论文部分内容阅读
[摘要]二次接线是一项既费时又费力的工作，计算机技术还未引入的早期发电厂，大量的二次接线工作都是通过工人手工来完成的，现今计算机技术的普及设计人员利用AUTOCAD可以完成整个设计任务。大量的实践表明本文提供以及开发的二次接线自动生成方法能够最大程度上满足端子接线图自动生成之间的瓶颈。另外二次接线自动生成系统具有优良的人机互动截面，能够自动完成大部分的二次接线设计工作，从而大大提高了二次接线系统的设计效率。
[关键词]计算机辅助设计 二次接线 电气原理图 自动生成
[中图分类号] TM6 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-7-326-1
发电厂和变配电所电气接线的重要组成部分是二次接线，同时二次接线也是电力系统经济运行的可靠保障。二次接线的基本任务一般而言是当一次设备发生故障时，能将故障部分迅速的退出工作状态，以保持电力系统处于最佳状态。随着电力事业的发展，特别是近年来城乡电网改造的实施，要求二次接线的周期短，设计结果科学、合理。
二次接线（secondaryhookup）变配电所对一次设备进行控制、保护、监视和信号显示的二次设备低电压回路总称。用于对变配电所开关进行控制的设备、对变配电所各种高压设备进行保护的继电保护装置、对变配电所运行中电气参数进行测量及计量的设备和各种自动装置（如备用电源自动合闸装置）等设备均称为变配电所的二次设备。把二次设备连接以构成的各个低压功能回路称为二次回路。
笔者提出了接线自动生成方法，该方法能够有效的解决的连接导线端子接线图自动生成问题，也能够摆脱电气原理图抽象为网络拓扑图。基于这种方法能够满足布线工艺要求下能够进行接线，大大提高整个系统的工作效率以及降低系统的开发成本。
1算法设计
作者提出的二次接线优化自动生成的方法主要思想在于：
（1）根据广度优先算法以及继电元件类型查找电气原理图包含的连通接线端子集；
（2）在充分考虑二次接线过程中的手工设计过程后，提出自动生产算法；
（3）在第一点与第二点的基础上提出了改进的Prim最小生成树算法，完成电气原理图中连接导线总长度最短的优化接线，输出屏内安装接线图以及端子接线图。
查找连通接线端子集以及元件型号注册端子接线图（表）：表示或列出一个结构（电路）单元的端子和该端子上的外部连接关系（有时也要有内部接线关系）的接线图。
2交流操作系统35kV综合自动化发电厂二次接线自动生成方法
过往35kV综合自动化变电站多采用可靠、成熟、稳定的直流操作系统。一套带智能通信接口的直流屏造价通常在15万元以上，这对于农电、工矿企业等资金比较紧张的用户无疑是巨大的费用。如果能以交流操作系统取代直流操作系统，从而取消直流屏，节省下来的资金，基本上就可以购买具有5至8回出线的综自站全部二次保护设备，这是相当经济的方式。
交流操作综自站因其10kV开关多采用户外杆上操作机构，其二次保护适于集中组屏。屏面布置应注意以下几点：
（1）相同或相似性质的保护测控装置及其控制元件，应考虑安装于同一屏（柜）面上；
（2）两套变压器的保护设备、控制元件等宜布置在不同屏（柜）面上；为节省空间，也可考虑安装于同一屏（柜）面上，但应一左一右明确区分；
（3）同柜体间相同性质的安装单元（比如保护装置、KK把手、红绿灯等），在屏（柜）面上的高度、位置等宜对应一致；
（4）同一安装单元各套独立保护配置在一块屏（柜）面上，应明确区分布置，以便巡查、维护和调试。
（5）屏（柜）面布置元件时应满足调试和运行巡查方便的要求；
综自站应设主控室安放继电保护柜、电度表柜、交流配电柜等，后台机可选用一体化工控机安装在保护柜上，也可选用普通工控机安放于同一室或毗邻的控制小室。
为使交流操作系统的电源具备稳定性、可靠性及后备性，可以运用下列方法解决：相对于直流操作系统中由直流屏直接提供的直流220V电源，在交流操作系统中改用UPS输出的交流220V电源直接或间接替代，具体措施如下：
（1）保护、测控等微机装置工作电源采用交流220V，由UPS输出提供；
（2）跳合闸回路使用交流220V，由UPS输出提供；
（3）机构储能电源使用交流220V，由UPS输出提供；
（4）后台机使用交流220V，由UPS输出提供；
（5）跳、合位继电器采用直流24V，由外部开关电源提供，开关电源的输入为UPS输出的交流220V；
（6）中央信号回路采用直流24V，由外部开关电源提供，开关电源的输入为UPS输出的交流220V；
（7）装置面板信号及开入量采用直流24V，由装置电源模块提供。
3结论
二次控制系统在控制逻辑上的优化就体现优化后的控制逻辑指导下，对控制管理的核心计算机系统设计相关的命令，使其实现对被控对象的更高规格的保护功能，如在系统发生故障时自动采取切断线路等措施；对继电断路器、隔离开关、变压器分接头调节、保护压板的投退等进行实质性的控制，使得各类保护装置具备故障记录、多套定值的存储、与监控系统及时通信等功能。而发电厂二次接线自动生成方法研究与系统实现对于目前发电厂工作的进行与维护尤其重要。
参考文献
[1]刘伟，王建华，耿英三，王宣东.基于AutoCAD的电气原理图识别[J].计算机辅助设计与图形学学报.2003（08）.
[2]张国钢，耿英三，王建华.基于蚁群并行算法的电气接线路径优化及仿真[J].系统仿真学报.2003（08）.
[3]张国钢，耿英三，陈德桂，王建华.成套电器分布式智能设计系统的研究[J].电工电能新技术.2003（03）.
[4]刘伟，耿英三，王建华.继电控制线路系统的计算机辅助设计方法[J].计算机辅助设计与图形学学报.2003（01）.
[5]刘伟，王建华，耿英三.基于C/S的继电控制线路系统CAD软件的研制与开发[J].电工电能新技术.2002（02）.
[关键词]计算机辅助设计 二次接线 电气原理图 自动生成
[中图分类号] TM6 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-7-326-1
发电厂和变配电所电气接线的重要组成部分是二次接线，同时二次接线也是电力系统经济运行的可靠保障。二次接线的基本任务一般而言是当一次设备发生故障时，能将故障部分迅速的退出工作状态，以保持电力系统处于最佳状态。随着电力事业的发展，特别是近年来城乡电网改造的实施，要求二次接线的周期短，设计结果科学、合理。
二次接线（secondaryhookup）变配电所对一次设备进行控制、保护、监视和信号显示的二次设备低电压回路总称。用于对变配电所开关进行控制的设备、对变配电所各种高压设备进行保护的继电保护装置、对变配电所运行中电气参数进行测量及计量的设备和各种自动装置（如备用电源自动合闸装置）等设备均称为变配电所的二次设备。把二次设备连接以构成的各个低压功能回路称为二次回路。
笔者提出了接线自动生成方法，该方法能够有效的解决的连接导线端子接线图自动生成问题，也能够摆脱电气原理图抽象为网络拓扑图。基于这种方法能够满足布线工艺要求下能够进行接线，大大提高整个系统的工作效率以及降低系统的开发成本。
1算法设计
作者提出的二次接线优化自动生成的方法主要思想在于：
（1）根据广度优先算法以及继电元件类型查找电气原理图包含的连通接线端子集；
（2）在充分考虑二次接线过程中的手工设计过程后，提出自动生产算法；
（3）在第一点与第二点的基础上提出了改进的Prim最小生成树算法，完成电气原理图中连接导线总长度最短的优化接线，输出屏内安装接线图以及端子接线图。
查找连通接线端子集以及元件型号注册端子接线图（表）：表示或列出一个结构（电路）单元的端子和该端子上的外部连接关系（有时也要有内部接线关系）的接线图。
2交流操作系统35kV综合自动化发电厂二次接线自动生成方法
过往35kV综合自动化变电站多采用可靠、成熟、稳定的直流操作系统。一套带智能通信接口的直流屏造价通常在15万元以上，这对于农电、工矿企业等资金比较紧张的用户无疑是巨大的费用。如果能以交流操作系统取代直流操作系统，从而取消直流屏，节省下来的资金，基本上就可以购买具有5至8回出线的综自站全部二次保护设备，这是相当经济的方式。
交流操作综自站因其10kV开关多采用户外杆上操作机构，其二次保护适于集中组屏。屏面布置应注意以下几点：
（1）相同或相似性质的保护测控装置及其控制元件，应考虑安装于同一屏（柜）面上；
（2）两套变压器的保护设备、控制元件等宜布置在不同屏（柜）面上；为节省空间，也可考虑安装于同一屏（柜）面上，但应一左一右明确区分；
（3）同柜体间相同性质的安装单元（比如保护装置、KK把手、红绿灯等），在屏（柜）面上的高度、位置等宜对应一致；
（4）同一安装单元各套独立保护配置在一块屏（柜）面上，应明确区分布置，以便巡查、维护和调试。
（5）屏（柜）面布置元件时应满足调试和运行巡查方便的要求；
综自站应设主控室安放继电保护柜、电度表柜、交流配电柜等，后台机可选用一体化工控机安装在保护柜上，也可选用普通工控机安放于同一室或毗邻的控制小室。
为使交流操作系统的电源具备稳定性、可靠性及后备性，可以运用下列方法解决：相对于直流操作系统中由直流屏直接提供的直流220V电源，在交流操作系统中改用UPS输出的交流220V电源直接或间接替代，具体措施如下：
（1）保护、测控等微机装置工作电源采用交流220V，由UPS输出提供；
（2）跳合闸回路使用交流220V，由UPS输出提供；
（3）机构储能电源使用交流220V，由UPS输出提供；
（4）后台机使用交流220V，由UPS输出提供；
（5）跳、合位继电器采用直流24V，由外部开关电源提供，开关电源的输入为UPS输出的交流220V；
（6）中央信号回路采用直流24V，由外部开关电源提供，开关电源的输入为UPS输出的交流220V；
（7）装置面板信号及开入量采用直流24V，由装置电源模块提供。
3结论
二次控制系统在控制逻辑上的优化就体现优化后的控制逻辑指导下，对控制管理的核心计算机系统设计相关的命令，使其实现对被控对象的更高规格的保护功能，如在系统发生故障时自动采取切断线路等措施；对继电断路器、隔离开关、变压器分接头调节、保护压板的投退等进行实质性的控制，使得各类保护装置具备故障记录、多套定值的存储、与监控系统及时通信等功能。而发电厂二次接线自动生成方法研究与系统实现对于目前发电厂工作的进行与维护尤其重要。
参考文献
[1]刘伟，王建华，耿英三，王宣东.基于AutoCAD的电气原理图识别[J].计算机辅助设计与图形学学报.2003（08）.
[2]张国钢，耿英三，王建华.基于蚁群并行算法的电气接线路径优化及仿真[J].系统仿真学报.2003（08）.
[3]张国钢，耿英三，陈德桂，王建华.成套电器分布式智能设计系统的研究[J].电工电能新技术.2003（03）.
[4]刘伟，耿英三，王建华.继电控制线路系统的计算机辅助设计方法[J].计算机辅助设计与图形学学报.2003（01）.
[5]刘伟，王建华，耿英三.基于C/S的继电控制线路系统CAD软件的研制与开发[J].电工电能新技术.2002（02）.