一种开关柜快速工程化生产方法及系统与流程

本发明涉及输配电设备领域，特别是涉及一种开关柜快速工程化生产方法及系统。

背景技术：

开关柜是输配电系统的重要设备，可以实现架空进出线、电缆进出线、母线联络等功能，主要适用于发电厂、变电站、石油化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业和住宅小区、高层建筑等各种不同场所。

10kv开关柜是电压等级为10kv的电力开关设备，属于中压开关设备范畴，在电力系统中大量使用。10kv开关柜满足交流金属封闭开关设备相关标准的要求，主要由柜体、断路器、接地刀、避雷器、ct、pt、保护测控装置、监测装置、操作控制单元等部分组成。10kv开关柜一次系统配置灵活多样、二次系统连接非常复杂，在实际工程实践中一般需要有经验的工程师进行详细设计、绘图、校对、审核、编制工艺文件，在工厂制造阶段设计工作量大，耗时且容易出错。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种开关柜快速工程化生产方法及系统，具有效率高、可靠性强的特点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种开关柜快速工程化生产方法，包括：

获取工程需求，所述工程需求包括额定电压、电流、保护配置需求、测控配置需求和定制化需求；

根据所述工程需求生成电气元件配置清单并呈现给用户；

获取用户调整后的电气元件配置清单；

根据调整后的电气元件以及开关柜的层次结构、开关柜的参数化零件库、开关柜的配置规则确定开关柜各零部件尺寸，所述配置规则包含各零部件的各参数之间的配置规则以及各零部件之间的约束关系；

根据开关柜各零部件尺寸以及调整后的电气元件生成开关柜的装配图、零件图以及bom表；

根据开关柜的装配图、零件图以及bom表生产所述开关柜。

可选的，所述根据调整后的电气元件以及开关柜的层次结构、开关柜的参数化零件库、开关柜的配置规则确定开关柜各零部件尺寸，具体包括：

获取配置规则，所述配置规则具有多种；

根据不同的配置规则以及调整后的电气元件、开关柜的层次结构、开关柜的参数化零件库确定多个关于开关柜各零部件尺寸的配置方案，并根据各零部件之间的约束关系对配置方案进行校验和修正，直至所述配置方案可行。

可选的，所述开关柜的层次结构为树结构。

可选的，所述开关柜包括前柜、后柜和仪表箱，所述前柜、后柜和仪表箱均为树结构中的一级结构，每个一级结构划分为多个二级结构，二级结构划分为多个三级结构，直至与开关柜的参数化零件库中的零件关联。

本发明还提供了一种开关柜快速工程化生产系统，包括：

需求获取模块，用于获取工程需求，所述工程需求包括额定电压、电流、保护配置需求、测控配置需求和定制化需求；

电气元件配置清单生成模块，用于根据所述工程需求生成电气元件配置清单并呈现给用户；

电气元件配置清单调整模块，用于获取用户调整后的电气元件配置清单；

开关柜零部件尺寸确定模块，用于根据调整后的电气元件以及开关柜的层次结构、开关柜的参数化零件库、开关柜的配置规则确定开关柜各零部件尺寸，所述配置规则包含各零部件的各参数之间的配置规则以及各零部件之间的约束关系；

图表生成模块，用于根据开关柜各零部件尺寸以及调整后的电气元件生成开关柜的装配图、零件图以及bom表；

开关柜生产模块，用于根据开关柜的装配图、零件图以及bom表生产所述开关柜。

可选的，所述开关柜零部件尺寸确定模块，具体包括：

配置规则获取单元，用于获取配置规则，所述配置规则具有多种；

开关柜零部件尺寸确定单元，用于根据不同的配置规则以及调整后的电气元件、开关柜的层次结构、开关柜的参数化零件库确定多个关于开关柜各零部件尺寸的配置方案，并根据各零部件之间的约束关系对配置方案进行校验和修正，直至所述配置方案可行。

可选的，所述开关柜的层次结构为树结构。

可选的，所述开关柜包括前柜、后柜和仪表箱，所述前柜、后柜和仪表箱均为树结构中的一级结构，每个一级结构划分为多个二级结构，二级结构划分为多个三级结构，直至与开关柜的参数化零件库中的零件关联。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的开关柜快速工程化生产方法及系统根据额定电压、电流、保护配置需求、测控配置需求和定制化需求等生成电气元件配置清单并呈现给用户，经用户的调整后，根据调整后的电气元件以及开关柜的层次结构、开关柜的参数化零件库、开关柜的配置规则确定开关柜各零部件尺寸，根据开关柜各零部件尺寸以及调整后的电气元件生成开关柜的装配图、零件图以及bom表，根据开关柜的装配图、零件图以及bom表生产开关柜。可快速完成10kv开关柜的工程化生产，极大降低设计人员的工作强度，并使设计的正确性能得到可靠的保证。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例10kv开关柜快速工程化生产方法流程图；

图2为本发明实施例10kv开关柜快速工程化设计系统基本组成图；

图3为本发明实施例10kv开关柜层次结构树示意图；

图4为本发明实施例10kv开关柜快速工程化生产系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种开关柜快速工程化生产方法及系统，具有效率高、可靠性强的特点。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供的开关柜快速工程化生产方法主要包括工程需求录入、器件自动配置、器件手动确认调整、产品参数化调整、约束检验、输出工程设计文件以及根据工程设计文件生产开关柜等环节。系统根据录入的工程需求，自动推荐一次、二次元件的配置清单，在人工确认和适当手动调整后提交给产品配置系统；产品配置系统根据配置规则自动调整开关设备零件库零件尺寸，调整完成后检验零件之间的装配关系，如果满足装配约束条件则输出工程设计文件，否则自动调整零件参数，直到满足装配要求。具体步骤如图1所示：

步骤101：获取工程需求，工程需求包括额定电压、电流、保护配置需求、测控配置需求和定制化需求等。

步骤102：根据工程需求生成电气元件配置清单并呈现给用户。

步骤103：获取用户调整后的电气元件配置清单。

步骤104：根据调整后的电气元件以及开关柜的层次结构、开关柜的参数化零件库、开关柜的配置规则确定开关柜各零部件尺寸，配置规则包含各零部件的各参数之间的配置规则以及各零部件之间的约束关系；其中，开关柜的层次结构为树结构。

步骤105：根据开关柜各零部件尺寸以及调整后的电气元件生成开关柜的装配图、零件图以及bom表。

步骤106：根据开关柜的装配图、零件图以及bom表生产开关柜。

其中，步骤104具体包括：

获取配置规则，配置规则具有多种；

根据不同的配置规则以及调整后的电气元件、开关柜的层次结构、开关柜的参数化零件库确定多个关于开关柜各零部件尺寸的配置方案，并根据各零部件之间的约束关系对配置方案进行校验和修正，直至配置方案可行。

如图2所示，以10kv开关柜的层次结构1、参数化零件库2、一次元器件库3、二次元器件库4和与一二次元件、工程设计输入有关的产品配置规则5为基础，在工程设计输入6明确表示工程需求和设计约束的条件下，可以通过专用的产品配置工具7快速生成符合设计要求工程文件输出8，主要包括工程零件图、装配图、bom表等。

参数化零件库中的所有零件均支持参数化设计，可以根据配置方案的不同自动变形，并形成满足需求的零件图，配置规则与一次、二次元件和参数化零件相关联，能够完整描述在一次、二次元件确定后各个基础零件的参数调整方法、参数限制。配置规则的主要特征为：为每个一次、二次电气元件关联一个和多个参数调整规则，参数调整规则表明了需要关联调整的零件名称、参数变量名称和参数值范围和限制。此外，配置规则还定义了机械零件之间的约束关系，当某一个零件变形并确定形状和尺寸参数后，系统自动调用产品配置规则中的机械零件约束检验规则，保证整体方案的可行性，如果多个零件之间变形后的参数冲突，则要求相关零件在新的约束条件下进行变形，直至冲突解决，整体装配方案可行为止。

如图3所示，开关柜整体结构9划分为前柜10、后柜11、仪表箱12三个一级结构，每个一级结构划分为多个二级结构，二级结构划分为多个三级结构，三级结构下又设置四级结构，以此类推，直至与开关柜的参数化零件库中的零件相关联。比如，前柜10划分为左侧板组件13、右侧板组件14、底板组件15、中隔板组件16、顶板组件17、断路器组件18、接地刀组件19、避雷器小车组件20、pt小车21组件等二级结构。后柜11划分为左侧板组件22、右侧板组件23、中隔板组件24、底板组件25、pt组件26、ct组件27、绝缘套管组件28、绝缘支撑组件29、电缆组件30等二级组件。仪表箱12划分为左侧板组件31、右侧板组件32、底板组件33、顶盖板组件34、仪表安装组件35、仪表面板组件36等二级结构。

配置规则包括器件配置规则、尺寸调整规则和约束检验规则，器件配置规则通过规则库的方式定义，主要实现是：根据设计的输入工程参数确定选择器件的类型和参数，在实际设计时根据录入的工程需求，推荐开关设备的一次、二次器件型号、参数，经过人工确认或手动调整后得到作业器件配置方案。然后，调用尺寸调整规则调整相关零件的尺寸，最后通过约束检验规则检验所有的装配约束是否满足需要，如果满足则输出配置方案文件。尺寸调整规则与器件直接有关，例如，当开关柜额定电流为630a，选用国产vs1断路器时，开关柜宽度调整为800毫米，相间距离为210毫米，开关柜多个部件的宽度尺寸均需要调整。

本发明还提供了一种与本发明开关柜快速工程化生产方法相对应的开关柜快速工程化生产系统，如图4所示，包括：

需求获取模块401，用于获取工程需求，工程需求包括额定电压、电流、保护配置需求、测控配置需求和定制化需求；

电气元件配置清单生成模块402，用于根据工程需求生成电气元件配置清单并呈现给用户；

电气元件配置清单调整模块403，用于获取用户调整后的电气元件配置清单；

开关柜零部件尺寸确定模块404，用于根据调整后的电气元件以及开关柜的层次结构、开关柜的参数化零件库、开关柜的配置规则确定开关柜各零部件尺寸，配置规则包含各零部件的各参数之间的配置规则以及各零部件之间的约束关系；

图表生成模块405，用于根据开关柜各零部件尺寸以及调整后的电气元件生成开关柜的装配图、零件图以及bom表；

开关柜生产模块406，用于根据开关柜的装配图、零件图以及bom表生产开关柜。

其中，开关柜零部件尺寸确定模块404，具体包括：

配置规则获取单元，用于获取配置规则，配置规则具有多种；

开关柜零部件尺寸确定单元，用于根据不同的配置规则以及调整后的电气元件、开关柜的层次结构、开关柜的参数化零件库确定多个关于开关柜各零部件尺寸的配置方案，并根据各零部件之间的约束关系对配置方案进行校验和修正，直至配置方案可行。

本发明提供的开关柜快速工程化生产方法及系统根据额定电压、电流、保护配置需求、测控配置需求和定制化需求等生成电气元件配置清单并呈现给用户，经用户的调整后，根据调整后的电气元件以及开关柜的层次结构、开关柜的参数化零件库、开关柜的配置规则确定开关柜各零部件尺寸，根据开关柜各零部件尺寸以及调整后的电气元件生成开关柜的装配图、零件图以及bom表，根据开关柜的装配图、零件图以及bom表生产开关柜。可快速完成10kv开关柜的工程化生产，极大降低设计人员的工作强度，并使设计的正确性能得到可靠的保证。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。