1 配电网系统图常规绘制方法

我国居民配电网电压等级以10 kV为主，配电网线路长度不一，多数需要跨越数公里。为满足居民用电需求，同一区域常有多条线路经过。为保证供电可靠性，配电线路往往两两之间形成环网，以保证1条线路发生故障时另外1条可以继续供电。例如现在很多配有电梯的居民小区，为保证电梯的安全使用，居民小区一般采用双电源供电方式。

配电网主干线路中架空线路一般沿道路布置，近年来随着国民经济的发展，很多架空线路被埋于地下的电缆线路代替。为满足各分散区域的供电需求，配电网分支线路繁杂密布。配电网末端设备（如柱上变台、箱式变压器）由于受0.4 kV低压线路供电半径的影响，都需要深入到居民区布置。

考虑到上述诸多因素的影响，配电网系统图的绘制内容繁杂、绘制难度非常大。以往的配电网系统图以标明设备的接带方式为首要目标，图中标示了一些比较重要的地理因素（如干道、铁路和河道等），但其参考价值十分有限。尤其在电缆巡视工作中，由于电缆被埋于地下，缺乏整条配电线路电缆路径的图纸资料，往往仅凭经验开展工作。

由于居民区内配电网设备在卫星图里的参照物较多，想依据现实经验在卫星图中确认设备的位置信息是比较容易的，像箱式变电站、环网箱这些地上设备甚至可以从卫星图中直接观察到。本文提出1种具有较高准确度的配电网系统图绘制方法，通过卫星地图获得配电网线路和设备的地理坐标信息，在AutoCAD中根据VBA地理坐标信息自动进行配电网系统图的绘制。

2 线路和设备地理信息的获得

Google Earth是1款由谷歌公司开发的虚拟地球软件，其将卫星照片、航空照相和GIS（Geographic Information System，地理信息系统）布置在地球的1个三维模型上。民用图片的最高分辨率在0.5 m左右，地图上道路、斑马线、车辆等物体清晰可辨，能够作为线路和设备地理位置的参考物。依据这些参考物，可以在Google Earth中创建点、线、块3种元素来代表配电线路和设备。

在该软件中，杆塔、设备等可以用点表示，架空或电缆配电线路可以用线来表示，变电站、标志建筑物等可以用块来表示。在位置标签下，使用鼠标右键即可调出元素的属性对话框，在其中可以修改所要添加元素的信息，如名称、显示样式和颜色等。打开属性对话框时，可以在地图上拖动调整点的位置，也可以通过仪器测出其经纬度后填入其中；对于线和块可以逐一在地图上拖动调整其构成点的位置。并且可以在程序中建立不同层次的文件夹，以分别放置不同类型、不同编号的线路和设备。最后，在地图上描绘出设备和线路（如图 1所示），并形成一系列由点、线、块构成的位置清单。

3 地理信息的读取

在位置标签下，用鼠标右键选定位置弹出菜单，点击进入“位置另存为……”选项，在对话框中可以选择保存为2种类型的文件：1种是KMZ文件，另1种是KML文件。KMZ为Google Earth默认的输出文件格式，是1个经过ZIP格式压缩过的KML文件，KMZ文件可以包含图片。KML为原Keyhole客户端进行读写的文件格式，是1种XML描述语言，并且是文本格式，可以通过代码读取出地标文件的内部信息，还可以通过程序自动生成KML文件，因此，选择导出KML文件。

导出的KML文件在Excel中打开并保存，可以得到如图 2的表格，该表格已将KML文件的地理位置信息传递到了Excel文件中。经多次试验发现，表格中信息所在的位置与在Google Earth中的文件夹、样式颜色等设置有关系，但在相同的设置中，含有相关信息的单元格的位置是确定的；并且Google Earth中的1条位置信息对应表格的1行，从头到尾逐行提取表格信息即可完成对KML文件全部信息的读取。

4 配电网系统图的自动绘制

Visual Basic for Applications（VBA）是Visual Basic的1种宏语言，是微软公司开发的在其桌面应用程序中执行通用的自动化任务的编程语言。该语言主要用来扩展Windows的应用程序功能（特别是Microsoft Office软件），Autodesk公司也在AutoCAD2000以后的版本中加入了VBA。

本方法的设计思路是先将KML文件另存为Excel表格，然后逐行读取Excel表格中的数据，再利用名称字段来识别设备类型，绘制不同的图形，最后读取地理坐标信息，确定图形的位置。通过采用程序自动化手段，实现批量化制图的目的。

4.1 坐标的读取

文件中点的坐标数据由“经度+逗号+纬度+逗号+高度（默认为0）”构成，线和块的坐标由“经度+逗号+纬度+逗号+高度（默认为0）+空格+经度+逗号+纬度+逗号+高度（默认为0）+空格……”构成。块的第1个坐标和最后1个坐标相同，实际为1条首尾相连的线。

将线的坐标作为1个字符串处理，利用InSrt函数找到空格位置，利用Left函数截取整条线得到1个单独点的坐标，利用Right函数将这1点从整条线中截去作为下次操作的字符串对象。重复上述操作，即可将1条线的每个点分离出来。

获得经度和纬度的思路与此类似。利用InSrt函数找到逗号的位置，利用Left函数截取代表 1点的字符串得到该点的经度，利用Right函数将该点经度截去作为下次操作的字符串对象。再次操作，即获得该点的纬度。然后利用Val函数将字符串转换为数值。

4.2 坐标的转换

通过观察发现各信息之间的经度、纬度在数值上相差并不大，这是由于城市配电网图涵盖区域小、跨度不大造成的。本文中选取了作图区域中心的1个点作为参考点，将获得的点与其分别作差值，然后将经度、纬度分别作为直角坐标系中的x、y坐标。绘出图之后，发现图形存在形变（如图 3所示）。

这种现象是因经度、纬度的定义造成的。假设地球是半径为R的球体，纬度跨越1°所对应的地球弧长为πR/180，而在纬度为a的纬线上，经度跨越1°的弧长为πRcosa/180。本文中所述城市的纬度跨度为40°33′至40°37′，取中间值40°35′，可知本例的y轴单位长度和x轴单位长度的比值为0.759 461，理论上将y轴放大了1.316 724倍。

利用Google Earth中自带的测量功能（长度可以精确到厘米），通过设定测量起点、终点的经度和纬度坐标，即可测量出y轴需放大1.311 766倍，这与理论推导基本一致。并且，考虑到AutoCAD的默认单位为毫米，通过软件测量可以得到相应的放大倍数K=8 465 390.8437，用坐标差值与放大倍数相乘，即可得到x、y坐标在AutoCAD中绘制的图（图 4为矫正后的图像），该图与现实尺寸十分接近。在绘制其他地理跨度较大的图纸时，需要根据地图学理论，将WGS84大地坐标转换为其他坐标，例如常用的北京54平面坐标^[1]。

4.3 绘制城区地图

为了使线路和设备在AutoCAD图中有所参照，可按照绘制线路图的方法绘制城区地图，以标明设备具体位置。图 5为用本文方法绘制的区域地图，该图甚至可以标明箱式变压器、环网箱所临居民楼的楼号，以更加精确地表示设备位置，如图 6所示。

4.4 设备位置的调整

由于AutoCAD图自动生成，需要将设备的图标放大才能在图上表示出来。设备的文字描述可以在图上批量生产，但是位置信息不可以，如果发生设备重合情况，只能进行手工调整，使所有设备均不重叠^[2]。

4.5 其他应用功能

本文介绍的配电网系统图绘制方法不仅可以提高绘图的精确度，而且数据信息也可以应用于其他方面。

（1）可以将导出的KML文件导入手机奥维地图，这样就可以在移动端查看线路和设备的位置信息，有利于运行维护人员巡视配电线路，如图 7、图 8所示。

（2）导出的KML文件可以与现有的台账表格相结合，完善现有台账内容，也可以将数据嵌入地图中生成台账系统^[3]。

（3）可以对配电线路数据进行处理，得出线路长度数据。

（4）绘制配电变压器的负荷范围，计算单位面积负荷；用梯度颜色标示，可以绘制负荷密度图。

（5）结合Google Earth卫星地图，可以清晰地了解居民分布情况，大致确定负荷中心点的选取位置。

（6）初览当地地形、公路走向，可以辅助配电、技改方案的设计等^[4]。

5 结语

本文研究的基于Google Earth和AutoCAD VBA的配电网系统图绘制方法，契合现代电力企业推广应用GIS系统的精神，在绘制城市配电网系统图中加入了线路和设备的地理坐标信息，对其位置进行了参数化描述，将利用AutoCAD绘制配电网系统图的工作转化为在Google Earth中描绘点和线，大大简化了画图流程，提高了工作效率。本方法同样适用于其他城市级别的系统图绘制，如供水、道路、铁路系统图等的绘制^[5]。