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摘要：在工程電氣設(shè)計領(lǐng)域中，電力系統(tǒng)的設(shè)備選型計算、校驗計算無疑是最復(fù)雜和最煩瑣的一件工作。問題復(fù)雜性在于電力系統(tǒng)運行的可靠性要求，必須將所有設(shè)備：如高壓、低壓配電設(shè)備、變電、輸電線纜等設(shè)備全部計算選型校驗，要考慮各種運行狀態(tài)下的設(shè)備安全可靠運行，短路時可靠動作。由于設(shè)備多、回路多、系統(tǒng)復(fù)雜、校驗項目多，造成了工作煩瑣。目前國內(nèi)尚無模擬電氣工程師思路進(jìn)行自動選型、校驗計算的軟件，以代替部分工作，把電氣工程師真正從煩瑣的計算和繪圖中解放出來。我公司最新科研成果------供配電系統(tǒng)集成設(shè)計軟件正好填補了這一空白。
關(guān)鍵詞：集成設(shè)計選型校驗系統(tǒng)模型
pivotalwords:integrateddesign,selectandverifyequipmenttype、constitutepowersystemmodel
在工程電氣設(shè)計領(lǐng)域中，電力系統(tǒng)的設(shè)備選型計算、校驗計算無疑是最復(fù)雜和最煩瑣的一件工作。問題復(fù)雜性在于電力系統(tǒng)運行的可靠性要求，必須將所有設(shè)備：如高壓、低壓配電設(shè)備、變電、輸電線纜等設(shè)備全部計算選型校驗，要考慮各種運行狀態(tài)下的設(shè)備安全可靠運行，短路時可靠動作。由于設(shè)備多、回路多、系統(tǒng)復(fù)雜、校驗項目多，造成了工作煩瑣。目前國內(nèi)尚無模擬電氣工程師思路進(jìn)行自動選型、校驗計算的軟件，以代替部分工作，把電氣工程師真正從煩瑣的計算和繪圖中解放出來。我公司最新科研成果------供配電系統(tǒng)集成設(shè)計軟件正好填補了這一空白。
很多設(shè)計院在一個工程的協(xié)同設(shè)計過程中都采用了一種選型方案，比如高壓配電柜選用kyn28，低壓柜采用抽屜式mns，主斷路器采用cm1，電纜采用vv系列，等等，這個選型方案在同一工程中都是相同的。也可以應(yīng)用到下一個工程中。
用電需求定義
水、暖、工藝等上行專業(yè)提供的用電需求,主要內(nèi)容是用電設(shè)備的編號，設(shè)備名稱，安裝位置，額定電壓，負(fù)荷等級，場所屬性，負(fù)荷性質(zhì)等對電氣設(shè)計的要求。
現(xiàn)在隨著計算機普及，很多設(shè)計院已經(jīng)使用excel互提資料。
負(fù)荷分配
確定配電設(shè)備(配電箱、盤、柜)的位置，把每一個負(fù)荷分配到配電設(shè)備上。
負(fù)荷計算
變配電中心對分配電中心供電。對變配電中心的所有設(shè)備包括母線、高壓電纜、高壓柜、低壓柜、低壓抽屜組件、低壓出線等進(jìn)行選型。
本軟件設(shè)計宗旨和最終目標(biāo)就是要實現(xiàn)電氣設(shè)計的目標(biāo)。即繪制出符合要求的圖紙。而繪制圖紙前就必須建立供配電系統(tǒng)。此前的設(shè)計軟件都沒有提出過集成設(shè)計的概念。
4.1所謂集成設(shè)計，就是面向供配電系統(tǒng)整體的電氣設(shè)計，他包括了統(tǒng)一規(guī)定初步選型，用電需求表定義，用電負(fù)荷的分配，負(fù)荷計算、選型計算、短路計算、校驗計算等一系列綜合復(fù)雜的設(shè)計過程。它可以建立供配電系統(tǒng)模型，并能詳細(xì)的列出模型上每個供配電-輸電-用電設(shè)備的工作(運行)屬性、短路屬性、電氣屬性。
任何一個供配電-輸電-用電設(shè)備都有三種屬性，工作屬性、短路屬性、電氣屬性。
工作屬性是指當(dāng)前選定的設(shè)備的工作電流、設(shè)備容量、工作電壓、功率因數(shù)等情況。短路屬性是指當(dāng)前選定設(shè)備的短路阻抗、短路電流等情況。電氣屬性是該設(shè)備的出廠銘牌的電氣型號規(guī)格和電氣技術(shù)參數(shù)等。
電力系統(tǒng)中最常用的電氣連接關(guān)系就是串聯(lián)和并聯(lián)。所有的復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)最后都可以看成是電氣設(shè)備串聯(lián)和并聯(lián)不斷組合搭建成的。從下圖中可以看出，樹節(jié)點上從左到右的組件名稱關(guān)系就組成一個串聯(lián)的電路：低壓配電室(電源)à電纜à負(fù)荷開關(guān)à變壓器à母線à進(jìn)線柜……..
從“3母線”節(jié)點下面所接的“3母線à抽屜柜2à抽屜柜3à抽屜柜4à抽屜柜5”是母線并聯(lián)所連的若干個抽屜柜。
這樣搭建成的系統(tǒng)模型，具有形象直觀、搭建簡單、組織嚴(yán)密等特點。完全可以實現(xiàn)變配電所系統(tǒng)設(shè)計的所有功能。附圖1對應(yīng)的供配電系統(tǒng)如附圖2所示。
4.3系統(tǒng)模型的功能
立系統(tǒng)模型是從工程中的配電中心(配電間、配電室)建立。
統(tǒng)模型可以對用電需求進(jìn)行統(tǒng)一分配。確定所有用電設(shè)備的電源位置
4、系統(tǒng)模型可以對每個設(shè)備都能進(jìn)行負(fù)荷計算。統(tǒng)計總負(fù)荷
5、系統(tǒng)模型可以對電源進(jìn)行全廠負(fù)荷統(tǒng)計，和無功補償計算
6、系統(tǒng)模型可以進(jìn)行短路計算。短路計算包括無限大容量系統(tǒng)和有源系統(tǒng)的短路計算。搭建的任何模型都可以自動進(jìn)行計算。短路阻抗數(shù)據(jù)庫可以擴充。
統(tǒng)模型可以直觀的看到配電中心內(nèi)配電系統(tǒng)上任何一個設(shè)備目前的工作電流，短路點短路電流以及設(shè)備技術(shù)參數(shù)情況。
10.可以自動輸出高低壓系統(tǒng)圖，主接線圖，設(shè)備材料表，電纜清冊，計算書，和抽屜柜排列圖等一系列圖紙。完成輔助設(shè)計全過程。
軟件實現(xiàn)過程實際上就是對電氣工程師設(shè)計過程的模擬和抽象。該流程深入體現(xiàn)了第三節(jié)所述的電氣設(shè)計的全過程，模擬設(shè)計思路進(jìn)行電氣輔助設(shè)計。
壓器選型:負(fù)荷分配->負(fù)荷計算->選型
電壓損失計算
4、熱穩(wěn)定效驗
電纜導(dǎo)線選型
負(fù)荷計算->按正常工作電流選型
1、效驗電壓損失：
2、效驗經(jīng)濟(jì)電流密度：
3、效驗熱穩(wěn)定
4、效驗過載保護(hù)
集成設(shè)計提供了很多常用供配電設(shè)備的選型，校驗計算方法。用戶可以采用某種方法進(jìn)行校驗，也可以都采用，根據(jù)需要進(jìn)行校驗。非常靈活。
集成設(shè)計是面對電氣設(shè)備的cad電氣設(shè)計軟件，不象以前那樣需要一點點繪制圖塊，復(fù)制粘貼，電氣工程師考慮的只有電氣設(shè)計需要考慮內(nèi)容，其他有關(guān)繪圖的命令和操作和任何線條圖元，一概不需要考慮。這才是真正意義上的電氣設(shè)計專家系統(tǒng)。
集成設(shè)計完全參考最新版的電氣規(guī)范、設(shè)計手冊、統(tǒng)一技術(shù)措施和強制性條文以及最新版電氣設(shè)備手冊。緊跟時代步伐。
三、結(jié)論
變配電所的負(fù)荷計算、短路計算、選型、校驗計算是電氣設(shè)計中最復(fù)雜的內(nèi)容之一。我們應(yīng)用cam/cad軟件輔助設(shè)計實現(xiàn)這一專家系統(tǒng)，是電氣設(shè)計行業(yè)一次最初步的嘗試，具有重要的歷史意義和廣闊的實用價值。意味著國內(nèi)電氣設(shè)計cad將突破原來偏重于繪圖，而輕輔助設(shè)計的趨向，向著更加智能化的電氣設(shè)計專家系統(tǒng)邁出了可喜的一步。
參考書目：
《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》第二版，中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計院等編水利電力出版社
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