立档进行开耐张设计、K值判定、耐张调整的流程进行智能计算，自动调用数据进行判断；

2)杆型初选：依据初始信息，系统自动选择符合条件的杆型集合，并进行经济排序；

3)K值计算：根据电杆强度、横担强度及拉线计算结果，自动计算各基杆最小K值并作同导线排序，并据此出具导线弧垂表；

所述的电杆强度计算，具体做法是：根据水平风载荷、耐张载荷及转角力载荷初参数，取电杆载荷最大值，自动进行电杆强度计算并依据经济排序原则智能化筛选电杆型号；

所述的横担结构计算，具体做法是：根据最大弧垂计算线间距并选择横担长度，根据直线、非直线横担计算方法判定横担强度自动进行经济排序并选择最佳横担；

所述的拉线计算，具体做法是：

1)拉线计算：用于计算拉线水平受力，并将拉线角度转换为拉线受力；

2)拉线盘计算：用于计算被动土抗力，依计算结果评估大小，自动选择拉线盘；

3)拉线棒计算：用于计算选择拉线棒大小，选择拉线盘长度，自动确定拉线棒型号；

所述的电杆基础计算，具体做法是：根据导线、风速、电杆、导线排列及金具信息对电杆基础进行校核计算，程序自动评估是否需要进一步深埋、更换卡盘或浇筑混凝土，以防止电杆倾覆、下沉，若需变更则自动获取评估后的合格设计结果；

材料价格数据主要用来编制预算说明，可自动完成全流程智能化造价分析；全流程智能化造价分析的主要步骤为：1)自动输入生成材料统计表；2)设备预算项；3)运输工程量；4)计算工程量；5)选用定额；6)计取相关费用；7)生成总预算表；8)编制预算说明。上述步骤见图3。

所述中心数据库模块为数据存储端，中心数据库模块在平台功能中居于核心地位，一方面，经智能设计平台计算得到的数据流进入中心数据库模块后，对计算结果进行进一步处理，包括数据二次共建、分类、组合，存储，根据规则生成规范的核心设计数据。

所述的数据应用模块为数据应用端，数据应用模块的主要功能包括：

1)主要实现对数据进行应用级处理及分类管理；

2)工程数据应用：将智能生成的存储数据自动插入对应模板，即可得到施工图设计所有相关文档，包括设计说明书、材料统计表、计量统计表、杆位明细表、导线弧垂表、造价文件、杆型一览表；

3)图纸数据应用：系统自动生成施工杆位走径图、断面图、杆型组装图、电气接线图及地理接线图；

4)实现设计端与管理端远程登录及交互访问：智能设计模块和数据应用模块均可基于网络进行访问，可进行双向交互，实现用户各区域项目集中协同设计；管理者登陆数据应用模块可随时了解设计进度。

所述的参数智能学习优化模块是数据处理端，

工程数据智能学习模块可对风载荷体型系数、风载系数、电杆基础安全系数经验参数进行优化；智能优化方法为：以基础数据维护模块和中心数据库模块为基础，以电气、结构、环境条件为约束，以技术经济性为优化结果，对特定地质、气象条件地区的已有经验系数进行深度智能优化，并据优化结果对材料进行更为准确的选型，上述电气、结构、环境因素约束模型为：

在minF(Z,μ)(F为技术经济目标)

条件下，获取最佳μ，

其中，x₁,…x_m为电气参数，包括电阻、电抗、压降、安全电流、变压器容量以及电负荷；

y₁,…y_n为结构参数，包括导线截面积、电杆最大弯矩、地基承载力、横担承载弯矩、拉线载荷、振动频率；

ω₁,…ω_p为环境参数，以及由环境造成的对电杆强度的影响，包括风偏、冰重比载、风压比载、年平均大气温度。

系统通过电气勘测工程中积累的大量历史数据，导入电气计算所需经典物理模型中，通过对经验系数和模型参数进行初始化，借助神经网络智能算法进行回归分析，得到优化后的经验系数μ，并结合当前国标验证校核，最终获得最优系数，使满足技术条件的方案具有当前最低施工价格，可为下次工程提供精确输入，优化结果可更新至系统经验数据库，提高未来工程设计效率和施工经济性，具体程序计算流程见图4。

整个设计计算流程的具体实施步骤如下：

1)登陆系统，建立项目总文档；

2)系统根据项目所在地自动从环境参数数据库调取标记现场工程环境参数；

a)通过勘测平板GPS信号获取当前地理位置信息，沿工程路线依次在屏幕上取点，系统可自动标识出当前经纬度及高程数据，调用数据库杆型分析方法，通过角度、档距、约束条件对数据进行初步加工，获取杆位信息并存储；

b)取点结束后，自动保存数据并上传云端服务器，通过图形分析数据库生成电子走径图；

c)系统通过通讯模块，自动将走径图导入系统存储，与智能设计平台同步，相关人员可通过应用系统和查看测量效果及CAD测量图；

d)通过导航菜单中的工程管理获取工程信息模块，可向智能设计平台提供：工程基本信息、供电区域基本情况、馈路信息、架空线路测量数据(工程环境数据采集模块中获取的参数)、电缆测量数据、户表计量统计信息、钢杆、铁塔基础信息、架空、电缆拆旧工程信息；

e)施工环境参数与GPS采集加工数据一同构成电气及结构强度的初始计算数据集合存储在数据库中，并通过数据调用规则进行加工，组合，作为计算数据源。

另：若项目参数需要变更，可按以下操作进行修改：

1通过修改参数项，可进行导线修改、指定K值、指定系数等参数修改操作；

2通过基础参数项，可对典型气象区、跨越安全距离、经济电流密度、上拔和倾覆系数、土壤分类计算经验值、工程量清单分类维护数据进行修改；

3通过架空管理项，可由杆型类别维护、导线维护、横担维护、拉线维护、底盘维护、卡盘维护等选项对上述相关数据进行修改；

4通过电缆管理项，可选择电缆检查井、箱式变压器、电缆分支箱、电缆维护对相关数据进行维护；

5通过模板维护项，可选择模板变量维护、设计说明书模板维护、技经文件模板维护、杆位明细表模板维护对模板进行改版、修订；

6通过材料管理项，可对材料类别、材料总表、材料品控、价格版本、材料价格材料相关数据进行完善；

7另有：品控管理、造价管理、统计管理、配置管理、系统管理选项，可根据不同工程要求进行添加、修订。

更进一步地，系统留有预置模块接口，可依据需要进行扩展升级，完善系统参数输入功能。

4)工程数据自动化生成

上述初始参数及需求文件模板自动导入完毕后，将智能上传到运行平台计算模块，计算开始后的3s时间内可自动得到计算结果，所有结果数据以文档和图纸的形式存储在系统相关模块中，现说明如下：

a)根据工程环境数据与勘测数据(初始数据)进行电路潮流计算；

b)根据工程现场条件和经验数据，结合经济考量，从数据库自动选取可满足当地工程要求的杆型、档距参数，并选取导线进行电流负载、压降损失计算，判断是否满足基本条件，若不满足，对选型进行修正；

c)导线选取后，通过数据库进行导线弧垂、电杆强度计算，评估是否满足要求；

d)横担强度计算；

e)拉线及基础计算；

f)获取材料表，并通过材料表自动导入造价数据库生成造价数据；

g)所有计算完毕后，平台自动将数据储存在相应模块中。

5)自动更新工程数据库，自动生成工程设计文件

a)将计算得到的数据调入系统内核，完成工程数据库自动更新；

b)根据相应的模板，调用对应数据生成工程设计文件，包括设计说明书、走径图、材料统计表、技经文件、计量统计表、导线弧垂表、断面图、杆位明细表、杆型一览表、杆型组装图、电气接线图、地理接线图等，见图5所示；

c)工程设计文件自动从数据库上传到数据应用系统，用户可通过不同的权限实时掌握工程参数、图纸、预算、材料统计、施工图，便于对工程设计进行掌控。

6)参数智能优化

a)选定待优化的经验系数；

b)筛选需满足约束条件的电气、结构强度约束模型；

c)确定地质、气象条件约束模型；

d)确定优化目标(以技术经济性排序作为最终评估目标)；

e)根据不同地质、气象条件进行分组，可获得对应环境下的最佳经验系数；

f)数据存储，修正历史参数；

g)步骤(f)依赖于大量工程数据，并且在每次项目结束后均可对经验参数数据库进行更新，可对之后的工程设计提供更加准确数据支撑。

本发明通过对工程点位数据进行采集分析，综合基础数据信息，并结合数据库存储与应用技术，按照工程设计规范自动快速初始化生成中低压配电网设计参数，通过采用相关算法，形成完整的配电网工程设计数据，并根据设计规范要求，自动生成工程项目设计文档与图纸，并在系统运行结束后实现工程数据库的自动更新。通过智能算法，优化经验参数数据库，有利于提升未来工程设计技术的总体水平与效率。

以上所述仅为本发明的具体实施例，并不限于本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域的工程技术人员可在本发明基础上进行多种优化和改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于10kV及以下配电网工程线路自动化协同设计系统，其特征在于，包括有智能勘测模块、基础数据维护模块、智能设计模块、中心数据模块、数据应用模块、参数智能学习优化模块；

所述的智能勘测模块、基础数据维护模块与智能设计模块通过网络通讯协议进行数据处理与传输；

所述的智能设计模块、中心数据模块、数据应用模块和参数优化模块通过电气工程化算法与计算机指令进行数据流传输、处理、存储与应用，整个过程全部自动化完成，无需人工干预。

2.根据权利要求1所述的一种用于10kV及以下配电网工程线路自动化协同设计系统，其特征在于，所述的智能勘测模块为数据入口端，采用集成触控平板对用户界面进行展示，并对施工杆位坐标进行高精度采集，按照采集坐标进行图形处理，自主生成杆位走径图，并自动传输至数据服务器。

3.根据权利要求1所述的一种用于10kV及以下配电网工程线路自动化协同设计系统，其特征在于，所述的基础数据维护模块为输入维护端，其用于：

工程设计勘察前，需向系统提供的基础维护数据：工程基本信息、供电区域基本情况、馈路信息、配电网线路及由工程环境数据采集模块中获取的参数、电缆测量数据、户表计量统计信息、钢杆、铁塔基础信息、架空、电缆拆旧工程信息，通过工程管理中的工程收资信息选项进行维护；

基础数据库：杆型数据、电线电缆数据、地理地质因素、气象因素、工程材料数据、材料价格数据、文件模板数据的增订与修改；上述基础数据库中的数据通过基础参数、架空管理、电缆管理、模板管理、材料管理、造价管理、配置管理以及系统管理模块进行多维度数据维护；

系统平台采用Bootstrap&SpringMVC框架并结合MySQL实现人机交互与数据库、算法调用。

4.根据权利要求1所述的一种用于10kV及以下配电网工程线路自动化协同设计系统，其特征在于，所述智能设计模块为数据处理端，智能设计模块包括电气计算单元、结构计算单元、典型设计应用单元；

电气计算单元通过电气负载参数计算、电气工程指标评估、导线智能选型流程，对电气参数及相关电气材料进行自动化、智能化选型，满足当地施工要求；

结构计算单元通过杆型初选、电杆强度计算、横担结构计算、拉线计算、基础计算流程，智能化调用数据库内容，快速判断并自动进行材料选型；

典型设计应用单元，通过典型设计单元对所选材料进行典设查漏补缺，再一次确认是否符合当地标准。

5.根据权利要求1或4所述的一种用于10kV及以下配电网工程线路自动化协同设计系统，其特征在于，所述的智能设计模块的具体实现过程如下：

1)通过工程测量数据、线路实勘情况对线路负荷、线路额定电压、功率因数进行评估；

2)根据最低成本及安全性要求，计算电路允许的最大电流，评估导线发热对机械强度造成的影响，并确定导线电压降是否满足设计；

3)根据工程初始参数以及当地实际情况，计算导线截面，并由导线品控数据库智能化筛选可满足最低标准的导线型号，依据各馈路关系循环确定各馈路导线型号。

6.根据权利要求4所述的一种用于10kV及以下配电网工程线路自动化协同设计系统，其特征在于，

所述的杆型初选，具体做法是：

1)判断耐张：按照转角杆是否开耐张评估、一公里开耐张判定、对孤立档进行开耐张设计、K值判定、耐张调整的流程进行智能计算，自动调用数据进行判断；

2)杆型初选：依据初始信息，系统自动选择符合条件的杆型集合，并进行经济排序；

3)K值计算：根据电杆强度、横担强度及拉线计算结果，自动计算各基杆最小K值并作同导线排序，并据此出具导线弧垂表；

所述的电杆强度计算，具体做法是：根据水平风载荷、耐张载荷及转角力载荷初参数，取电杆载荷最大值，自动进行电杆强度计算并依据经济排序原则智能化筛选电杆型号；

所述的横担结构计算，具体做法是：根据最大弧垂计算线间距并选择横担长度，根据直线、非直线横担计算方法判定横担强度自动进行经济排序并选择最佳横担；

所述的拉线计算，具体做法是：

1)拉线计算：用于计算拉线水平受力，并将拉线角度转换为拉线受力；

2)拉线盘计算：用于计算被动土抗力，依计算结果评估大小，自动选择拉线盘；

3)拉线棒计算：用于计算选择拉线棒大小，选择拉线盘长度，自动确定拉线棒型号；

所述的电杆基础计算，具体做法是：根据导线、风速、电杆、导线排列及金具信息对电杆基础进行校核计算，程序自动评估是否需要进一步深埋、更换卡盘或浇筑混凝土，以防止电杆倾覆、下沉，若需变更则自动获取评估后的合格设计结果；

材料价格数据主要用来编制预算说明，可自动完成全流程智能化造价分析；全流程智能化造价分析的主要步骤为：1)自动输入生成材料统计表；2)设备预算项；3)运输工程量；4)计算工程量；5)选用定额；6)计取相关费用；7)生成总预算表；8)编制预算说明。

7.根据权利要求1所述的一种用于10kV及以下配电网工程线路自动化协同设计系统，其特征在于，所述中心数据库模块为数据存储端，中心数据库模块在平台功能中居于核心地位，一方面，经智能设计平台计算得到的数据流进入中心数据库模块后，对计算结果进行进一步处理，包括数据二次共建、分类、组合，存储，根据规则生成规范的核心设计数据。

8.根据权利要求1所述的一种用于10kV及以下配电网工程线路自动化协同设计系统，其特征在于，所述的数据应用模块为数据应用端，数据应用模块的主要功能包括：

1)主要实现对数据进行应用级处理及分类管理；

2)工程数据应用：将智能生成的存储数据自动插入对应模板，即可得到施工图设计所有相关文档，包括设计说明书、材料统计表、计量统计表、杆位明细表、导线弧垂表、造价文件、杆型一览表；

3)图纸数据应用：系统自动生成施工杆位走径图、断面图、杆型组装图、电气接线图及地理接线图；

4)实现设计端与管理端远程登录及交互访问：智能设计模块和数据应用模块均可基于网络进行访问，可进行双向交互，实现用户各区域项目集中协同设计；管理者登陆数据应用模块可随时了解设计进度。

9.根据权利要求1所述的一种用于10kV及以下配电网工程线路自动化协同设计系统，其特征在于，所述的参数智能学习优化模块是数据处理端，

工程数据智能学习模块可对风载荷体型系数、风载系数、电杆基础安全系数经验参数进行优化；智能优化方法为：以基础数据维护模块和中心数据库模块为基础，以电气、结构、环境条件为约束，以技术经济性为优化结果，对特定地质、气象条件地区的已有经验系数进行深度智能优化，并据优化结果对材料进行更为准确的选型，上述电气、结构、环境因素约束模型为：

在min F(Z,μ)(F为技术经济目标)

条件下，获取最佳μ，

其中，x₁,…x_m为电气参数，包括电阻、电抗、压降、安全电流、变压器容量以及电负荷；

y₁,…y_n为结构参数，包括导线截面积、电杆最大弯矩、地基承载力、横担承载弯矩、拉线载荷、振动频率；

ω₁,…ω_p为环境参数，以及由环境造成的对电杆强度的影响，包括风偏、冰重比载、风压比载、年平均大气温度。

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