基于Excel和Viso变电所设计程序的开发——母线的选择和校验模块
2022-10-25 09:56:12
论文总字数：35820字
摘 要
近年来，我国的快速发展少不了电力系统的支持。变电站是电力系统的重要构成部分，对我国社会经济的发展起着举足轻重的作用。因此，设计出安全、可靠、高效的变电站主接线对变电站及电力系统的运行非常重要。在电力系统的工程设计中，计算机的应用越来越广泛，与手工计算短路电流和校验电气设备相比，利用计算机建立电力系统数学模型和备用电气设备数据库，可以大大提高工程设计人员的工作效率。
变电站设计的关键在于根据待设变电站的要求选择其中的电气设备，正确选择电气设备的核心则是在于解决电力系统的短路电流问题。长期以来，我国一直采用传统的工作曲线法来进行短路电流的计算，这一方法在过去装机容量较小、电压水平低和对电力系统要求不高的情况下被普遍运用。这一算法在如今大电网、超高压、远距离和自动化程度高的电网特点之下已显示出其局限性。
随着计算机的发展和应用，国内外提出了多种解决短路电流计算问题的方法。本次设计选用节点导纳矩阵作为电力网络的数学模型，推导并建立了可以准确计算对称短路电流的等效网络，利用两类节点矩阵的特性对等效网络进行求解。在计算了短路电流之后，利用其可能造成的影响，对母线和电缆设备的热稳定性和动稳定性进行校验。 |
本次设计分多个模块讨论了每一步设计步骤。基于Excel和Visio，利用VBA编程设计一个小工具，实现110kV变电所设计中计算、绘图和报表模块中的一些常用功能。最终运行结果表明该软件计算精确，人际交互友好，计算效率较高，具有一定的实用价值。
关键词：变电所设计；变电所设计程序开发；短路电流计算；母线的选择与校验
Abstract
In recent years, the rapid development of our country is inseparable from the support of power system. Substation is an important part of power system, which plays an important role in the social and economic development of our country. Therefore, the design of safe, reliable and efficient substation main wiring is very important for the operation of substation and power system. |
In the engineering design of power system, computer is more and more widely used. Compared with manual calculation of short circuit current and calibration of electrical equipment, it is convenient to use computer to establish mathematical model of power system and standby electrical equipment database. It can greatly improve the work efficiency of engineering designers.
The key to substation design is to select the electrical equipment according to the requirements of the substation to be set up, and the core of the correct selection of electrical equipment is to solve the problem of short-circuit current in the power system. For a long time, the traditional working curve method has been used to calculate the short-circuit current in our country. This method has been widely used in the past when the installed capacity is small, the voltage level is low and the requirement of power system is not high. This algorithm has shown its limitations under the characteristics of large power grid, ultra-high voltage, long distance and high degree of automation.
With the development and application of computer, a variety of methods to solve the problem of short circuit current calculation have been put forward at home and abroad. In this design, the node admittance matrix is selected as the mathematical model of the power network, the equivalent network which can calculate the symmetrical short-circuit current accurately is deduced and established, and the equivalent network is solved by using the characteristics of the two kinds of node matrices. After calculating the short circuit current, the thermal stability and dynamic stability of bus and cable equipment are verified by using its possible influence.
This design is divided into several modules to discuss each design step. Based on Excel and Visio, a small tool is designed by VBA programming to realize some common functions in the module of calculation, drawing and report in the design of 110kV substation. The final running results show that the software has the advantages of accurate calculation, friendly interpersonal interaction, high computational efficiency and certain practical value.
Key words ：substation design;substation design program development;short circuit current calculation;bus selection and calibratio
目录
摘 要 I
Abstract II
目录 III
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2 变电所设计的意义与要求 1
1.3 变电所设计的发展趋势 2
1.4 变电所设计程序的介绍 2
第二章 变电所设计程序的开发 3
2.1概述 3
2.2系统构成 3
2.2.1系统调度模块 3
2.2.2构建网络参数模块 4
2.2.3主变压器选择模块 4
2.2.4主接线设计模块 4
2.2.5短路电流计算模块 4
2.2.6电气设备选择校验模块 4
第三章 主接线设计 5
3.1 主接线基本接线形式及其优缺点 5
3.2通过变电所设计程序确定接线方式 6
第四章 短路电流计算 8
4.1运算曲线法 8
4.2电力网络及有关计算 9
4.3计算电抗Xjs的求解 10
4.4拉格朗日插值法 10
4.4.1插值问题的原理 11
4.4.2代数插值法 12
4.4.3拉格朗日插值多项式 13
4.5运用节点电压方程求解电力网络 14
4.5.1对称短路分析 14
4.5.2对称短路计算 15
4.6利用三角分解法求阻抗矩阵 17
第五章 电气设备选择与校验 19
5.1电气设备选择的一般条件 19
5.1.1按正常工作条件选择电气设备 19
5.1.2按短路情况校验 20
5.1.3热稳定和动稳定校验 21
5.2母线及电缆线路的选择 21
5.2.1母线的选择 21
5.2.2电力电缆的选择 27
5.3通过计算机辅助系统选择母线与电力电缆 29
5.3.1母线的选择 29
5.3.2电力电缆的选择 30
第六章 程序设计模块 31
6.1电气计算软件的总体结构 31
6.1.1电力系统模型及分析子系统 31
6.1.2网络维护子系统 31
6.1.3面向对象的电力系统表示 32
6.2程序设计 33
6.2.1Visio编程模块 33
6.3Excel编程功能 37
第七章 总结与展望 39
谢 辞 40
参考文献 41
第一章 绪论
本章简要介绍了变电站的功能和发展，以及对变电所设计程序作简要说明。同时介绍了我国现阶段电力工业的发展概况，并对未来的发展前景进行了展望。
1.1课题研究背景
我国电力工业从1882年有电以来，已经走过了130多年的历程，装机容量、发电量迅速增长，电网的建设有较大的发展，电力设备的制造水平和电力科技水平大大提高，在新能源发电方面成绩卓著，电力运行的技术经济指标不断完善，积极实施国际化战略。新的发展阶段具有新的挑战和要求，为了保证民众可以更好地享受到便捷、可靠、高质量的供电服务，对于变电所的设计要求也越来越高，合理的电力网规划设计和变电所电气初步设计，除此之外还要保证变电所系统高效准确便捷地数据处理能力。不仅仅如此，电力电力网规划设计和变电所电气初步设计是电力系统专业学生必须掌握的基本技能。
1.2 变电所设计的意义与要求
自改革开放以来，我国电力工业的发展突飞猛进，不论是工业生产还是生活用电需求都大大增加，因此这几十年来，我国都一直致力于扩大电网规模并在综合考虑下尽可能提高供电质量。这就对电力系统提出了较高的要求。电力系统是由发电厂，变电所和输配线路与用户侧用电设备组成的，发电厂通过发电设备经能量转化过程将天然能源转化成电能的工厂。变电所则是将发电厂与用户联系起来的中间环节，其主要作用是变化电压等级与合理分配电能。通常，根据变电所在系统中的地位可将变电所分为枢纽变电所，中间变电所，地区变电所和终端变电所【1】。变电所为了避免诸如电能质量不符要求，投资成本过高，土地占用大，噪声污染严重与易受环境影响等问题，应力求通过良好的前期设计以达到最优化设计。目前我国变电所设计标准如下： |
a)力求减小投资成本
b)降低运行费用与维护费用
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