电力系统分析报告李明哲.docx
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电力系统分析报告李明哲.docx
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电力系统分析报告李明哲
工程技术大学
电力系统分析课程设计
设计题目城市供电网规划设计
指导教师健辰
院〔系、部〕电气与控制工程学院
专业班级电气工程与其自动化13级2班
学号1305040210
姓名明哲
日期
课程设计标准评分模板
课程设计成绩评定表
学期
2015/2016第2学期
明哲
专业
电气工程与其自动化
班级
13级2班
课程名称
电力系统课设设计
设计题目
城市供电网规划设计
成绩
评分项目
优
良
中
与格
不与格
设计表现
非常认真
认真
较认真
一般
不认真
严格遵守
遵守
根本遵守
少量违反
严重违反
强
较强
能独立设计完成
根本独立设计完成
不能独立设计完成
提早或按时
按时
迟交半天
迟交一天
迟交一天以上
设计说明书
设计思路清晰,结构方案良好,设计参数选择正确,条理清楚,容完整,结果正确
设计思路清晰,结构方案合理,设计参数选择正确,条理清楚,容较完整,极少量错误
设计思路较清晰,结构方案根本合理,设计参数选择根本正确,调理清楚,容根本完整,有少量错误
设计思路根本清晰,结构方案根本合理,设计参数选择根本正确,调理清楚,容根本完整,有些错误
设计思路不清晰,结构方案不合理,关键设计参数选择有错误,调理清楚,容不完整,有明显错误
6.设计书写、字体、排版
规、整洁、有条理,排版很好
较规、整洁、有条理,个别排版有问题
根本规、整洁、有条理,个别排版有问题
根本规、整洁、有条理,排版有问题较多
不规、不整洁、无条理,排版有问题很大
7.封面、目录、参考文献
完整
较完整
根本完整
缺项较多
不完整
图纸
很出色
较出色
一般
较差
很差
合理、美观
较合理
根本合理
有些混乱
布局混乱
符合标准
较符合标准
根本符合标准
个别不符合标准
完全不符合标准
评定说明:
不与格标准:
设计容一项否决制,即5为不与格,整个设计不与格,其他4项否决;
优、良、中、与格标准:
以设计容为主体,其他项超过三分之一为评定标准,否如此评定为下一等级;如优秀评定,设计容要符合5,其余九项要有4项符合才能评定为优,否如此评定为良好,以此类推。
最终成绩:
评定教师签字:
电力系统分析课程设计任务书
本次课程设计的目的在于通过对于一个复杂的城市供电网进展规划设计,巩固和运用潮流计算理论知识,掌握静态安全性分析的一般原如此和方法,熟悉潮流计算软件的使用方法,尝试进展详细的经济性分析,培养学生分析和解决实际复杂问题的能力。
城市供电网单线图如下:
设计目标和要求:
设计目标为在城市东部新建一所变电站〔AMA69〕,要求:
(1)总投资最小。
总投资为建设本钱加上未来五年新增网损的费用〔如果新增网损为负值,如此减去未来五年新增网损的费用〕。
(2)确保变电站投入运行后,整个电网在正常状态和事故时都能安全运行。
(3)详细分析每一种可能方案的计算结果,讨论原因,最终提出最优方案。
设计说明书容:
1、任务书
2、对未参加AMA69前的系统,进展潮流计算,根据计算结果,分析系
统中线路潮流和节点电压是否均在正常围。
3、针对单条线路或单个变压器退出运行的情况,进展事故下潮流计算
〔即N-1安全性分析〕。
根据计算结果,分析可能出现的越限原因。
4、选择线路方案,将变电站AMA69接入系统。
根据潮流计算和安全性分析结果,比拟不同设计方案的优劣,最终提出最优方案。
5、结论
计算用数据:
1、可用输电走廊
输电走廊
长度/mile
AMA到JO
AMA到LYNN
5
AMA到ROGEN
8
AMA到WOLEN
11
AMA到SHIMKO
4
BOB到SHIMKO
WOLEN到SHIMKO
12
SAVOY到SHIMKO
6
2、输电线路本钱(69KV和138KV)
新增线路本钱包括固定本钱和变动本钱两局部。
固定本钱包括购置和安装断路器、继电器和改变变电站母线结构的费用。
138KV输电线的固定本钱大约为10万元,69KV输电线的固定本钱大约为5万元。
变动本钱由输电线路的型号和长度决定。
线路参数见班级列表。
导线类型
电阻
/mile
电抗
/mile
并联电纳
/mile
额定电流
A
138KV线路
万元/mile
69KV线路
万元/mile
Rook
见班级列表
770
18
12
3、变压器本钱(138KV/69KV)
变压器本钱包括与之相连的断路器、继电保护以与安装费用。
101MVA87万元
187MVA115万元
假定任何新增变压器在基准容量100MVA下的标幺电阻为0.0025,标幺电抗为0.04。
4、母线组本钱
新建69KV变电站25万元
新建138KV/69KV变电站40万元
69KV变电站改建为138KV变电站20万元
其他说明:
(1)现有的69KV变电站可以容纳138KV/69KV变压器。
(2)AMA负荷侧电压等级为69KV,新建变电站站址面积满足138KV/69KV变压器安装要求。
(3)发电机、并联电容器、变压器分接头等不允许改变。
(4)五年系统网损保持不变。
电价为55元/MW.h。
电气13-2班数据〔mile〕
组号
电阻
/mile
电抗
/mile
并联容抗
/mile
1
明哲
1
1
2
2
2
3
3
3
4
4
4
5
5
5
一、分析未参加AMA69前的系统…………………………………………………1
…………………………………………………………1
…………………………………………………………2
…………………………………………4
……………………………………………5
二、静态安全分析…………………………………………………………………6
三、选择AMA69接入方案…………………………………………………………7
四、结论…………………………………………………………………………24
摘要
电力系统规划作为电力人最根本的任务,对电网的可靠性,经济性和安全性都有着决定性的影响。
对电力系统进展科学的分析规划并结合实际加以优化,是目前电力开展研究的热门问题之一。
城市供电方案设计的质量直接影响到城市供电的可靠性和经济型。
城市电网规划设计许多方面也涉与很多问题,首先需要对电网进展运行分析,找出存在的隐患和问题,提出需要完善的容,并在后续改造中逐步实施。
其次,对未来需要参加或撤出的变电站进展安全可靠经济性分析,并考虑未来几年的可变因素。
进展科学高效的分析。
提出应对方案,对未来系统的改建等提前做出准备。
本设计要求对原有系统进展分析,并参加AMA69变电站,选择方案并分析,选择最好的方案
关键词:
城市供电网;规划改造;AMA69;可靠性;安全性;经济性;
一、对未参加AMA69前的系统,进展潮流计算,根据计算结果,分析系
统中线路潮流和节点电压是否均在正常围。
潮流计算,作为电力系统稳态分析中最根本、最常用的计算,现在已经开展成为电力系统规划设计、发电调度以与安全性和可靠性分析的根底,同时也是各种电磁暂态和机电暂态分析的根底和出发点。
潮流计算后的系统运行图
1.1节点电压情况
正常运行下,节点电压信息如下
名称
基准电压
标幺电压
实际电压
相角
名称
基准电压
标幺电压
实际电压
相角
TIM345
345
HALE69
69
-23
MORO138
138
HISKY69
69
HOMER69
69
JO345
345
RAY69
69
JO138
138
TIM69
69
BUCKY138
138
FERNA69
69
SLACK345
345
WEBER69
69
SAVOY138
138
UIUC69
69
SAVOY69
69
PETE69
69
PATTEN69
69
PAI69
69
SLACK138
138
HANNAH69
69
AMANDA69
69
GROSS69
69
RAY345
345
SHIMKO69
69
RAY138
138
WOLEN69
69
TIM138
138
LAUF138
138
BLT138
138
LAUF69
69
BLT69
69
BOB138
138
DEMAR69
69
BOB69
69
LYNN138
138
ROGER69
69
AMA69
69
0
0
0
根据《电力系统电压质量和无功电力管理规定》
第五条
〔一〕35KV与以上用户供电电压正负偏差绝对值之和不超过额定电压的10%
〔二〕10KV与以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%
〔三〕220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%
第六条
(一)发电厂和变电站的母线电压允许偏差值
1.500〔330〕KV与以上母线正常运行方式时,最高运行电压不得超过系统额定电压的+10%;最低运行电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用与下一级电压调节。
2.发电厂220KV母线和500〔330〕KV与以上变电站的中压侧母线正常运行方式时,电压允许偏差为系统额定电压的0%—+10%;事故运行方式时为系统额定电压的-5%—+10%。
3.发电厂和220kV变电站的110kV—35kV母线正常运行方式时,电压允许偏差为系统额定电压的-3%—+7%;事故运行方式时为系统额定电压的±10%。
4.带地区供电负荷的变电站和发电厂〔直属〕的10〔6〕KV母线正常运行方式下的电压允许偏差为系统额定电压的0%—+7%。
〔二〕特殊运行方式下的电压允许偏差值由调度部门确定。
—1.1之间,即345——1.1,即138———
—1.026之间,不仅合格率是百分之百,电压波动也并不大。
正常运行方式下,系统有功损耗为9.7899MVA,该城市供电系统网负荷为808.7220MVA。
此时,有功网损率为1.21%,可以看出,该城市网损较低。
线路和变压器运行情况如下
首端节点名称
末端节点名称
回路
状态
是否变压器
有功首端
无功首端
视在首端
视在极限
%视在极限max
有功损耗
无功损耗
TIM345
TIM138
1
Closed
Yes
250
TIM345
SLACK345
1
Closed
No
597
20
MORO138
TIM138
1
Closed
No
233
MORO138
LAUF138
1
Closed
No
0
233
0
HOMER69
HANNAH69
1
Closed
No
102
HOMER69
LAUF69
1
Closed
No
102
30
RAY69
FERNA69
1
Closed
No
82
RAY69
RAY138
1
Closed
Yes
RAY69
GROSS69
1
Closed
No
72
TIM69
HISKY69
1
Closed
No
112
TIM69
TIM138
2
Closed
Yes
-7
71
187
TIM69
TIM138
1
Closed
Yes
-7
71
187
TIM69
PAI69
1
Closed
No
21
82
TIM69
HANNAH69
1
Closed
No
-3
106
FERNA69
DEMAR69
1
Closed
No
90
19
WEBER69
LAUF69
1
Closed
No
81
WEBER69
PATTEN69
1
Closed
No
72
UIUC69
BLT69
3
Closed
No
38
77
UIUC69
BLT69
2
Closed
No
77
UIUC69
BLT69
1
Closed
No
77
UIUC69
HALE69
1
Closed
No
74
UIUC69
PETE69
1
Closed
No
93
PETE69
HISKY69
1
Closed
No
112
PAI69
GROSS69
1
Closed
No
50
HANNAH69
AMANDA69
2
Closed
No
-1
68
20
HANNAH69
AMANDA69
1
Closed
No
-1
68
20
SHIMKO69
ROGER69
1
Closed
No
82
SHIMKO69
BOB69
1
Open
No
0
0
0
82
0
0
0
SHIMKO69
PATTEN69
1
Closed
No
72
WOLEN69
BOB69
2
Closed
No
72
WOLEN69
BOB69
1
Closed
No
72
HALE69
LAUF69
1
Closed
No
82
JO345
JO138
2
Closed
Yes
94
220
JO345
JO138
1
Closed
Yes
94
220
JO138
LAUF138
1
Closed
No
68
191
BUCKY138
LAUF138
1
Closed
No
191
BUCKY138
SAVOY138
1
Closed
No
191
SLACK345
RAY345
1
Closed
No
168
29
597
SLACK345
JO345
1
Closed
No
-9
600
SAVOY138
JO138
1
Closed
No
191
SAVOY69
ROGER69
1
Closed
No
15
82
SAVOY69
SAVOY138
1
Closed
Yes
38
101
SLACK138
LYNN138
1
Closed
No
100
0
-2
SLACK138
RAY138
1
Closed
No
288
SLACK138
SLACK345
1
Closed
Yes
220
RAY138
BOB138
1
Closed
No
233
RAY138
TIM138
1
Closed
No
3
233
RAY138
RAY345
2
Closed
Yes
224
RAY138
RAY345
1
Closed
Yes
85
224
LAUF69
LAUF138
2
Closed
Yes
-4
101
LAUF69
LAUF138
1
Closed
Yes
101
BOB138
BLT138
1
Closed
No
185
BOB69
BLT69
1
Closed
No
105
25
BOB69
BOB138
1
Closed
Yes
187
BLT69
DEMAR69
1
Closed
No
50
BLT69
BLT138
1
Closed
Yes
23
187
LYNN138
JO138
1
Closed
No
133
线路与变压器运行情况
从变压器回路可以看出,最大容载比为BOB138到BOB69变压器,视在功率极限的百分数为68.2%,最小的为SLACK345到SLACK138变压器,视在功率极限的百分数为22.1%,SLACK345到SLACK138变压器比拟小的原因在于SLACK345侧东部电源比拟充足,有一台220MV和两台150MV共三台发电机支持。
南部网络有多个小型发电机支持。
向南部传输功率较小,所以,极限百分数小。
而BOB138到BOB69变压器是东北部138KV变到到69KV的主要变压设备,负责支持东北部69KV有功功率的提供和西北部138KV到69KV变压器无功功率,并且无大功率发电机直接支持,所以极限百分数大。
建议双变压器运行,减小极限百分数,提高可靠性。
正常运行时,变压器负载情况均正常。
首先,BOB69到WOLEN69双回路线路仅由BOB69端单台变压器供电,供电可靠性低,线路视在功率极限百分数为55.2%,随着负荷的增长,防止线路负载率过高并需保证WOLEN69端供电可靠性,建议从SLACK138母线出搭设变电站138—69,为WOLEN69端供电。
然后,BLT69到UIUC69三回路线路由两台发电机供电,但线路潜在供电压力极大,一旦BLT138端发电机故障,供电立即崩溃并且线路负载率过高。
建议从HANNAH69处架设架空线为UIUC69端供电,缓解线路压力,保证供电可靠性。
其次,TIM69到HANNAH69线路,虽然有双变压器供电,并且HOMER69供电,但是线路负载率过大。
建议建设双回路提高稳定性。
最后,RAY69到FERNA69线路仅由一台变压器供电,且线路负载率过大,建议从SLACK138母线处架设变压器为FERNA69供电,保证供电可靠性。
其余线路负载率均比拟低。
二、针对单条线路或单个变压器退出运行的情况,进展事故下潮流计算。
根据计算结果,分析可能出现的越限原因。
静态安全分析是指当电力系统正在运行时,在已经形成的网络结构中运用N-1准如此,进展单个元件的投切,然后在观察整个网络的运行情况,检查是否出现电压跌落或是线路过载越线情况,对各种运行方式进展综合评估,确定是否符合系统安全运行标准。
如如下图所示〔T表示变压器,L表示线路,其余未越线的已删除〕
标签
跳过
已处理
已求解
越限
最大支路越限%
L_00021WOLEN69-00048BOB69C1
NO
YES
YES
1
111
L_00021WOLEN69-00048BOB69C2
NO
YES
YES
1
111
T_00048BOB69-00047BOB138C1
NO
YES
YES
1
会出现越线的三条线路如下所示
L_00021WOLEN69-00048BOB69C1〔2〕双回路线线路与T_00048BOB69-00047BOB138C1变压器线路因故障切开后,电压会越限,越限电压节点为WOLEN69以与BOB69,越限电压为111.04%、111.29%。
由于进入BOB138母线的有功潮流为90.55MV,而WOLEN69母线端负荷为74MV,因此,当线路或变压器故障切除后,负荷骤减,造成WOLEN69电压升高至1.1104pu,BOB69电压升高至1.1129pu。
为了防止N—1后电压越限,可采用的措施是对BOB138—BOB69变压器实行双变压器并分接头方式的调节。
三、选择线路方案,将变电站AMA69接入系统。
根据潮流计算和安全性分析结果,比拟不同设计方案的优劣,最终提出最优方案。
首先,根据以上一、二分析,线路,变压器视在功率百分数较大的线路已经不适合接入AMA69系统,这样会加重线路负担,影响供电的可靠性;其次,会出现越限的线路也不能接入AMA69系统,原本就会出现越限,在接入其他系统,增加负荷,N—1后,必然越限而且越限电压会变得更大。
排除以上因素,所需考虑的方案如下:
方案一:
AMA69通过变压器接到JO138
通过一个138—69的变压器,将AMA69连到JO138,接入系统。
可以看出,系统总负荷提升,网损降低,有功网损率降低。
潮流计算:
电压分析
名称
基准电压
标幺电压
实际电压
相角
名称
基准电压
标幺电压
实际电压
相角
TIM345
345
SAVOY138
138
MORO138
138
SAVOY69
69
HOMER69
69
PATTEN69
69
RAY69
69
SLACK138
138
TIM69
69
AMANDA69
69
FERNA69
69
RAY345
345
WEBER69
69
RAY138
138
UIUC69
69
TIM138
138
PETE69
69
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