水电站电气部分计算机辅助设计.docx

前言

本书是根据高等学校水利水电专业教学委员会电类课程组1988年杭州会议通过的编写计划编写的。本书可作为水利水电动力工程专业或相近专业的选修课教材。

在计算机技术的各个领域中、计算机辅助设计是一个重要的课题。本书主要介绍水电站和火电厂电气部分计算机辅助设计的计算方法及程序设计的有关问题。书中编入了作者近年来将计算机辅助设计用于教学和工程设计的诸多内容。通过对本课程的学习，学生可掌握水电站和火电J电气部分计算机辅助设计的基本方法。对从事这方面工作的工程技术人员，本书亦能提供所需的帮助。

本书的有关程序使用通用的BASIC语言编写，且均在计算机上调试通过，可供读者随时调用。

参加本书编写工作的有华北水利水电学院吕春英(第一、二、三、四、五章)、周国安(第六章)。华北水利水电学院杨滋副教授任主编，河海大学陈金水教授主审。另外，在本书编写过程中，还得到了华北水利水电学院其他老师的热心帮助。在此，谨致以衷心的感谢。

由于编者水平有限，书中遗漏与错误之处在所难免，恳请读者批评指正。

编者

1992年12月

目录

前言

第一章绪论 1

第一节计算机辅助设计概述 1

第二节水电站电气部分CAD软件的组成 3

第二章基础知识 6

第一节技术参数的计算机处理 6

第二节插值计算与曲线拟合 12

第三节线性方程组的解法 25

第三章电力网络的数学模型 34

第一节概述 34

第二节电力系统的等值网络及其数学描述 34

第三节节点方程及节点导纳矩阵 43

第四章短路电流实用计算 47

第一节概述 47

第二节原始参数输入 48

第三节三相短路电流实用计算 52

第四节不对称短路电流实用计算 64

第五节短路电流计算结果的输出与引用 68

第六节短路电流实用计算程序的编制及计算实例 72

第五章电气设备选择 89

第一节技术参数的计算机存贮 89

第二节短路电流热效应及载流导体的机械应力计算 92

第三节高压电器的选择 98

第四节发电机电压母线的选择 101

第六章电气主接线设计 10

第一节电气主接线方案的技术经济比较 110

第二节布尔代数运算 120

第三节电气上接线图形绘制 126

参考文献 133

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1

第一章绪论

第一节计算机辅助设计概述

计算机辅助设计，简称CAD(Computer-AidedDesign),是一门利用计算机硬件和软件，辅助设计人员进行设计判断、计算、绘图，以实现综合设计要求的新兴科学，

一、CAD系统的构成及其功能

CAD系统包括计算机主机、专用外围设备和应用软件，是一种人机交互系统，即设计者与计算机通过交互式的人机对话和“菜单选择”的形式，在显示屏幕上进行产品设计和工程设计工作，并通过打印机、绘图机获得所需的设计图表及文件，以完成预定的设计任务。

一个完整的CAD系统应具备下列条件与功能：

(1)情报资料存贮库。用以存贮设计所必需的技术资料，诸如数据表格、曲线、规则与设计经验等。

(2)计算与解析功能。用以解决设计中的计算与解析，进行高速数据处理。

(3)图形绘制功能。即用计算机控制的绘图仪绘出设计图纸(包括统计图表、曲线等)及工程施工图纸。

(4)控制加工设备功能。即利用设计结果提供的数据进行施工或加工的自动控制，以完成所要求的工程或零部件的制作。

应用具有上述基本功能的CAD系统进行工程设计时，可充分发挥计算机的优势，用计算机代替设计人员进行资料检索、设计计算、图形绘制等繁杂而重复的工作。这样，设计人员可把主要精力放在思维、创造、想象与构思方面，从繁杂的事务中解脱出来，从事更多的创造性劳动。

当然，计算机解决问题的能力是靠人赋给的，计算机从事的每项工作都必须依靠人们事先编制好的程序才能完成。因此，CAD系统在运行时，主动权掌握在设计人员手中，是一种以设计人员为中心的系统。这个系统依靠充分发挥设计人员的聪明才智和计算机储存信息、快速运算的特长及图形绘制的功能、来寻求满足设计要求的最佳方案。

CAD是一门综合性的多学科的新技术。一个CAD的软件系统一般包括四部分：①图形技术；②数值分析；③最优化方法；④软件技术(人机界面和数据库等)。一般CAD的流程图如图1-1所示。

二、CAD技术发展概况

从本世纪50年代到80年