电力系统模拟毕业设计.docx
- 文档编号:2828582
- 上传时间:2023-05-04
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:28.57KB
电力系统模拟毕业设计.docx
《电力系统模拟毕业设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电力系统模拟毕业设计.docx(18页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
电力系统模拟毕业设计
电力系统模拟毕业设计
电力系统模拟毕业设计山东科技大学学士论文摘要摘要设计一个企业供电系统,包括了系统的接线方式及运行方式,通过计算短路电流选择变压器、断路器、开关设备、互感器、避雷器等电气设备。
完成选型和确定系统电气主接线后绘制整个系统的相关图纸。
以“组态王”软件作为开发平台,实现对系统的模拟仿真。
具有模拟显示系统运行参数,友好的人机界面,监视系统运行情况,报表和趋势曲线等功能。
对系统的模拟仿真为本人设计专题。
关键词:
短路电流计算设备选择电气主接线组态王模拟仿真监视运行ABSTRACTDesignabusinessenterprisepowersupplysystem,includedtheconnectofsystemlinemethodandthewayofcirculate,transformer,chopper,switchequipmentsoftheelectriccurrentchoice,witheachotherfeelingmachine,lightningarresteretc.electricityequipmentsbycomputeshort-circuit.Thecompletiondrawstherelateddiagrampaperofthewholesystemafterchoosethetypeandtheassurancethesystemelectricitythelordconnectline.Establishedananalogoussystemusing“KINGVIEW“softwarefordevelopingterrace.Havethefunctionofimitatethemanifestationsystemmovementparameter,amityofman-machineinterface,keepwatchonthefunctionssuchascircumstance,statementandtrendcurveetc.ofthesystemmovement.Imitatetotheemulationofsystemreallyismydesignspecialsubject.Keyword:
Theshort-circuitelectriccurrentcomputeTheequipmentschooseTheelectricitylordconnectslineKINGVIEWTheemulationimitatesreallyThesurveillancecirculate前言本课题是机械厂总降压变电所的设计,以某机械厂的35kv供电原始资料为基础进行短路电流计算,完成供配电总体方案设计,以计算结果来选择适当的主变压器型式、容量及台数并进行主要电气设备选择与校验。
全文分为七部分:
第一部分是绪论;第二部分是所设计的系统的具体情况;第三部分为模拟系统的建立以及相关功能的实现步骤;第四部分结束语;第五部分参考资料;第六部分附录,包括中英文资料和原始资料总图。
在设计的过程中李老师一直给我们耐心的帮助和指导,并提出了许多宝贵的建议。
还有很多热心的同学,为我顺利完成设计课题提供了各个方面的帮助。
在此我对他们表示衷心的感谢。
山东科技大学学士论文目录目录1.绪论…………………………………………………………11.1设计目的和要求………………………………………………………11.2设计内容……………………………………………………………12.供电系统的建立…………………………………………………22.135KV侧设备选择情况…………………………………………………22.210KV侧设备选择情况…………………………………………………62.3380V侧设备选择情况…………………………………………………93.模拟系统的建立……………………………………………113.1组态王简介…………………………………………………………113.2仿真系统设计思想及流程图…………………………………………173.3系统设计的具体实现………………………………………………193.4系统调试………………………………………………………………584.总结…………………………………………………………59参考文献………………………………………………………60致谢…………………………………………………………61山东科技大学学士论文绪论1绪论1.1设计目的和要求设计目的:
应用所学过的理论知识并结合某工厂供电的实际情况来设计供电系统,并采用“组态王软件”对系统运行状态进行模拟仿真从而实现工厂供电的安全、可靠、优质、经济基本要求。
并通过设计验证所学理论,培养设、计算、绘图、编制技术等方面的能力及解决实际工程问题的能力。
设计要求:
掌握企业供配电的设计方法;增强对变电所接线方式、运行方式的理解及短路电流计算及分析能力;培养从事专业设计与应用的兴趣;学会和掌握设计、计算和供电设备的合理选用掌握实际设计的能力和设备选型的本领;通过“组态王”软件,设计一个输变电的模拟系统。
1.2设计内容设计专题:
以“组态王”软件作为开发平台,实现对系统的仿真。
设计步骤:
(1)对“组态王”软件功能的学习。
(2)相关变量的定义。
(3)系统主界面的设计。
(4)电气主接线的绘制。
(5)设备型号及参数的数据库调用功能的实现。
(6)趋势曲线功能的实现。
(7)报警窗口的创建及报警功能实现。
(8)报表系统的建立。
69山东科技大学学士论文供电系统的建立2供电系统的建立2.135KV侧设备选择情况相关短路电流的计算与设备选择不是本人专题,由同组成员完成,在这里仅将选择结果列举出来,对以后的仿真做参考数据用,不对计算过程进行说明。
2.1.1主变压器的选择选择主变压器台数时应考虑下列原则:
(1)、应满足用电负荷对供电可靠性的要求;
(2)、对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所,可考虑采用两台变压器;(3)、在确定变电所主变压器台数时,应适当考虑负荷的发展,留有一定的余地。
表2.1主变压器参数经过小组成员的计算,决定选两台型低损耗配电变压器。
主变压器的联结组均采用。
型号额定容量(kvA)额定电压(kv)阻抗电压(﹪)损耗空载电流(﹪)额定电流高压低压空载短路高压低压SL7-2000/3520003510.56.53400198002.532.99183.3SL7-1600/3516003510.56.52900165002.526.39146.62.1.2主接线的选择电气主接线的设计原则如下:
1、考虑变电所在电力系统中的地位和作用;2、考虑近期和远期的发展规模;3、考虑负荷的重要性分级和出线回数有多少对主接线的影响;4、考虑主变台数对主接线的影响;5、考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。
对电气主接线的基本要求,概括的说包括可靠性、灵活性、和经济性三各方面。
变电站电气主接线图见附录2.1.3高压断路器的选择表2.2高压断路器参数选择型号为的断路器。
设备参数见下表:
类型额定电压/kV额定电流/A开断电流/kA断流容量/MVA动稳定电流峰值/kA热稳定电流/kA固有分闸时间/s合闸时间/s配用操动机构型号少油户外35100016.510004516.5(4s)0.060.4CT2-XG2.1.4高压隔离开关的选择表2.3高压隔离开关参数选择型号为的隔离开关。
设备参数见下表:
型号额定电压/kV额定电流/A极限通过电流峰值/kA热稳定电流/kA354005214(5s)2.1.5电压互感器的选择表2.4电压互感器参数选择型号为的电压互感器。
设备参数见下表:
型号额定电压比频率/Hz额定二次负荷/VA最大负荷/VA绝缘水平/KA0.5级1级3级35/0.15010015025050035/95/2002.1.6电流互感器的选择选择型号为的电流互感器,设备参数见下表:
电流互感器的主要技术参数型号额定电压/kV额定电流/kA额定二次输出/VA额定短时热电流(1s)/kA额定动稳定电流/kA一次二次0.20.533515052540501230表2.5电流互感器参数2.1.7避雷器的选择表2.6避雷器参数选择型号为的氧化锌避雷器,设备参数见下表:
型号额定电压/kV灭弧电压/kV工频放电电压/kV冲击放电电压/kV10/20μs5kA冲击电流残压/kV(峰值)35412.210KV侧设备选择同上节,相关短路电流的计算与设备选择不是本人专题,由同组成员完成,在这里仅将选择结果列举出来,对以后的仿真做参考数据用,不对计算过程进行说明。
2.2.1车间变压器的选择经小组成员计算与选择,各个车间主变压器的参数见下表:
表2.7车间主变压器参数型号额定容量/KVA损耗短路阻抗%空载电流%重量外形尺寸/mm空载损耗/kw负载损耗/kw器身油重总重长宽高S9-400/104000.84.341.0980280151015108901495S9-630/106301.26.24.50.91401410218516708451613S9-800/108001.47.54.50.8166545025501980110520202.2.2高压断路器的选择选择SN10-10I/630型高压少油断路器其主要技术参数如表:
表2.8高压断路器参数序号名称参数1额定电压/KV102额定频率/Hz503额定电流/A6304额定短路开断电流/KA165额定断流容量/MVA3006极限通过电流峰值/KA407热稳定电流/KA16(2S)8固有分闸时间/S(不大于)0.069合闸时间/S(不大于)0.22.2.3高压隔离开关的选择选择型高压隔离开关,其主要技术参数如下表:
表2.9高压隔离开关参数序号名称参数1额定电压(KV)102额定电流(A)2003动稳定电流峰值(KA)25.544S热稳定电流(KA)10(5s)2.2.4高压熔断器的选择选择RN2-10型高压熔断器,其主要技术参数如下表:
表2.10高压熔断器参数序号名称参数1额定电压(KV)102额定电流(A)0.53熔体电流(A)25.54断流容量(MVA)上限10005断流能力(KA)502.2.5电流互感器的选择选择LQJ-10型高压电流互感器,其主要技术参数如下表:
表2.11电流互感器参数序号名称参数1额定电压(KV)102额定电流(A)100/531s热稳定倍数904动稳定倍数2252.2.6电压互感器的选择选择JDZJ-10型高压电压互感器,其主要技术参数如下表:
表2.12电压互感器参数额定电压/V额定容量/VA最大容量/VA联结组一次二次辅助0.5级1级3级300I/I/I-12-12100/340601502.2.7避雷器的选择选择额定电压为10KV的FS4-10型避雷器,由于各个车间公用一条母线所以公用两个FS4-10型避雷器即可。
2.3380V侧设备的选择同上节,相关短路电流的计算与设备选择不是本人专题,由同组成员完成,在这里仅将选择结果列举出来,对以后的仿真做参考数据用,不对计算过程进行说明。
2.3.1低压断路器的选择表2.13低压断路器参数选择DW15-1500/3电动型低压万能式断路器其主要额定技术参数如下表:
序号名称参数1脱扣器额定电流(A)15002长延时动作整定电流(A)1050~15003短延时动作整定电流(A)4500~150004瞬时动作整定电流(A)15000~200002.3.2低压熔断器式刀开关的选择选择HR5-630型,其主要技术参数如下表:
表2.14低压熔断开关参数序号名称参数1额定电压(V)3802额定电流(A)6303分段电流能力(A)37804额定熔断短路电流(A)500005熔体额定电流(A)6302.3.3低压电流互感器的选择选择LMZJ1-0.5型低压电流互感器,其主要技术参数如下表:
表2.15低压电流互感器参数序号名称参数1额定电压(V)5002额定电流(A)1500/531s热稳定倍数504动稳定倍数127.6山东科技大学学士论文模拟系统的建立3.模拟系统的建立3.1“组态王”简介3.1.1关于组态王组态王是北京亚控公司设计开发的一款通用组态软件,适用于电力、制冷、化工、机械制造、交通管理等多种工程领域。
本设计使用的是组态王6.5版本。
组态软件是有专业性的。
一种组态软件只能适合某种领域的应用。
组态的概念最早出现在工业计算机控制中。
如DCS(集散控制系统)组态,PLC(可编程控制器)梯形图组态。
人机界面生成软件就叫工控组态软件。
其实在其他行业也有组态的概念,人们只是不这么叫而已。
如AutoCAD,PhotoShop,办公软件(PowerPoint)都存在相似的操作,即用软件提供的工具来形成自己的作品,并以数据文件保存作品,而不是执行程序。
组态形成的数据只有其制造工具或其他专用工具才能识别。
但是不同之处在于,工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的。
组态工具的解释引擎,要根据这些组态结果实时运行。
从表面上看,组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务。
虽然说组态就是不需要编写程序就能完成特定的应用。
但是为了提供一些灵活性,组态软件也提供了编程手段,一般都是内置编译系统,提供类BASIC语言,有的甚至支持VB。
3.1.2组态王的功能1使用清晰准确的画面描述工业控制现场2使用图形化的控制按钮实现单任务和多任务3设计复杂的动画显示现场的操作状态和数据4显示生产过程的文字信息和图形信息5为任何现场画面指定键盘命令6监控和记录所有报警信息7显示实时趋势曲线和历史趋势曲线8使用多样而灵活的方式查询历史数据9时间驱动和事件驱动的报表的打印10设计多级安全控制和访问权限3.1.3组态王的构成“组态王”软件包由工程管理器(组态王)、工程浏览器(TouchExplorer)、画面运行系统(TouchVew)、信息窗口等四部分组成。
其中,工程管理器用于新建工程、工程管理等。
工程浏览器内嵌画面开发系统,即组态王开发系统。
工程浏览器(TouchExplorer)和画面运行系统(TouchVew)是各自独立的Windows应用程序,均可单独使用;两者又相互依存,在工程浏览器的画面开发系统中设计开发的画面应用程序必须在画面运行系统(TouchVew)运行环境中才能运行。
3.1.3.1工程管理器工程管理器主要用于“组态王”工程的管理,如新建工程、搜索工程、工程的备份、工程的恢复、工程的导入/导出、定义工程的属性等。
工程管理器的具体界面见下图。
图3.1工程管理器界面3.1.3.2工程浏览器工程浏览器是组态王的一个重要组成部分,它将图形画面、命令语言、设备驱动程序、配方、报警、网络等工程元素集中管理,工程人员可以一目了然地查看工程的各个组成部分。
工程浏览器简便易学,操作界面和Windows中的资源管理器非常类似,为工程的管理提供了方便高效的手段。
组态王开发系统内嵌于组态王工程浏览器,又称为画面开发系统,是应用程序的集成开发环境,工程人员在这个环境里进行系统开发。
效果图见下页。
图3.2工程浏览器界面工程浏览器左侧是“工程目录显示区”,主要展示工程的各个组成部分。
主要包括“系统”,“变量”和“站点”三部分,这三部分的切换是通过工程浏览器最左侧的Tab标签实现的。
右侧是“目录内容显示区”,将显示每个工程组成部分的详细内容,同时对工程提供必要的编辑修改功能。
用户在工程浏览器左边窗口的“画面”节点右键单击,选择“切换到Make”菜单命令;或者选中画面节点后,在工程浏览器右边窗口任意地方右键单击,选择“切换到Make”菜单命令;还可以选中所要编辑的画面双击,即可进入开发系统3.1.3.3组态王的开发系统进入组态王开发系统后,就可以为每个工程建立数目不限的画面,在每个画面上生成互相关联的静态或动态图形对象。
这些画面都是由“组态王”提供的类型丰富的图形对象组成的。
系统为用户提供了矩形(圆角矩形)、直线、椭圆(圆)、扇形(圆弧)、点位图、多边形(多边线)、文本等基本图形对象,及按钮、趋势曲线窗口、报警窗口、报表等复杂的图形对象。
提供了对图形对象在窗口内任意移动、缩放、改变形状、复制、删除、对齐等编辑操作,全面支持键盘、鼠标绘图,并可提供对图形对象的颜色、线型、填充属性进行改变的操作工具。
“组态王”采用面向对象的编程技术,使用户可以方便地建立画面的图形界面。
用户构图时可以像搭积木那样利用系统提供的图形对象完成画面的生成。
同时支持画面之间的图形对象拷贝,可重复使用以前的开发结果。
图3.3开发系统界面3.1.3.4画面运行系统TOUCHVEWTOUCHVEW是组态王软件的实时运行环境,用于显示画面开发系统中建立的动画图形画面,并负责数据库与I/O服务程序(数据采集组件)的数据交换。
它通过实时数据库管理从一组工业控制对象采集到的各种数据,并把数据的变化用动画的方式形象地表示出来,同时完成报警、历史记录、趋势曲线等监视功能,并可生成历史数据文件。
启动“组态王“的画面运行系统TouchVew,其运行环境如下图所示图3.4系统运行画面3.1.3.5组态王信息窗口组态王信息窗口“是通用程序,用来记录、显“组态王信息窗口”是一个独立的Windows应示组态王开发和运行系统在运行时的状态信息。
信息窗口中显示的信息可以作为一个文件存于指定的目录中或是用打印机打印出来,供用户查阅。
当工程浏览器、TouchVew、I/O设备等启动时,一般会自动启动信息窗口。
效果图见下页。
图3.5组态王信息窗口3.2仿真系统设计思想及流程图3.2.1设计思想作为一款国产软件,组态王有着完善的功能和简单易学的开发系统。
在其开发系统环境下制作的画面、报表等可以通过简单的命令语言实现复杂的功能,其开发系统语言采用C语言为基础,自己带有简单但实用的命令语言函数。
通过各种函数的调用及其简单命令语言的编写就可完成现场画面的真实再现、数据参数的直观显示。
本毕业设计课题以组态王为平台,将35KV工厂供电系统进行仿真,并实现所选择设备的型号参数的数据库查询功能、实时运行曲线、报表功能、历史报警以及友好的人机界面设计。
综合以上考虑决定在设计中采用常用的现场组态模拟方案,制作出35KV工厂供电系统的直观画面,将各个元件的参数与其画面进行关联,对于数据以实时曲线直观显示,使用户对电流、电压、有功功率、无功功率有直观的认识。
对于各种短路及其他非正常运行状况,用直观的报警提示现场监控人员或操作员。
模拟供电系统的实际运行情况。
3.2.2流程图系统运行用户登陆欢迎界面系统主界面主接线报表校验感谢报警窗曲线关于退出设备数据库实时趋势曲线历史趋势曲线图3.6设计流程图3.3系统设计的具体实现3.3.1变量的概念以及基本类型数据库是“组态王”最核心的部分。
在组态王运行时,工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上,同时工程人员在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场,所有这一切都是以实时数据库为中介环节,数据库是联系上位机和下位机的桥梁。
在数据库中存放的是变量的当前值,变量包括系统变量和用户定义的变量。
变量的集合形象地称为“数据词典”,数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。
变量的基本类型共有两类:
内存变量、I/O变量。
IO变量是指可与外部数据采集程序直接进行数据交换的变量,如下位机数据采集设备(如PLC、仪表等)或其它应用程序(如DDE、OPC服务器等)。
这种数据交换是双向的、动态的,就是说:
在“组态王”系统运行过程中,每当I/O变量的值改变时,该值就会自动写入下位机或其它应用程序;每当下位机或应用程序中的值改变时,“组态王”系统中的变量值也会自动更新。
所以,那些从下位机采集来的数据、发送给下位机的指令,比如“电流”、“电源开关”等变量,都需要设置成“I/O变量”。
内存变量是指那些不需要和其它应用程序交换数据、也不需要从下位机得到数据、只在“组态王”内需要的变量,比如计算过程的中间变量,就可以设置成“内存变量”。
由于本设计课题的局限以及条件限制,没有条件从下位机获得实时数据,也没有与其它应用程序交换数据,所以在本设计中我大都只定义了内存变量。
需要从下位机采集的数据我们利用组态王自带的虚拟PLC来实现。
3.3.2变量及变量属性的定义在工程浏览器中左边的目录树中选择“数据词典”项,右侧的内容显示区会显示当前工程中所定义的变量。
双击“新建”图标,弹出“定义变量”属性对话框。
组态王的变量属性由基本属性、报警配置、记录配置三个属性页组成。
采用这种卡片式管理方式,用户只要用鼠标单击卡片顶部的属性标签,则该属性卡片有效,用户可以定义相应的属性。
“变量属性”对话框如下所示:
图3.7变量属性定义界面这里设定的是由I/O设备采集的数据的基本属性,图中连接设备的“新连接设备”是由组态王提供的虚拟PLC。
寄存器RADOM100是随即寄存器,即从0-100随即取数的一个寄存器,以后的电流等变量的定义也是采用这个寄存器来实现的。
读写属性为“读写”既可写入也可读出,为以后的数据修改提供了条件。
图3.8变量报警属性定义在此图中,为这个变量进行了报警定义。
当实际运行是变量小于或大于设定的界限值的时候在报警窗口就会有相应的提示。
例如,这个变量定义了10为低报警的界限值,既为当变量值小于或等于10的时候就会出发低值报警;定义了5为低低报警的界限值,当小于等于5时就回触发低低值报警。
图3.9变量纪录属性定义此图中,对变量的记录和安全区进行了定义,其中选中了“数据变化记录”这项,变化灵敏度设为1,保证数据在变化度在设定的灵敏度范围以上时对数据进行记录。
若选择“不记录”,则变量的变化情况就不能反映到下文中的数据曲线和报表中。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电力系统 模拟 毕业设计
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)