110kV电网计算机设计

110kV电网计算机设计

110kV电网计算机设计

  • 适用:本科,大专,自考
  • 更新时间2024年
  • 原价: ¥317
  • 活动价: ¥200 (活动截止日期:2024-03-31)
  • (到期后自动恢复原价)
110kV电网计算机设计

                                     110kV电网计算机设计
摘 要 根据110 kV电网的变化以及计算机技术的发展,提出了110 kV电网计算机整定计算的新方案——准专家系统模式,介绍了该方案总体设计、实施条件及各模块的功能,并指出简单的数学模型、友好的用户界面、灵活的输入输出是110 kV电网计算机整定计算软件的开发方向。
关键词 110 kV电网 整定计算 准专家系统模式 计算机
110 kV电网继电保护整定计算是一项十分复杂的技术工作。它要求按照一定的整定计算原则,以电网的短路电流计算为基础,进行大量反复的定值计算、比较和筛选,工作量很大。因此,怎样把整定计算人员从繁杂的计算中解放出来,成为许多专家学者和技术人员追求的目标。计算机技术的迅速发展使实现这个目标有了技术支持。
从70年代后期,计算机整定计算的开发工作就开始了。由于短路电流计算的理论基础雄厚,数学模型成熟,因此在80年代用计算机进行短路电流计算得到了普及。之后在短路电流计算的基础上,沿用网络节点法的基本模式,开发了一些整定计算软件,这些软件在一部分220 kV电网中的应用有了一些成功的经验,而对于110 kV电网,到目前为止,还没有比较成熟的软件。这主要是由于220 kV及以上电压等级的电网结构规范,相应的继电保护整定计算能够用规范的数学方法描述;而110 kV电网的结构不规范,如有短线群、T接线、小电源等,这样在110 kV电网的整定计算中既有用数学方法描述的确定性问题,也有大量需要用人的经验才能处理的问题。要解决这些问题,就要用到专家系统的一些基本方法,建立可修改的规则库,整定人根据整定时的具体情况使用这些规则,建立一定的逻辑关系,逻辑关系一旦建立,无论系统的其他参数如何变化,整定计算都可能自动完成。由于其逻辑关系的建立需要一定的人工干预,因此我们称这种方法为准专家系统模式的计算机整定计算。
2.1 整定计算的条件
以往的整定计算软件在开发的时候,我国的大多数110 kV电网还是环网运行,这些软件充分考虑了220 kV电网同110 kV环网之间电磁环的存在对保护整定的影响,并因此增加了软件的复杂程度,降低了其灵活性。这些软件对于110 kV电网保护的整定不规范、失配点多、非常规整定多的问题没有重视,大大降低了计算出的结果的实用价值。另外受软件开发平台的限制,开发者在人机界面的方便程度考虑较少,使得人工干预非常烦琐,费时费力,不得不弃而不用。
准专家系统模式的计算机整定计算能够解决以往的软件应用到110 kV电网时所遇到的问题,其主要依据有两点:110 kV电网结构的变化和计算机技术的发展。
2.2 110 kV电网形成单电源的辐射结构,简化了整定计算
随着220 kV的主输电网络的形成,原来的110 kV环网得以解环运行,从而形成了以220 kV变电站为中心电源的辐射型结构的分区网络,使得110 kV的电网结构大大地简化。由于不再考虑电磁环,也使得110 kV电网的整定计算软件的开发思路发生了重大改变。解环运行之后,分区网络的规模较以前减少了许多,各电力元件之间的保护配合关系变得非常简单,如果仍沿用节点方程的方法进行整定计算,一方面将简单问题复杂化,另一方面仍不能解决短线群、T接线、小电源的问题。准专家模式是将电力元件的所有的整定配合关系归纳为相应的用计算公式表示的规则(由于不存在电磁环,这些规则的数目及复杂程度都大大降低),然后由整定人选择所整定的电力元件的整定规则。这种模式简单、直观,对整定计算全过程可进行有效的控制。
2.3 计算机技术的发展为新模式提供强大的技术支持
最早进行整定计算软件的开发大约是在七八十年代,现在计算机软硬件的技术水平同当时相比不可同日而语。当时编制软件最先要考虑的是软件的运行速度以及数据的存储容量,其次才是用户界面,而以目前的计算机技术水平,对于编制这种规模的软件,其运算速度及数据存储容量可以不予考虑,因此其重点应该是良好的用户界面。准专家系统模式完全在系统一次图形界面上完成参数数据的输入、计算过程的控制、计算结果的输出,大大降低了使用者掌握软件的难度,不经培训就可以方便地使用。
2.4 整定计算的实施方案
2.4.1 方案总体设计
该方案由以下几个模块组成:电网拓扑绘图模块、参数数据输入模块、短路电流计算模块、整定计算规则模块、整定计算模块、ODBC接口模块。总体设计原理如图1所示。(图略)
由图1可以看出,整定计算的全过程都是在系统一次图形的界面下完成,不需要使用者对底层进行操作。在专用的电网拓扑绘图模块下,一次图一旦绘好,网络数据的拓扑结构就建成,结构中各单元同系统各元件一一对应,这种对应是由软件完成,毋需人工干预;参数数据库、短路电流数据库、规则库都是整定计算的数据源,其中参数数据库、短路电流数据库与系统一次结构紧密相关,当系统一次结构变化后,这两个数据库的内容相应修改。整定规则库则完全独立,其修改、补充等操作单独进行。
2.5 功能模块介绍
2.5.1 电网拓扑绘图模块
电网拓扑绘图模块是一个面向对象的电网绘图工具,能够支持全屏幕动态缩放、屏幕漫游,以基本图元(如线路、断路器、变压器等)为绘图单位,进行系统一次网络图的绘制,各图元通过定义形成网络拓扑结构,性能优良且操作方便。除了具有图形编辑软件的一般功能外,它的最大特点在于可以无隙地嵌入数据库和保护整定计算模块。因此,该模块实际上充当了本系统的用户交互界面,用户在图上即可进行数据库操作并可启动线路或变压器的保护整定计算。
2.5.2 参数数据输入模块
在系统一次图上,在定义好的图元上输入参数数据,经过计算机处理后形成参数数据库,并同网络拓扑结构一一对应。参数数据能够在系统一次图上打印出来。
2.5.3 短路电流计算模块
利用已形成的网络拓扑结果及参数数据库,以各母线为故障点,计算大小运行方式下三相短路、两相短路、单相接地、两相短路接地的故障电流,形成短路电流数据库,并能够以一定格式输出打印。
2.5.4 整定计算规则模块
以单电源辐射型网络为主要整定对象,充分考虑短线群、T接线、小电源对整定计算的影响,将各种保护的整定方法总结、归纳,形成标准化、公式化的规则库。
2.5.5 整定计算模块
模块分为整定设置、线路保护整定及元件保护整定三部分。整定计算所需的有关系数要求,例如灵敏系数、可靠系数、配合系数、整定原则等,整定前在整定设置菜单下填入。
线路保护整定计算分三种方式:
1)全自动方式:所有整定步骤由计算机完成,没有人工干预;
2)半自动方式:由人工指定失配点及失配参数,计算机完成后面的工作;
3)全人工方式:全部整定步骤采用问答式,由整定人逐步完成,每一步的计算结果均在屏幕显示。
保护整定均在系统网络界面上进行,根据用户在系统一次图上选定的电力元件,直接启动相应保护的整定计算模块,通过调用参数数据库、短路电流数据库、规则库的内容进行计算,计算过程可人工干预。
所有的计算结果均以整定计算书的形式输出。
2.5.6 ODBC接口模块
整定计算是在一次图形界面上完成的,要通过ODBC(Open DataBase Connectivity,开放数据库互联)将参数数据、短路电流数据以及网络拓扑结构参数结合起来,完成相应的计算。
2.6 方案的特点
该方案具有以下特点:
1)数学模型简单
由于以单电源辐射型网络作为整定计算的对象,大大简化了整定计算的数学模型,从而使整定计算的复杂程度大大降低。
2)人机界面友好
数学模型简单使开发者在开发平台的选择上有很大的余地,不用对平台的数学计算能力有太高要求,因此可以充分利用近年来推出的优秀商业软件,从用户角度开发出具有直观、简单、灵活的人机界面的软件。
3)输入输出设计灵活
参数的输入完全在系统一次图形界面上完成,彻底摈弃了过去需要用户做节点编号、做数据文件的方法,大大降低了工作量。计算结果的输出有两种方式,一是在屏幕输出,这样可以让整定人监视整定计算的每一个步骤,这对于整定计算的审核十分有利;第二种方式是以整定计算书的形式输出,可以文本格式进行编辑,由于目前微机保护的许多小定值不是计算的结果,而是运行方式的一些具体要求,因此对整定计算书进行必要的编辑,一方面使计算书更加完整,另一方面对无纸化办公也有一定的意义。
2.7 开发软件的选择
2.7.1 软件运行平台:中文Windows95
中文Windows95是一个32位的操作系统,它是专门为中国大陆的用户而设计的,因此它具有内置的双字节汉字内核,无需再外挂中文平台即可显示汉字,极大地方便了国内用户。Windows95与Windows3.X以及DOS相比较,有操作容易、支持抢先式多任务、运行稳定等优点。
2.7.2 数据库接口工具:Microsoft ODBC 2.0
Microsoft ODBC 2.0是一个由微软公司在90年代初提出的开放式数据库互连的标准,发展到现在在技术上已相当成熟,几乎所有主要的数据库开发商都提供了相应的ODBC驱动程序。ODBC的优点在于它使程序员无须关心他所要存取的数据源的类型、位置和格式等。他只需调用相同的API函数来和ODBC接口打交道即可,直接和某个特定的数据库交互则由ODBC来完成。这样,一方面使程序员的工作量大为减轻,另一方面使得程序更加灵活,因为当低层数据库发生变化(如数据库由DBASE变为ACCESS)时,庆用程序不须做较大的改动可适应新的数据源。
2.7.3 编程语言:Microsoft Visual C++5.0
Microsoft Visual C++5.0是微软公司最新推出的应用程序开发工具。较之其他同类产品(如Borland C++5.0,Watcom C++等),功能更加强大。它支持Windows平台上几乎所有技术标准的开发,其编译器支持增量编译,每次编译只将修改过的部分重编译一遍,而其他部分不动,大大加快了编译速度,缩短了开发时间。在Visual C++5.0中,Class Wizard的功能大为增强,可以为开发人员自动生成许多代码,使开发人员能够把精力集中于程序所要实现的特定功能上,不必为一些细节浪费时间。
2.8 结束语
由于110 kV电网本身所固有的一些特性,一直以来,计算机这一先进的工具没有在110 kV电网的整定计算领域得到有效的应用。本文根据近年来电网结构的变化以及计算机技术的发展,提出了110 kV电网计算机整定计算的一种新方案,该方案具有数学模型简单、人机界面友好、输入输出灵活的特点,具有较强的可操作性。在将来,根据计算机技术的发展,将引入更多的人工智能技术,使软件的自动化程度更加提高。
     我们知道电路中的电流产生磁通,这个磁通和电路有关,并且与产生它的电流成比例,我们可以得到φ=IL,其中L被认为是电路的自感系数.其大小取决于电路的几何特性和组成磁路材料的磁导率。如果电路中电流I变化,很明显φ也将变化,因此在电路中,我们得到一个感应电动势,它的值为e=-L(di/dt),其中di是dt时间内电流的变化。现在让我们假想有两个电路,在第一个电路中,电流I产生的磁通φ穿过第二个电路,如果磁路的磁阻恒定,磁通φ正比于电流I,结果我们可以得出φ=MI, M是两个电路中的互感系数,显然,如果电流变化,在第二个电路会产生感应电动势,即e=-M(di/dt)。
4 变压器供电和滤波器
大家都知道,交流电可以转换成直流电。但是整流器的输出并不是纯粹的直流,而是脉动直流。其实这些波动成分是整流电路输出的交流分量。后来我们发现电源滤波器的直流输出中叠加有纹波,这种纹波也称为交流分量。常电子电路中需要稳定不变的直流电源。为了获得稳定不变的直流电,整流电路中必须附加滤波器。因为滤波电路会滤掉脉动成分(交流分量,或纹波)。目前有许多不同的滤波电路,主要利用两种不同元件来达到滤波效果,这两种元件是电容器和电感。电容器的滤波效果与它的电容量和容抗有关。电容器越大,滤波效果越好。电感线圈的滤波效果与它的电感量和感抗有关。与电容一样.电抗和电感越大,滤波效果就越好。
最简单可行的滤波电源采用一个电容器,如图所示。在图中我们发现在输入回路每半波内RL两端均有波形输出。图 (b)给出了未加滤波器的整流电路输出波形。若将电容C1接于整流电路的输出端.它可以充电到输入电压峰值。如图所示,此时Dl和D2的阴极为负,呈现反偏。除了本身的泄漏和RL外电容器再无放电途径。所以C1贮存了大量电荷,而D1和D2处于截止状态。由于电容器向RL放电.它的电压波形呈下降趋势。当RL两端电压下降时,D1和D2开始导电,C1开始再充电。如图所示,在整流器没有输出电流期间,C1损失的少量电荷可在再充电时得到补充。这样滤波电容器C1两端电压大体总保持在输入电压的峰值左右。任何滤波系统的目的都是保持这种电压,以保证在二极管截止时不会放电。当然这是不可能的,因为滤波器输出总有一定波动或纹波,此波动或纹波有时仅为几毫伏。
输出电压的波动或波纹的大小与电容器电容量的大小和负荷有关。如果RL数值小,在二极管不导通期间,电容器的放电电流很大。这样C1容量必须很大才能保证C1为负荷提供运行电流,而放电量不超过几毫伏。同样C1容量必须足够大,才可以保证在D1和D2不导通期间为负载提供运行电流。如果C1容量太小,它在D1和D2不导通期间C1放电量很大.会增大输出电压的纹波。

 

 

 

 

 

 

  • 关键词 110kV 电网 计算机
  • 上一篇:可编程逻辑控制器的设计
  • 下一篇:无线通信中微波/射频滤波器的小型化设计
  • 暂无购买记录

    暂时没有评论

    真实

    多重认证,精挑细选的优质资源 优质老师。

    安全

    诚实交易,诚信为本。

    保密

    所有交易信息,都为您保密。

    专业

    10年专业经验,10年来帮助无数学子。