电力电缆耐压试验计算软件APP解决方案

广西电网有限责任公司电力电缆耐压试验计算软件APP解决方案来宾供电局2017年5月目录一、项目背景及意义..............................................................................................31.1项目背景......................................................................................................31.2项目意义......................................................................................................3二、项目现状及需求分析......................................................................................42.1项目现状.........................................................................................................42.2项目需求分析.................................................................................................4三、项目设计方案..................................................................................................53.1设计原理.........................................................................................................53.2App程序设计流程图......................................................................................7四、项目功能特点..................................................................................................84.1设备库导入与维护........................................................................................84.2录入已知条件................................................................................................84.3试验方案生成及优化排序............................................................................84.4方案记忆功能................................................................................................84.5试验计时器....................................................................................................8五、项目效益分析..................................................................................................95.1管理效益分析.................................................................................................95.2经济效益分析.................................................................................................95.3社会效益分析.................................................................................................9一、项目背景及意义1.1项目背景电力电缆在当今社会广泛应用，目前在电力系统中对新投运和运行中的电缆试验工作繁重。在以往的调试工作中，对于高压电缆的试验是必不可少的一项工作，因为在每个工程中都离不开高压电缆，为了检验和保证电缆的安装质量，在送电投运前，对电缆进行现场交流或直流耐压试验十分必要。然而在现场试验准备前期，需要通过公式利用软件APP精准的计算出最优方案，方能准备合理的试验仪器对电缆进行耐压试验。1.2项目意义通过设计开发一款软件APP安装在手机移动端，在APP程序中，输入已知参数，便能快速，有效，便捷，精准的计算出多种方案及最优方案供试验人员选择，试验人员根据选择的方案准备试验仪器后，到达现场进行耐压试验。大大改善了以往通过人工计算出现的误差而导致选择的发电机容量不足、试验仪器升不到耐压值或造成仪器损坏等诸多问题。电力电缆耐压试验计算软件APP在一定程度上，提高了工作效率，减少了投入成本，增强了安全防范。提高工作效率。以往需要人工进行粗略计算，需要花费大量的时间，同时计算的结果往往以实际试验存在较大的误差。通过软件APP能更快、更精准的计算出最佳结果，节省了大量时间，从而大大提高了工作效率及准确率。减少投入成本。目前在试验准备前期，需要投入大量的人力进行粗略计算，同时当计算的结果与实际试验存在较大的误差时，准备的试验仪器进行现场试验时，由于参数值不匹配，容易导致大批仪器损坏或毁坏。软件APP能通过手机移动端输入已知参数，设置条件即使快速精准的得出最优方案，降低了人力及物力成本。增强安全防范。以往通过人工进行粗略计算得出的方案，选择了试验仪器到现场进行试验，但由于人工计算产生的误差而导致现场仪器瞬间烧坏，容易危及试验人员的安全。软件APP能精准的计算出最佳方案，试验人员根据最佳方案选择相应的仪器即可，大大保障了人身安全。二、项目现状及需求分析2.1项目现状人员手工计算。目前在选择试验仪器时，都是靠人员手工计算，容易与实际试验中存在较大误差，导致出现选择的发电机容量不足、试验仪器升不到耐压值或造成仪器损坏等诸多问题。数据多，工作繁重。目前市场上的电力电缆型号、试验仪器、试验模型种类较杂，参数较多，通过人员手工计算，需要大量的存储及更新数据，一定程度上增加了人员的工作量。耗时大，难于管理。由于需要人员手工计算，所以花费时间较多；得出的结果也无法进行记忆存储，对后期的数据分析难于统一管理。风险高，成本大。人员手工计算的结果与实际试验中存在较大误差时，容易出现仪器损毁及人身安全，风险较高，从而增加了投入成本。2.2项目需求分析电力电缆耐压试验计算软件APP的业务需求主要包括以下内容：系统环境准备及系统部署：根据要求将开发一款电力电缆耐压试验计算软件APP部署到指定的手机或平板移动端中，在部署之前需要完善软件、硬件等环境的准备工作。建立模型、创建数据库：根据电力电缆变频谐振的要求建立计算模型、依据电力电缆参数、试验仪器参数、试验计算模型创建数据库。电力电缆耐压试验计算软件APP测试：软件APP与移动端运行系统（安卓系统）的测试工作。系统培训：APP程序安装及配置完成之后，可以针对试验人员进行系统操作培训，制定培训计划、开展培训工作。提供技术支持：软件APP在正式运行之后，为保证后续的运行稳定，需开展专业化的实施技术支持工作，在软硬件、数据库等方面进行支持和保障。三、项目设计方案3.1设计原理实验方案设计的已知条件：确定待测电缆各项参数，需要完成试验项目的试验电压U2是规程已经给定。工程上交流串联谐振耐压试验的试验频率范围为30～300Hz,即fmax=300Hz,fmin=30Hz。根据频率范围及已知的电缆等效电容即可以等到电抗器电感值L2的可选范围：14πfmax2C1≤L2≤14πfmin2C1流过电感器的电流等于通过电缆的电流，故电抗器的电流I1范围为：√(2πfmin2C1U2)2+(U2R4)2≤I1≤√(2πfmax2C1U2)2+(U2R4)2在谐振情况下，可以近似认为电抗器的电压即等于电容上的电压，故电抗器的工作电压为U2。综合考虑，电抗器的选择应该满足一下条件：额定电压大于U2，额定电流大于I1，电感值满足谐振频率的范围要求。根据这些条件就可以从现有的设备库中选择合适的电抗器。选定电抗器后，电抗器的电感值L2就确定了，从而可得到串联谐振的试验频率：f=12π√L2C1。电抗器的电流：I1=√(2πfC1U2)2+(U2R4)2。励磁变压器的输出电流等于电抗器的电流，励磁变压器的输出电压为U1=(U2Qv⁄)，其中，Qv为串联谐振的品质因数。因此，励磁变压器的额定输出电压应不小于U1，额定输出电流应不小于I1，额定功率应不小于U1I1，根据以上约束条件，就可以从现有的设备库中选择出满足要求的励磁变压器。励磁变压器选定之后，可以得到变压器的变比K，从而可以得到励磁变压器的输入电流Ii=kI1，输入电压为Ui=U1k⁄。励磁变压器的输入电压、电流等于变频电源的输出电压、电流值，根据这两个值，并结合试验现场电源的限制条件，就可以从现有的试验设备库中选择满足要求的励磁电源。经过计算和选择可能没有合适的试验方案，app即提示用户当前试验不可行，请调整参数。也可能有若干个可选试验方案，app自动对所有试验方案进行优化排序，优化排序的原则是谐振频率尽可能接近工频50Hz，试验电流和功率尽可能小，各个试验设备的体积、重量尽可能小。将优化排序的试验方案列表展示给用户选择，用户根据实际需要选择合适的试验方案。3.2App程序设计流程图四、项目功能特点4.1设备库导入与维护在开始耐压试验前将现有设备导入到app数据库中，初次使用app时，app预先添加了一些常用的设备，根据现场情况的不同，用户可以自助添加或者删除数据库中的设备。在条件满足的情况下，可以扫描设备中的二维码或者条形码将设备添加到数据库中。4.2录入已知条件选定待测电缆后，输入已知数据如电缆长度、电缆截面面积、设计电容、电压等级等数据；如果采用默认app智能计算设备试验方案，则不用选择默认设备；如果试验中要为特殊情景考虑，可以从数据库中指定一定要使用的若干设备。4.3试验方案生成及优化排序根据已知条件及设备数据自动生成试验方案，并根据谐振频率接近50Hz优化排序，生成方案列表，排在列表前面的方案为最优方案；如果没有符合条件的试验方案生成，则提示修改已知参数或者检查数据的参数是否正确。4.4方案记忆功能由于耐压试验设备多、电压高、不确定因素较多，为了增强试验的可靠性，app自动记录成功被用户选择的试验方案。当下次进行相同参数相同环境因素下试验时，优先提示上次已良好使用的试验方案供用户选择。4.5试验计时器试验现场开始试验时，用户可以设定试验时间，app自动开始计时，试验结束提示用户。五、项目效益分析5.1管理效益分析目前电力电缆耐压试验工作繁重，仅仅依靠人员手工粗略计算得出的结果，选择的试验仪器与实际试验相比，容易产生较大误差，不仅耗时，耗力同时还不能保证试验的准确率；通过软件APP在试验前期进行计算，能够保证数