吕殿利，景崇友，赵浛宇，王建民，汪友华

（1.河北工业大学电磁场与电气可靠性省部共建国家重点实验室培育基地，天津300130；2.天威保变电气股份有限公司，河北 保定 071051）

变压器整体绝缘结构设计及电场分析软件（简称：EF2D）是保定天威集团有限公司自主开发的一款专用软件，可实现运行于W INDOWS环境下的变压器整体绝缘结构设计及电场分析功能[1].EF2D软件通用性好，使用方便，结果清晰直观.然而，EF2D软件不能直接读取AutoCAD的工程图形文件，需要用户自己提取原始输入数据，这样就降低了前处理的工作效率.针对这一问题，本文对AutoCAD图形交换文件DXF进行研究，编写接口程序，将DXF文件中的图形数据按照EF2D软件需要的数据要求提取出来.通过该接口程序，可以快速将AutoCAD中的工程图形数据导入EF2D软件，进行前处理，大大提高了EF2D软件的使用效率.

1 DXF文件的基本结构

DXF是Draw ingeXchange File的缩写，意思为图形交换文件，在工程制图中有广泛的应用，掌握了DXF文件的读写对编写CAD软件时的图形信息的交换有重要意义.DXF最早产生于AutoCAD所携带的一种支持开放数据交换的数据格式，它是可以在不同CAD系统间进行数据交换的绘图文件内容的ASCII复制码.

DXF文件是一种顺序文件，它是在一定的组码符号的规定下，包括了实体命令和几何数据信息在内的数据文件.一个DXF文件包括了图形数据库的有信息.DXF文件由标题段、表段、块段、实体段和文件结束段5部分组成[2-4].

1）标题段（header），标题段记录AutoCAD系统的所有标题变量的当前值或当前状态.

2）表段（tables），表段共包含4个表，依次为线型表（ltype）、图层表（layer）、字样表（style）和视图表（view）.

3）块段（block），块段记录了所用块的块名、当前图层层名、块的种类、块的插入基点及组成该块的所有成员.

4）实体段（entities），实体段记录了每个实体的名称、所在图层及其名字、线型和颜色等.

5）文件结束段（end of file）：DXF文件结束标志.

每个段都是由组构成.组是DXF文件书写的基本单位，每个组分2行，第1行为组码，代表该组数据的意义,其数据类型规定为整数；第2行为组值，即这种数据的具体数值.每个段都以一个后跟字符串SECTION的组码0开始，其后是组码2和表示该段名称的字符串（例如，HEADER）.每个段都以一个后跟字符串ENDSEC的组码0结束[5].

DXF文件的格式规范，描述各个段和实体的组码和组值很有规律，因此便于用高级语言来编写程序.读取DXF文件的一般处理方法，如图1.

2 实体段中的直线和圆弧

图1 读取DXF文件的流程图Fig.1 Flow chart of DXF file's reading

本文主要涉及的图形数据信息主要保存在实体段中，所以对ENTITIES进行详细说明.

ENTITIES段：包含图形中出现的所有图形对象，也包含对块的引用.记录了每个实体的名称、线型名、颜色号、图层名和重要的几何数据，例如每条直线和圆弧的坐标数据.因为此程序主要提取直线和圆弧的数据，其组码和数据对应关系如表1和表2.

根据表1和表2提供的数据说明，可以编写程序将DXF文件中所有的圆弧和直线信息全部读取出来.

3 EF2D输入数据格式

表1 圆弧的实体描述数据Tab.1 Entity data of arc entity

将DXF文件中的图形信息提取出来之后，并不能直接被EF2D软件导入.因此需要对提取的数据信息进行分类和处理，使之符合EF2D软件需要的输入数据格式.

软件EF2D所需要的原始输入数据格式，是以整体和各个部件为单元的数据，主要包括3种元件：绝缘板、角环和线圈.主要包括的输入数据内容如下：

1）整个场域边界的坐标；

2）线圈和静电环的总数及具体几何尺寸，几何尺寸标注示意图如图2；

3）绝缘板的总数及具体几何尺寸，几何尺寸标注示意图如图3；

4）角环的总数及具体几何尺寸，几何尺寸标注示意图如图4.

根据上述要求，采用C++语言将DXF文件提取出来的图形数据信息进行分类、计算，输出为EF2D软件所需要的数据文件形式，即可实现与EF2D软件的接口.

表2 直线的实体描述数据Tab.2 Entity data of line entity

图2 线圈和静电环的几何尺寸标注示意图Fig.2 The geometry sketch map of coil and electrostatic ring

图3 绝缘板的几何尺寸标注示意图Fig.3 The geometry sketch map of insulation board

4 实例验证

以一台110 kV变压器主绝缘结构的AutoCAD图形文件为例，如图5.首先将该图形文件用AutoCAD保存为DXF文件格式.通过接口程序读取该DXF文件，经过格式转换，输出为EF2D所需的数据文件，用记事本打开，如图6所示.

图4 角环的几何尺寸标注示意图Fig.4 The geometry sketch map of angle ring

图5 110 kV变压器主绝缘结构的图形文件Fig.5 The graphics file of 110 kV transformer main insulation structure

此数据与EF2D所需数据格式完全吻合，可正常导入到EF2D软件中进行前处理操作，如图7所示.

EF2D软件下，进行网格剖分后，继续执行有限元分析命令（EF3），软件正常运行，如图8.

进而，可以进行数据后处理与图形显示等操作，可实现EF2D软件提供的各项功能.

图6 经接口程序转换后的数据结果Fig.6 Data conversion results by running the interface program

图7 数据导入成功Fig.7 The success of data import

5 结论

经过对DXF文件内容的分析，编写了与EF2D软件的接口程序.利用该接口程序，可方便的将AutoCAD下的变压器主绝缘结构模型的图形文件，转化为EF2D软件所需要的数据格式，大大简化了该软件的前处理的操作过程，大幅缩短了用户进行变压器整体绝缘结构设计及电场分析的时间，提高了工作效率和质量.

图8 程序运行成功Fig.8 The success of running the program

[1]王建民，张喜乐，张国强，等.大型变压器主绝缘电场的全域分析工程仿真软件开发 [J].变压器，2010，47（9）：15-20.

[2]梁海涛，马军林，童创明，等.基于DXF模型的数据读取与分析方法 [J].空军工程大学学报（自然科学版），2007，8（2）：46-48.

[3]姚宜斌，孔建.基于DXF文件的图件转换方法研究及程序实现 [J].大地测量与地球动力学，2011，31（1）：117-121.

[4]李芳珍，徐伦辉.DXF文件格式及其外部接口的研究 [J].软件开发与应用，2008，27（7）：83-85.

[5]郭朝勇.AutoCADR14二次开发技术[M].北京：清华大学出版社.