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毕业设计（论文）开题报告书课题名称电力网络相间短路电流计算方法的分析与研究学生姓名江新英学号0941201122系、年级专业电气工程系、09级电力指导教师石赛美2012年12月20日一、课题的来源、目的、意义（包括应用前景）、国内外现状及水平1.课题来源在电力系统可能发生的各种故障中，对电力系统运行和电力设备安全危害最大，而且发生概率最大的是短路故障，其中最为严重的是相间短路的三相短路故障。电力网络相间短路是指一切不正常的相与相之间发生通路的情况。故障对电力系统的危害比较严重，为了减少发生相间短路的情况，对相间短路电流进行研究，短路计算的基本方法是对称分量法。本课题来源于学校命题，是一个真实性课题研究设计，课题类型是应用研究。2.目的学习和了解电力网络规划的基本理论和基本规划方法；掌握电力网络相间短路电流计算方法和基本理论；学习和掌握软件工程的基本思想，初步掌握一种计算机编程语言。3.意义（包括应用前景）电力系统可能发生的故障类型比较多，常见的、对电力系统危害比较严重的有：短路、断相以及各种复杂故障等。而短路故障则是电力系统中危害最严重的故障。所以说，短路故障分析是电力系统分析的重要组成部分，是电力系统三种基本计算之一，在电力系统设计和运行的许多工作中都必有短路电流计算的结果作为依据。因此，短路电流计算在电力系统分析中占有重要的地位。电力网络相间短路有：三相短路、两相短路。由于三相短路时各相阻抗相同，三相对称，所以又称为对称故障，其余属于不对称故障。在同一时刻，电力系统内仅有一处发生上述某一种类型的故障，称为简单故障。同时有两处或两处以上发生故障，或在同一处同时发生两种或两种以上类型故障，称为复故障（复杂故障）或多重故障。短路电流计算的结果可以用于电力系统的设计和运行，包括：第一，电气主接线方案的比较和选择，或确定是否需要采取限制短路电流的措施。第二，电气设备及载流导体的动、热稳定校验和开关电器、避雷器等的开断能力的校验。第三，接地装置的设计。第四，继电保护装置的设计与整定。第五，输电线对通信线路的影响。第六，故障分析。短路电流计算的结果也可以用于实时应用，如在配电网网络重构时进行保护自动整定和设置以及故障定位等。在保护自动整定和设置中，由短路计算得到的最大、最小故障电流用于确保保护设备能够保护整个保护区域并且在指定时间内切除故障。这些数据还可以用于确保保护设备能够相互协调以及校验过载设备，为了确定故障部分的位置，短路分析的结果可以用于比较在变电站记录的切除时间内所有可能故障部分的保护动作的次数。短路计算的基本方法是对称分量法。应用对称分量法分析通过求解网络的正序、负序和零序分量，对各序网进行变换即可求得网络每相的故障后电压和故障电流。对称分量法最大的优点在于对三个序网分别处理，因而具有简单、直观的特点，基于这种方法的短路分析在过去几十年中一直得到普遍应用。在基于对称分量的分析方法中，又逐渐对原有的以节点阻抗矩阵为基础的分析方法进行改进，提出了基于节点导纳矩阵的分析方法，并综合应用了节点优化、压缩存储、稀疏技术等先进技术，大大提高了计算速度，有效减少了对计算机资源的需要量。在复杂故障的分析方面，进行了多种方法的尝试，如解边界条件方程式的方法、模拟复合序网的方法及采用多端口网络理论的方法等。4.国内外现状及水平近年来，短路电流计算大致沿着三个方向发展：第一个发展方向是在传统的基于对称分量和序网概念的基础上继续前进，结合近年来出现的新技术，为了解决电力系统发展中出现的一些新问题而对原有的分析方法作进一步的研究和改进。近二十年来，基于对称分量原理的故障分析方法己经有了很大发展。在这方面国内学者做了大量的研究工作，对变结构电力系统、有互感的电力系统、不对称电力系统，以及对跨线故障、断相加短路等复杂故障的短路电流计算进行了深入研究。由于现代计算机技术的高速发展，计算机的内存、硬盘容量等资源已经不再成为制约分析方法的瓶颈，在这的背景下，应用相域对故障进行分析的方法重新显示出其生命力，其在形成网络模型时不需引入相序转换、可以灵活模拟各种网络结构的优点逐渐显露出来。第二个发展方向：这个方向是在现代新思想、新技术蓬勃发展的背景下，将这些新思想、新技术应用到电力系统中，提出新的短路电流计算的分析方法。最具有代表性的是近几年，随着人工智能技术的兴起，出现了应用专家系统、人工神经网络计算短路电流的新方法。第三个发展方向：这个方向是适应配电自动化技术的飞速发展，研究适合配电网特点的配电网短路电流计算方法。在这方面国外的研究工作开展得较早，已经取得了一些成果，而国内则尚处于探索起步阶段。二、课题研究的主要内容、研究方法或工程技术方案和准备采取的措施1.研究的主要内容短路有多种，而相间短路是三线短路和两相短路。本课题主要是研究三相对称短路，不对称短路即相间短路可由对称分量法求。研究短路电流计算的方法是对称分量法。相间短路电流的计算有利于整个电力系统的正常运行。（1）学习电力网络规划基本理论以及电力系统相间短路计算理论；（2）依据要求选择一种合适的编程语言进行编程和实践；（3）电力系统相间短路计算方法的软件编制及算例验证。2．研究方法对电力网络相间短路电流计算的研究有许多方法，如对称分量法，矩阵法，神经网络法等，但是本课题主要研究的方法是对称分量法。系统仿真过程可以分为三个步骤:其一为建立系统建模;其二为根据要分析的系统,建立相应的数学仿真模型;其三为仿真试验和分析。Simulink是基于MATLAB平台之上的系统仿真平台,其仿真主要是指后两步,MATLAB已经被确认为准确、可靠的科学计算标准软件;仿真语言:应用仿真语言编写计算程序,MATLAB语言有非常突出的优点,是进行系统仿真首选的仿真语言;仿真计算:根据初步的仿真结果对该数学模型进行验证;系统仿真:进行系统仿真,并认真地分析仿真结果。数学模型的正确性、仿真算法的可行性、仿真程序的准确性和可靠性,是编制成熟仿真软件的前提条件。线路采用集中参数π型等值电路，电源、负载三相对称，仿真实际的时间不宜长久。3．准备采取的措施（1）阅读大量与本设计有关的文献书籍；（2）在网上查找本设计相关的内容，学会图书检索，提高自己的查找文献资料的能力；（3）学会使用仿真软件，为设计的仿真阶段作准备；（4）遇到不明白的问题时向指导老师请教。认真做到以上四点，希望在老师和一些同学的帮助下保质保量地完成论文。三、现有基础和具备的条件1.理论方面本人在大学期间系统地学习了《电力系统分析》、《电力系统继电保护原理》、《发电厂电气部分》、《电气CAD制图》等专业课程，并自学了《工厂常用电气设备手册》以及电力网络相间短路电流的计算等相关书籍和文献。并基本学会了MATLAB编程、CAD绘图软件，在图书馆和中国知网查阅了大量的文献资料，基本上掌握了课题的设计思路和设计流程，为课题的实施提供了前期准备。2.硬件方面单片机实验室，具备EL型微机三合一实验系统，伟福仿真开发系统和烧录系统。参考资料：[1]张航,黄攀.精通MATLAB6.北京:清华大学出版社,2002；[2]电力规划设计总院编，电力系统设计手册[M]，中国电力出版社，1998年；[3]孙洪波，电力网络规划[M]，重庆大学出版社，1996年；[4]王锡凡，电力系统优化规划[M]，水利电力出版社，1990；[5]西安交通大学等合编，电力系统计算[M]，水利电力出版社，1978年；[6]其它相关文献。四、总的工作任务，进度安排以及预期结果1．总的工作任务（1）、完成实物制作或仿真设计；（2）、毕业设计说明书（论文）1份（电子版、打印稿各1份）；（3）、不少于3000汉字的专业外文翻译资料1份（打印稿或手写稿均可）；（4）、硬件结构图、软件程序及实物或仿真过程及结果（编入成品附件，同时上交电子版）；（5）、要求在2013年3月-2013年6月，在学校内完成毕业设计。2．进度安排（1）、2012年11月10日～2012年12月31日，搜集、阅读和整理资料，交出开题报告；（2）、2013年1月1日～2013年1月23日，熟悉MATLAB软件或其他编程软件，（3）、2013年1月24日～3月10日，熟悉电力网络相间短路电流计算方法，建立程序方框图；（4）、2013年3月10日～4月10日，编制程序并通过算例验证；（5）、2013年4月10日～5月10日，撰写论文，交出毕业论文的初稿，送审；（6）、2013年5月10日～5月20日，修改论文，完成论文的撰写；（7）、2013年5月20日～6月10日，准备论文答辩。3．预期结果电力网络相间短路电流计算方法的分析与研究这一课题，主要是研究对称分量法，通过在MATLAB编程，并且经过算例验证，结果是正确的话，论文就能初步完成。根据要求按时按质完成论文，严格按照自己制定的进度来约束自己，做好每一个细节，最终圆满完成论文。通过这次毕业设计，希望自已能够把大学四年所学的理论知识很好的跟实践结合起来，让自己所学的东西掌握的更好，更深刻，为以后在工作里打好良好的基础。五、指导教师审阅意见指导教师（签名）年月日六、教研室审查意见教研室主任（签名）年月日七、系审查意见主管系领导（签名）年月日备注