基于MATLAB的发电厂短路计算与分析开题报告

 2022-09-22 14:35:25

1. 研究目的与意义

短路电流计算在电力系统是电气设备选型,继电保护整定,事故分析的基础,发电厂厂用电系统短路电流的计算是电力系统工作人员的本职工作,对各种高压、低压厂用电系统短路电流计算一定要掌握。

MATLAB是一种面向科学与工程计算的高级语言,它集科学计算、自动控制、信号处理、神经网络和图像处理等学科的功能于一体,是一个高度集成的系统。MATLAB提供一个用来对动态系统建模、仿真和分析的软件包,它支持线性和非线性系统,能够在连续时间域、离散时间域或两者混合的时间域里进行建模。

短路过程是一种暂态过程,由于暂态过程比较短暂,为了便于观察分析短路过程中电流、电压波形的情况,运用MATLAB对电力系统短路故障进行仿真,可以对其暂态过程进行分析,从而在一个较为安全可靠的环境下完成对发电厂的短路计算,并为电厂各元件设备的选型和继电保护的选择提供极为可靠的技术支持。

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2. 课题关键问题和重难点

该课题的关键点在于简化在纸张上的大量计算,在构建模型后如何将显示出来的图像解析成具体的数据。一些小机组的发电厂系统,元件少,构成简单,短路计算的计算量小,计算难度不大,利用Matlab软件反而会使计算复杂化,耗费更多的时间。中大型发电厂的机组容量大,其中的元件多而且复杂,所需满足的条件也比较多,如果进行纸张上的计算会比较困难,所需时间较长,而且容易出现一些细小的计算误差,从而影响到最终的结果。如果利用软件构建模型进行计算,会相对而言简单一些,省略了大量的中间计算过程,只需要关注输入和输出,对输出的图像数据进行处理就可以得到最终结果,而且精度也要高不少。

而难点就在于对输出数据的处理,Matlab软件的输出很多情况是图像,如何通过图像得到所需数据是解决该课题的重点和难点。

3. 国内外研究现状(文献综述)

短路计算是电力系统最常用的计算之一。不论选择、校验电气设备的性能, 还是继电保护装置的整定计算, 都需要进行短路计算。采用面向对象的VB 语言实现短路计算, 使得工程技术人员得到短路计算结果更准确, 方便。[1]

正确的继电保护定值是防止事故发生和扩大的基础, 人工计算继电保护定值虽然可信度高, 但计算工作是非常繁重复杂的。目前, 国内在输电线路整定计算软件的研究开发方面做了许多工作, 并取得了可喜成绩。但发电厂短路电流及主设备保护整定计算工作, 大都还采用人工进行手算, 这显然与当今计算机技术迅猛发展的时代不相适应。电厂短路电流及继电保护整定计算系统是为减轻发电厂的继电保护整定工作人员的劳动强度而设计开发的, 它应用计算机技术, 使原本枯燥的短路电流计算和保护整定计算变得形象具体, 有利于提高整定人员的工作效率。[2]

对火力发电厂进行建模,得出短路电流计算的计算机算法;利用C#编程开发出一个界面友好,具有数据导入和导出模块,能够对各种常见结构的火力发电厂的各个短路故障点发生短路后的短路电流进行计算的软件。经与专业短路计算软件作数据比较,短路电流周期分量、非周期分量、热效应计算结果均实现了较好的匹配,计算误差基本在5%以内。同时,本软件具有操作简便,执行效率高,应用性强的特点,可应用于常见接线形式火力发电厂设计中。[3]

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4. 研究方案

首先,对给出的发电厂主系统进行定量分析,利用在电力系统分析、发电厂电气部分和继电保护课堂上所学的知识在纸上先进行短路计算;

然后利用系统设计图和具体数据在Matlab软件上进行绘制仿真;

再根据各种短路情况输出具体数值,将该数值和之前计算的数值进行对比,看是否在允许误差范围内。是则仿真成功,若不是,则寻找问题所在,重新模拟一次。

5. 工作计划

第1周:查找资料。

第2周:阅读理解资料,完成资料翻译。

第3周:新知识学习,对系统图的分析、短路情况和种类以及如何计算短路电流要有一定的了解并进行一定的概括和综述,了解目前科学家和学者对发电厂短路计算方法有那些研究和解决办法,以及如何用MATLAB仿真工具进行仿真。

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