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1、华中科技大学 硕士学位论文 电力系统故障模拟及其图形化建模研究 姓名：熊易 申请学位级别：硕士 专业：水利水电工程 指导教师：周建中 20070614 I 摘 要 随着计算机技术和电力工业的不断发展，图形建模以及科学计算可视化技术正逐 渐成为电力系统计算、仿真类软件中不可分割的一部分。传统电力分析以及故障模拟 类软件，多是采用面向功能或结构的设计方法，基于字符界面开发的，缺乏友好的人 机界面，操作较为不便，而且一般只兼容特定格式的文件数据，数据通用性、可维护 性性较差。用图形来描述电力系统网络结构，在图形界面上修改数据库中的元件参数， 输出计算结果，不仅大大简化了软件的操作，还可以使计算分析结
2、果一目了然。本文 采用面向对象设计模式，研究并实现了以图形建模为基础的电力系统分析计算软件， 并利用此平台对多个电力系统模型进行了稳态和故障仿真，展示了该系统较为广泛的 应用前景。 本文首先简要介绍了国内外电力系统图形化建模软件和电力系统故障模拟的发展 情况，分析并总结了可视化技术在电力系统各种软件中的应用现状，指出了当前图形 系统普遍存在通用性不强，使用复杂等问题。接着本文重点研究了以图形建模为基础 的电力系统分析软件的构建方法，其核心内容主要包括：1.软件的结构、功能以及设计 模式：采用面向对象的方法，对软件的功能和结构进行了设计，其基于组件的各个模 块维护方便，代码重用率高。2.开发工具
3、：介绍了.NET 及其组件技术(如 GDI+)在面向 对象开发、以及图形化开发中的诸多优势，并描述了具体的应用方法。3.图形绘制：设 计实现了图元的绘制以及各种变换功能。4.数据库：设计了元件类库以及数据库结构。 5.算法实现：在图形建模平台上，编程实现了相关计算功能算法，文中重点说明了算法 实现的难点拓扑算法。6.逻辑校验：创造性的提出了一种对输入数据进行逻辑校验的 方法，可以大幅度减少操作人员输入数据、查找错误的工作量。最后利用 IEEE 标准算 例及其它典型数据，在此平台上对多个电力系统模型进行了稳态仿真以及以潮流分析 为基础的精确故障仿真，结果表明，该软件在运算速度、精度以及收敛性等多
4、个方面 均能够满足实际工业需求。本系统除了可以输出表格形式的数据外，还可以根据用户 设定，在图形界面对应位置输出用户需要的参数，这非常有利于用户查找数据以及观 察系统的运行状况。本系统在电力设备的合理选择、继电保护计算、电网的稳定计算 以及故障仿真中都有着广泛的用途。 关键词：图形建模，故障模拟，拓扑分析，数据逻辑校验，.NET，GDI+ II ABSTRACT With the constant development of computer technology and power industry, scientific visualization technology has alre
5、ady become an inalienable part in various software which served the power system. Traditional electricity analyze software can only adopt file layout data mostly, lack friendly man- machine interface, cant meet realitys demands gradually already. Describe the network structure of the power system wi
6、th the figure, revise the component parameter in the database on the figure interface, output functions such as the result of calculation etc., has not merely simplified the operation of the software greatly, can also enable and calculate the analysis result is very clear. This thesis using object-
7、oriented design model Research and achieve a graphical modeling- based power system analysis software, utilizing this platform，have carried on the steady state and trouble emulation to a lot of power system models, have shown the application prospect that should be systematic and comparatively exten
8、sive. This thesis has introduced the current situation of the development of the figure software of domestic and international power system briefly at first, having analyzed and summarized, the current application situations in various software of power system of visual technology, have pointed out
9、the present figure system is ubiquitous, the common ability is not strong, use the question such as being complicated, have expounded the meaning of setting up figure modeling platform of power system. Then this thesis has introduced the construction method of the software of electric network analys
10、is based on figure modeling especially, its key content mainly includes: 1. Software structure, function and design pattern : the object- oriented method, the softwares functions and structure of the design, which is based on the components of each module to facilitate maintenance, code reuse rate.
11、2. Tools : . NET technology and its components have many advantages in object- oriented and the graphic development, development of the, and describes the specific application. 3. Drawing Figure : Design and Implementation of the map drawing and rendering various transform function. 4. Database : ri
12、ght components library and database structure design. 5. Algorithm : the graphical modeling platform, programming relevant calculation algorithm, This paper highlights of the algorithm to achieve the difficult- topology algorithm. 6. Checking logic : the creativity of a pair of input data, logic ver
13、ification methods can greatly III reduce the data entry operators and the workload to find out the wrong . Finally, this thesis utilized IEEE standard examples and other typical data In this platform on a number of power system model of the steady- state simulation, and a trend analysis of the exact
14、 fault simulation. Upon examination ，the software in computational speed, accuracy and convergence in many aspects, can meet the actual demands of industry. In addition to the system can export data in tabular format, users can also develop, GUI counterparts in the position of the output parameters
15、of user needs, it is very beneficial for users to search for data and observation systems operating conditions. The system have broad uses in Power equipment selection, and fault simulation. Keywords: Graphical Modeling, Fault Simulation, Topology Analysis, Automatic calibration data logic, Microsof
16、t .Net framework, Graphics Development Interface Plus 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已 在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密， 在 年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 1 1 绪 论 1.1 研究
