论文总字数：20453字

摘 要

电力系统对于国民经济是重要能源部门，变电所的设计是电力工业建设中不可或缺的一个项目。变电所设计工作具有复杂性、耗时长的特点，同时其内容多、范围广、逻辑性强，要求设计者有较高的专业水平，并熟悉各种设计规程和设计原理。为减轻工程设计人员的负担，缩短设计周期，设计变电所计算机辅助设计系统。

通过合理使用该系统用户可以方便地构建电力系统网络，输入网络参数，任意指定短路地点和短路类型，进行短路电流计算，完成变电所电气一次部分的设计。包括：主布线的设计，主变压器，选择的选择和高压断路器，隔离开关，负载开关，保险丝，母线，限流电抗器，绝缘子，套管和变压器的验证。

变电所设计的重点在于根据待设变电所的要求选择其中的电气设备，而正确选择电气设备的核心即在于求解电力系统的短路电流。长久以来，国内都是采用传统的运算曲线法进行短路电流的计算的，这一方法在之前装机容量较小、电压等级较低和对电力系统要求不高时被普遍运用，在如今大电网、超高压、远距离、高度自动化的电网特点之下已显示出其局限性。

本次设计为了完善对变电所的设计，分多个模块讨论了每一步设计步骤。在基于Excel和Visio软件对变电所进行程序设计与开发，并我的主要分工是对于主接线的绘制和图形建模模块进行设计，最终运行结果表明该软件计算精确，人机交互友好，计算效率较高，具有一定的实用价值。

关键词：变电所设计；计算机辅助程序设计；短路电流计算；主接线的绘制

Development of Substation Design Program based on Excel and Visio--main wire connection drawing and graphics modeling modul

Abstract

Electric power system is an important energy sector for national economy. The design of substation is an indispensable item in the construction of electric power industry. The design of substation has the characteristics of complexity and time-consuming. At the same time, it has many contents, wide scope and strong logic. It requires designers to have high professional level, and to be familiar with all kinds of design rules and principles. In order to lighten the burden of engineering designers and shorten the design cycle, a substation computer aided design system is designed.

Through reasonable use of the system users can easily construct the power system network, input network parameters, designate any short circuit location and short circuit type, calculate the short circuit current, and complete the design of the primary electric part of the substation. It includes: automatic design of main wiring, selection of main transformer, selection and verification of high voltage circuit breaker, disconnector, load switch, fuse, bus, current limiting reactor, insulator, bushing and transformer.

The focus of substation design is to select electrical equipment according to the requirements of substation to be set up, and the core of correctly selecting electrical equipment is to solve the short circuit current of power system. For a long time, the traditional calculation curve method has been used to calculate the short-circuit current in China. This method has been widely used in the large power grid today when the installed capacity is small, the voltage level is low, and the requirement for the power system is not high. Ultra-high voltage, long-distance, highly automated grid characteristics have shown its limitations.

In order to perfect the design of substation, the design steps of each step are discussed in several modules. The program design and development of substation based on Excel and Visio software, and my main division of labor is to draw the main wiring and graphic modeling module design, the final running results show that the software is accurate calculation, human-computer interaction friendly, The calculation efficiency is high and has certain practical value.

Key words: substation design; computer aided system design; short circuit current calculation; drawing of main wiring

目 录

摘 要........................................................................................................................................................................... I

Abstract...................................................................................................................................................................................................................................II

第一章 引言 1

1.1 变电所设计的意义与要求 1

1.2 变电所设计的发展趋势 1

1.3 变电所计算机辅助系统介绍 2

第二章 变电所各模块计算机程序的开发 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 3

2.2.3 主变压器选择模块 4

2.2.4 电气主接线的模块设计 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 构建电力网络参数 5

3.1电力系统网的节点方程 5

3.2电力系统网的节点导纳矩阵 6

第四章 主接线设计 8

4.1主接线基本接线形式及其优缺点 8

4.2 电气主接线方式的设计及确定 9

第五章 短路电流的计算 11

5.1 短路电流的危害 11

5.2 短路电流计算的一般规定 11

5.3 短路电流计算机算法应用 13

5.3.1 短路电流计算简述 13

5.3.2 短路电流运算曲线 13

5.3.3 短路电流运算曲线数字化 14

5.3.4 样条插值法 15

第六章 Visio与Excel的实际应用 17

6.1 Visio在论文中的应用 17

6.1.1 Visio电气主接线图主体部分介绍 17

6.1.2 Visio绘制与写入数据步骤介绍 17

6.1.3 Visio电站主接线图的成品 21

6.2 Excel在论文中的使用 24

第七章 总结与思考 26

致 谢 27

参考文献 28

第一章 引言

本章简要介绍变电所的作用功能与如今发展情况，以及对变电所计算机辅助系统作简要说明。同时介绍现阶段我国电力工业的发展概况与对未来的发展展望。

1.1 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。发电厂生产电能，变电所升降压和输配线路传输电能与用户侧用电设备使用电能组成了整个电力系统，发电厂是通过发电机组将化学能、热能或太阳能转换成电能并向外输送的工厂。承担着电厂与用户间的电压变化功能的则是变电站，它可以起到升压或者降压，并按照负荷情况合理配置各区域电能情况。通常，变电站可分为毂变电站，中间站，区域变电站，和根据在所述变电站位于系统中的状态终端站。本次设计是设计一个通过计算机选择电气设备的辅助系统。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：

• 1. 力求减小投资成本
  2. 降低运行费用与维护费用
  3. 元器件使用数量最小化
  4. 尽可能追求紧凑的设备布局
  5. 最大化降低对环境的影响
  6. 确保对人身安全的保护

在变电所辅助系统的设计中，既需要确保满足以上国家标准，也应力求对资源利用的最大化，且尽可能得将变电所对周边环境的污染与噪声干扰降低到最小。同时，在满足国家要求的供电质量与安全的前提下，还需考虑变电站在日后工作中的升级与改造的要求。

1.2 变电所设计的发展趋势

随着经济的发展与科学技术的飞跃，电力行业日新月异，对变电站也提出了更高的要求，变电站的设计有了新的发展方向。一方面，技术先进的电气设备运用越来越广泛。随着绝缘性能好、电负性高的六氟化硫气体的广泛使用和相关设备价格的逐渐降低，气体绝缘组合电器(GIS)的电压等级和负荷容量不断升高，性能也不断完善。另一方面，国内外都将变电站综合自动化系统的研发作为电力建设的核心任务，特别是在变电站设计的过程中，计算机辅助系统将大大提高工作效率。

综合考虑变电站的发展趋势，可以预见现代变电站的设计需要同时考虑以下特点：

1. 变电站数量随用电量的增加而增多，其供电范围将逐渐减小。因此变电站占用空间会受到限制，规模趋于小型化，布局需要更加合理，对资源的利用达到最大化。
2. 不断改进的电气设备，同样也要求变电站的不断升级，在设计变电站时需使用计算机辅助程序综合考虑设计效率与变电站质量。

1.3 变电所计算机辅助系统介绍

变电站的计算机辅助系统通过现代计算机技术将设计变电站的流程划分为多个模块，利用计算机高效的计算效率在各模块中迅速又准确得选择能运用于各个电压等级的变电所一次设备，减轻工程设计人员的负担，减少设计周期。用户只需在原始数据模块将需设计的变电站与母线数据输入系统即可在已存数据库中初选变压器的数量与型号；进而可以绘制出等值电路图，通过网络参数模块构建节点导纳矩阵，计算系统的短路电流。在电气设备选择模块中，先通过正常工作条件选择变电所中的一次设备，再根据短路情况进行动稳定与热稳定校验，如果校验合格，则输出筛选出的设备，确认在变电所设计中可以采用的电气设备;否则提示重新选择设备。

第二章 变电所各模块计算机程序的开发

2.1概述

电能在经济发展的过程中是极其重要的能源，而变电所的设计是传输电能的核心。变电所设计复杂、耗时；内容多、范围广、逻辑性强。设计变电所的工程人员需掌握丰富的专业知识，且熟悉设计的规程及其原理。同时，为了减轻设计人员的工作量，减少设计耗时，国内外从业者设计了多种多样的变电所计算机程序。

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