[发明专利]一种水电站电气一次部分CAD系统及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及水电站设计技术领域，更具体地，涉及一种水电站电气一次部分CAD系统及其设计方法。

背景技术

在电力系统中，电气一次部分是指直接用于生产、输送和分配电能的高压电气系统，例如发电机、变压器、断路器、隔离开关、输电线路等。电气二次部分是指针对所述电气一次部分进行监测、控制、保护等操作的低压电气系统。在水电站的电气设计计算中，同样涉及电气一次部分和电气二次部分的设计、计算和分析。如图1所示，电气一次部分的设计主要包括：接入系统方式的设计及相应投资运行费用比较，电气主接线设计及相应投资运行费比较，电气设备选择，短路电流计算(包括计算电抗和短路电流)，厂变选择，防雷接地等。电气二次部分的设计主要包括：发电机、变压器及线路的控制、测量、保护及整定计算，水机自动化设计、同期系统设计、信号系统设计等。

水电站的电气一次设计是水电站设计的一个重要组成部分。传统的方法是采用静态分析、经验估算、近似设计、方案比较的框架，拟订接入系统和水电站主接线方案，进行经济技术比较；选择短路点和计算短路电流；选择、校验电气设备以及防雷接地的计算等。

起初，随着CAD技术的不断发展，国内外水电行业引进和开发了若干CAD系统应用于实际工程设计中来进一步优化设计，并取得了明显效果。在数据计算上，90％的设计计算工作量已由计算机完成，许多先进的设计单位甩掉图板而代之以计算机和相应的软件系统。但遗憾的是这些基于CAD的设计仍然缺少中小型水电站电气设计的高效和优化方法，图纸的产生仍基于点、线、面的绘制方法中；数据的处理也仍停留在数据库的建立和简单的计算上；水电站数值计算与信息管理系统的开发基本还停留在单项开发的水平上。

到了70年代，随着计算机价格大幅度的降低，CAD设计的诱人的威力，市场竞争日益激烈化，作为产品的开发和更新的第一关是如何极大的缩小设计周期、提高设计质量和设计成本，这已成为企业生存的生命线，从而引起广大企业和设计师的高度重视。水电站电气CAD设计系统和设计方法就是把计算机及相关技术与水电站电气设计各环节有机的组成一个集科学计算、图形设计、数字处理、分析检验于一体的水电站优化设计方法。它是在计算机硬件、软件技术基础上的，同时吸收了与设计技术相关的其他学科理论和技术：如数据分析、计算几何与图形学、信息处理、优化理论、可靠性设计、系统工程以及设计方法学等。用系统的CAD设计理念来改造传统设计方法，使水电站电气设计在设计领域中开拓出新的途径，这已成为竞相研究和推广并带来重大变革的发展战略。

目前水电站电气CAD设计的方法主要是在图形处理方面已有了长足的发展，借助AutoCAD、Protel等绘图软件的编辑元件模块或添加库元件的功能来绘制电气图已成为目前水电站电气设计的主流。与其相比，在计算方面，由于早期的程序设计语言(像Basic、Fortran等)不能提供兼顾面向对象的可视化窗口和易学易用的程序开发环境，也由于水电站电气设计方案具有灵活的选择性，用计算机程序设计语言构建通用的电气设计计算模型还处在较低的水平；而且在数字处理方面还处在一个很低的水平，没有建立与水电站电气设计相适应的数据库。特别是在运行电气设计计算模块时，从设计手册中取用大量的技术数字必须通过人工查找后输入到程序中，才能继续完成计算任务。这给提高设计效率，缩短设计周期造成了诸多不利的影响，可以说现有的CAD设计系统和设计方法的不足已经成为制约水电站电气系统设计发展水平的瓶颈。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明的主要目的是为了缩短设计周期，提高工作效率，改善水电站电气设计技术，提供的一种水电站电气一次部分CAD系统及其设计方法。

本发明所述的水电站电气一次部分CAD系统，其特征在于，包括：

电气计算模块，是基于选择结构、Sub子过程和/或Function函数过程建立的结构化计算模块，用于实现短路计算，电气设备选择、防雷接地及继电保护整定计算以及投资运行费计算；

水电站一次部分关系型数据库，是通过将各种特性曲线数字化形成数字表格，并基于关键字段实现电气一次各数字表格之间的一对一或一对多关系所建立的数据库。

优选地，所述电气计算模块包括基于选择结构的短路计算模块，基于Sub函数过程的设备选择模块、防雷接地模块和继电保护整定计算模块，以及基于Function子过程的投资费和运行费模块。进一步优选地，以上模块是通用的独立模块，可以分别独立进行调试、维护，并且可以分别作为独立文件保存和作为独立进程进行调用。