一种变电站电缆敷设路径自动化设计方法与流程

本发明属于电缆设计，具体涉及一种变电站电缆敷设路径自动化设计方法。

背景技术：

1、变电站设计包括土建部分设计和电气部分设计，其中电缆敷设设计是电气部分设计的组成部分。变电站设备与设备之间通过电缆连接，而电缆是根据设计的敷设路径和电缆清册进行敷设施工。电缆敷设路径的详细规划，能够有效控制电缆通道的合理分配，避免电缆通道超容，提高通道使用率低，保证电缆通道填充率合理。

2、变电站的电缆敷设路径通常采用人工设计方案，设计人员根据电缆清册在cad图纸上绘制电缆敷设的路径，并量出每根电缆的长度。目前，为提高电缆敷设的精确度和效率，关于电缆敷设的自动化方案也获得了较大的关注。

3、申请号为cn202310047884.5的专利“一种自动巡航的电缆断面审批方法”公开了以电子地图为背景，在电子地图上绘制线缆线路图，在线缆线路图中创建标识点并录入标识点基础信息，通过录入点获取电缆的若干敷设路径；申请号为cn201910433214.0的专利“一种多维度约束风电场集电线路自动规划方法”公开了结合风电厂特性，将大规模多数量的风电场集电线路规划问题，进行分区域，分层次各个击破，解决了集电线路规划的高强度、非线性、高时间复杂度的问题，使得风电场的规划可以可观、渐变的进行，并在多维度约束下进行自寻优，减少人为因素对规划结果的影响；申请号为cn202010304849.3的专利“船舶电缆路径节点的拓扑网络的自动生成方法”公开了采用遍历的方法，将船舶所有的桥架都构建成虚拟节点，最终构建设备拓扑网络；上述方案都利用了自动化的电缆敷设方案，但是现有技术中缺少关于变电站上千条电缆的自动化设计方案，变电站电缆工作量巨大，需要能够保持效率的自动化电缆敷设方案，来解决变电站的电缆敷设路径涉及的整体效率。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种变电站电缆敷设路径自动化设计方法，基于电缆数字化设计技术获取数字化电缆清册，并结合dijkstra技术，采用多层区域分布式计算和整体融合的方法，实现全站电缆敷设路径全自动化设计。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种变电站电缆敷设路径自动化设计方法，包括如下步骤，

4、通过三维数字化全站的电缆接入设备，对每一个需要接入电缆的设备进行特殊建模，建模时插入识别码；

5、将接入电缆的设备进行分区组合，将设备按照楼-楼层-房间为区域进行组合；

6、设置电缆的起始节点、电缆终点以及电缆路径上的所有转折点，将分区后的每一房间以及全变电站的所有节点进行标注，并选择用于计算最短路径的节点；

7、电缆路径设计基于已设定好的节点，采用dijkstra方法设计电缆路径。

8、进一步的，所述电缆设备进行分区组合的具体方法如下：

9、s11、确定两个设备所述的两个楼之间的电缆通道和最短路径l1；

10、s12、若设备与对应楼对外接口不属于一个楼层，则计算得出设备所在楼层与楼对外接口楼层之间的电缆通道和最短路径l2；

11、s13、将设备所在的房间试做一个整体，计算得出设备所在房间与楼层对外接口之间的电缆通道和最短路径l3；

12、s14、最后细化到该设备，计算得出该设备与房间对外接口之间的电缆通道和最短路径l4；

13、s15、两个设备之间的最短路径为l＝l1+l2+l3+l4。

14、进一步的，所述节点标注过程中，电缆起始设备与电缆沟最近节点标注为p，电缆沟转折节点标注为q，同层房间对外接口节点标注为s，楼层对外接口节点标注为d，房间至楼对外接口节点标注为w，且将每个房间p、q、s、d、w节点均单独编号；

15、同一栋楼的同层所有房间之间的同层房间对外接口节点s由s1开始编号不重复；

16、同一栋楼不同楼层之间的楼层对外接口节点d由d1开始编号不重复；全站所有的房间至楼对外接口节点w由w1开始编号不重复；

17、户外若未分区，则所有户外的p、q节点参考房间独立编号，由p1和q1开始；

18、户外若面积较大进行分区时，不同分区试做一个房间，不同分区之间参考同层不同房间规则设置节点；

19、某一根电缆路径计算时，只有唯一的电缆起始节点a和电缆终止节点z。

20、进一步的，所述dijkstra方法设计电缆路径的具体步骤如下：

21、s21、判断电缆的起始和终止设备是否在同一房间、同一楼层、同一栋楼，根据判断结果确定同层房间对外接口节点s、楼层对外接口节点d、房间至楼对外接口节点w是否隐藏；

22、s22、无论电缆的起始和终止设备是否在同一房间，计算电缆路径均以房间为基本单位，分区域计算出路径长度l，并将所有路径长度相加后得出最终长度；

23、s23、若电缆的起始和终止设备在同一房间，仅留存起始设备和终止设备对应的电缆起始设备与电缆沟最近节点p，其余p节点均隐藏；

24、s24、若电缆的起始和终止设备在同一楼、同层的不同房间，则将所有房间的同层房间对外接口节点排列分析，得出任意两个房间之间的相关连接节点以及相关连接节点最短路径后，开展不同房间的最短路径设计；

25、s25、若电缆的起始和终止设备在同一楼的不同楼层，首先要将不同的楼层转换为同一楼层，然后可参考按s23和s24中的步骤计算电缆最短距离和最短路径，开展不同楼层房间的最短路径设计；

26、s26、若电缆的起始和终止设备在不同楼，分别计算起始设备至房间至楼对外接口节点的最短路径，其中起始设备至房间的最短路径为lan；

27、若终止设备在楼内，则计算计算起始设备楼楼对外接口节点至终止设备的最短路径为lzm，按照s24步骤计算起始设备所在楼与终止设备所在楼之间的楼对外接口节点最短路径lnm，电缆的长度为laznm＝lan+lzm+lnm；

28、若终止设备在户外，则计算起始设备楼楼对外接口节点至终止设备的最短路径lzn，电缆的长度为lazn＝lan+lzn；

29、选取laznm或lazn中的最小值，则该值为本条电缆最短距离，该条路径为本条电缆的最短路径。

30、进一步的，所述步骤s24中任意两个房间之间的相关连接节点的判断方法为，两个房间可通过该节点直接连接而不需要经过各自房间的其它节点；任意两个房间之间的相关连接节点最短路径包括房间相邻以房间非相邻两种状况的最短路径。

31、进一步的，所述步骤s24中得出任意两个房间之间的相关连接节点最短路径，开展不同楼层房间的最短路径设计的步骤如下：

32、分别计算起始设备至所在房间的相关连接节点的最短路径，其中起始设备最短路径为lan；终止设备最短路径为lzm；

33、按照步骤s24计算起始设备房间与终止设备房间的相关连接节点最短路径lnm；

34、电缆的长度为laznm＝lan+lzm+lnm；

35、选取laznm中的最小值，则该值为本条电缆最短距离，该条路径为本条电缆的最短路径。

36、进一步的，所述步骤s25中将不同的楼层转换为同一楼层包括起始设备和终止设备所在楼层相邻、起始设备和终止设备所在楼层不相邻以及起始设备和终止设备所在楼层不相邻且无电缆通道三种情形；

37、起始设备和终止设备所在楼层相邻时，将起始设备和终止设备所在楼层之间的楼层对外接口节点与节点之间视作一根埋管，则可以将不同楼层转换为同一层的不同房间进行分析；

38、起始设备和终止设备所在楼层不相邻时，通过埋管将两个楼层转换为同一楼层；

39、起始设备和终止设备所在楼层不相邻且无电缆通道时，将所有楼层均转换为同一楼层，并将不同楼层之间楼层对外接口节点与节点之间视作一根埋管。

40、进一步的，所述步骤s25完成不同的楼层转换后，开展不同楼层房间的最短路径设计步骤如下：

41、分别计算起始设备至最近的楼层对外接口节点的最短路径，其中起始设备最短路径为la；

42、若电缆的起始设备和终止设备在相邻楼层，则计算终止设备至起始设备最近的楼层对外接口节点的最短路径lz；

43、若电缆的起始设备和终止设备在不在相邻楼层，则计算终止设备至起始设备相近楼层的最近楼层对外接口节点的最短路径为lz1，若终止设备与起始设别只相差1个楼层，则再计算终止楼层节点1至起始设备最近的楼层对外接口节点的最短路径lz2；若终止设备与起始设别只相差2个楼层，则再计算终止楼层节点1至起始设备相近楼层的最近楼层对外接口节点的最短路径为lz3；

44、该电缆的长度为laz＝la+lz1+lz2+lz3+lcg，lcg其中为起始设备和终止设备的楼层高度差。

45、相较于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明提供一种变电站电缆敷设路径的自动化设计方法，是针对变电站的电缆敷设进行自动化设计，基于电缆数字化设计技术获取数字化电缆清册，采用多层分区与dijkstra方法结合，解决了分区后如何设置节点，最终实现使用dijkstra方法计算电缆的最短路径，进而实现了电缆敷设路径的自动化设计，相较于现有技术的手动规划和测量，能够大幅度提高设计效率。