发电厂变电站避雷针保护计算机辅助设计

摘要

本文通过创建多避雷针高度快速设计算法、构建保护范围的自动绘制算法及软件的集成开发解决了大型发电厂变电站多避雷针针高选取盲目、绘图需要人工参与、保护设计周期长等问题。
　　本文首先提出将保护区域规则化，将杂乱的问题抽象为可以用数学描述的问题，然后推导演化双针针高的计算公式。以此为基础，结合三针的空间分布特性，设计出三针的针高计算方法。对于多针高的计算，本文突破性的提出用Delaunay三角剖分解决多针转化三针组合的问题。依据Delaunay三角剖分和多针空间排列特性创建多避雷针高度快速设计算法，一次性搜索到满足保护要求的针高，使相同条件下得到的针高最低。
　　在多避雷针保护范围的计算绘制方面，摆脱现有CAD软件选点、选方向等手动操作，真正实现完全自动化绘图，最大限度节约设计人员的绘图时间。用MATLAB的tic与toc命令实测12针的保护范围绘图时间仅需1.904455秒。主要实现过程如下：
　　首先深入研究双针的保护范围，通过控制保护高度、两针之间的距离来分析各种情况下的双针保护范围特性，然后根据这些特性确定保护范围需要计算的特殊点。多针则需先转化为三针，然后分解为三组双针，并分别计算特殊点。通过对特殊点进行逻辑算法控制，达到对保护范围的绘制，最终实现计算机的自动绘制。
　　本文在MATLAB平台上完成辅助软件的开发，并结合典型变电站的数据完成软件各个功能的校验分析。软件首次将数据检测的思想运用到避雷针的保护设计中，改变先绘图后判断的传统思维，由计算机代替人眼先判断后绘图，精确定位问题所在，极大的缩短了保护设计周期。设计人员只需将保护方案输入软件，软件即可对方案能否形成联合保护，保护区域是否得到完全保护等做出判断。如果设计方案不合理，软件可以给设计人员提供修改建议；如果设计合理，软件自动绘制保护范围，为设计人员展示保护方案的直观效果。此外软件还能够跟随任意有效保护高度快速绘制相应的保护范围，变相实现保护范围的三维展示。

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第一章 绪 论

1. 1研究背景

1. 2问题提出与研究意义

1. 3国内外研究现状

1. 4主要研究目标和内容

第二章 避雷针高度的自动计算原理

2. 1 避雷针保护范围计算方法的选取

2. 2 单支避雷针高度的自动计算原理

2. 3 双支避雷针高度的自动计算原理

2. 4 多支避雷针高度的自动计算原理

2. 5 小结

第三章 基于MATLAB的保护范围自动绘制

3. 1 避雷针保护范围的展示形式

3.2 MATLAB基本绘图功能开发

3. 3 保护范围的自动绘制

3. 4 小结

第四章 辅助软件集成开发

4. 1 辅助软件集成开发

4. 2 小结

第五章 辅助功能校验分析

5. 1 变电站的参数确定

5. 2 调整模式的校验分析

5. 3 自动模式的校验分析

5. 4 小结

第六章 总结与展望

6. 1 总结

6. 2 展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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