电力系统规划设计论文范文

时间:2023-02-23 07:45:07

电力系统规划设计论文

电力系统规划设计论文范文第1篇

关键词:电力系统;电力工程;应用

目前,我国的经济发展有了长足的进步,人们的生活质量有了大幅度提升,故此在用电需求上也得到了增加。为能够有效保障电力系统的稳定可靠安全的运行,对电力资源最大化的得到节约,电力系统规划设计就是最为关键的环节,这对整个电力工程的运行效率都会产生影响。故此加强这一领域的理论研究对实际有着重要的意义。

1.电力系统的规划设计及方法分析

1.1电力系统规划的内涵分析

现阶段我国对电力的需求及质量都有着要求上的提高,电力系统的安全稳定运行是保障人们正常用电的基础,所以对电力系统的科学规划就显得比较重要。而电力系统主要就是通过配电以及输、发电等环节所组成的电能生产及消费的系统,其主要功能就是将一次性能源发电动力装置转换成电能形式,在输电的支持下将电能供应给用户,所以它是我国国民经济系统中的重要子系统。对其进行有效的规划就是结合某地区内人口、经济和工业发展规模等实际情况,进行对电力的负荷加以预测,同时对各分区进行电力电量的平衡分析,对可能出现的盈缺情况加以预测。然后论证规划方案的经济可行性,对相关的设备等一系列内容进行科学合理实施。

1.2电力系统规划的方法分析

电力系统在实际的规划过程中必须要结合实际情况进行,电力系统规划设计的主要方法是通过对原始资料进行的,任何设计规划不能一次性就设计出最佳的方案,是在不断的完善改进过程中进行的。故此对电力系统的规划设计也如此,要能够将前期的工作基础做好,将电力负荷的相关资料进行详细的搜集,要结合当地的经济发展状况进行规划设计,只有这样才能够将电力系统规划设计的效果以最佳形式呈现出来。

2.电力工程系统设计规划注意事项及应用分析

2.1电力工程系统设计规划注意事项分析

我国的电力工程建设规划正不断的扩大规模和完善,其中的系统电压在不断提高,以及电源的容量也得到了全面上升,这些方面的变化使得电力系统的规划设计就发挥着关键作用。所以在规划设计的初级阶段要能够将准备工作完善做好,对数据的收集以及数据库的建立等,都要能够加强力度,这些也会之后的相关工作打下了坚实基础。对相关的基础性数据的建立是一项长期工作,同时也是整个系统规划设计的导向,这就需要在这一方面的网络基础数据进行及时有效的更新,并要形成规划的相关报告,如此才能够设计的更加科学化与合理化。

2.2电力工程设计中电力系统规划设计应用分析

针对电力工程设计中的系统规划设计可将其分为长期与中期电力系统发展规划类型,具体的规划设计当中,主要有近区电网电源规划情况和出力分析,以及工程所在区域电力负荷预测及特性分析等。在电力负荷预测及分析层面,对拟建电力工程附近片区进行电力负荷预测以及分析这是一项基础性的工作,对电力工程的设计主要进行十年以内的中短期负荷预测,也就是围绕着国民经济运行及发展所进行的。非负荷进行预测的方法是多样化的,其中的专家系统和模糊理论等新的方法所起到的作用比较关键。另外从电源的规划层面来看,这是电力系统规划设计的一个核心内容,对拟建工程周边电网电源规划进行统计以及对电源的出力情况进行分析是论证单项电力工程建设必要性的重要依据。从实际情况来看,电力电源的类型主要有地方电源及统调电源两种,所谓的统调电源主要是大型的发电厂对电网调度的统一所使用的电源,而地方电源则是一些比较小型的水电站。具体的规划过程中,新建电源机组会出现逐年投产的情况发生,这就需要对电源的出力情况进行详细的分析统计。再者就是电力的平衡在电力系统规划设计当中的约束条件,这就需要结合前面的负荷预测及电源出力的情况进一步的对电力工程的布局和规模等进行详细的分析。对电力电量平衡进行分析的过程中,分区间的电力电量交换也要进行充分考虑。为能够说明电力系统当中项目工程的地位及作用,要按照工程所在地网络特点及负荷分布等情况,在经了政府部门的审批之后接入系统就能够被提出,同时运行方式和供电电压的内容也要得到充分考虑。还有就是对电力系统规划设计中的电气计算环节,在这一过程中主要包含着几个重要层面的内容,也就是稳定计算机潮流计算和务工补偿计算、短路电流计算。然后通过各种电气计算的结果进行分析项目接入方案安全性及可靠性等,对设计的方案进行比较择取最佳方案。对电力系统规划设计方案过程中的准备阶段主要是了解在大网地区基本情况和特点加以了解,对现有的统调电源及线路等方面的资料进行收集,将其作为电力电网现状设计的基础数据,接着就行调度。通过对电力系统中发电动力装置的转化,再进行输电及变电和配电等程序。对电力系统的细节进行设置,保证输电稳定性,在规划的重点上要得到重视,主要就是规划周期,规划设计成本,安全这几个重要方面。例如在规划设计的成本方面对电力系统规划时,对元件以及电缆和设备等都有着重要的影响,这一过程的规划设计就需要对电力系统功能方面都要达到相关要求,在保证质量的同时将投入实现最小化。电力网络的基础数据对电力系统规划设计有着比较重要而对意义,所以要不断的更新及完善基础数据,这样才能够更加有利于电力工程设计的科学性。

3结束语

综上所述,电力系统的规划设计作用及影响的进一步扩大,也将对电力工程的设计起到促进作用,随着我国的电网电压及电网的规模不断扩大,也需要更加科学的电力系统布局。在这一过程中要能够结合实际的情况进行设计规划,注重人才的培养,多角度的分析问题,如此才能够最大化的提高电力工程的设计质量和水平。

作者:谷卓木 单位:国家电网哈尔滨分公司黑龙江瑞腾电力工程设计有限公司

参考文献:

[1]黄齐明.电力工程设计档案的开发与利用[J].机电兵船档案.2009(01)

[2]华军.电力系统规划设计在电力工程设计中的应用[J].科技与企业.2013(05)

电力系统规划设计论文范文第2篇

电力系统规划设计是对电力系统长期、中期的规划设计。在我国电力工程中电力系统规划设计具有较强的导向性。在进行电力工程规划设计的时候,涉及到系统规划设计的内容有:分析预测电力工程建设现场的电力负荷指数;处理周边地区电源规划情况;分析电力负荷数据,完善电源规划机构,平衡电力与电量;选择科学的电力工程接入方案;正确计算电力工程介入方案,确保方案的准确性;深入分析计算结果,综合考虑经济效益与方案技术的关系;主义考虑电力设计相关学科,借鉴电力学科资料。

(一)电力负荷预测与分析

电力负荷预测与分析是电力系统规划设计中重要的准备工作,对电力系统规划设计有巨大意义。电力负荷需要经过相关人员周密的计算分析,才可以给予电网规划设计获得具有参考价值的数据与信息。对中短期负荷的预测,应该分析我国经济发展情况,分析近几年来经济数据,知道我国经济大概发展情况,从而对电力最大负荷的层次进行分析。另外,规划设计人才可以参考已经完成的大规模电力系统情况,参考其电力负荷数据,对其进行分析,预测电力负荷,这种方式是我国电力负荷预测常采用的方法。预测电力负荷的方式比较多,比较常见的是预测方法、专家预测和模糊理论等。我国电力工程运用这些方法来预测分析电力负荷。分析负荷增长原因,从而可以分析出电力系统发展趋势,从而进行科学合理的电力系统设计。

(二)电源规划情况及出力

电源规划是对即将建设工程供电量分析,其周围的电网建设的规划研究,实现电力工程建设目标,是电力系统规划设计的重要组成部分。电力电源可以分为统一的调度电源和地方性电源两种,其中统一的调度电源是指电网调度统一的大型发电站;而地方电源是具有专用的发电设备的小型的地方性的水电站或发电站,每种电源发挥着作用是不同的,另外电源设备的投入使用可以看出电力系统规划的资金使用情况,对电源的出力情况进行分析可以有利于下一步工作的开展。

(三)电力电量平衡电力电量平衡

对电力系统的规划设计是具有制约作用的,根据电力负荷预测和电源出力分析,电力工程项目所在的供电区域、所在地区的电力与电量进行计算,平衡计算结果并对其进行分析,电力电量的平衡需要考虑分区间的电力电量的交换情况,这样就可以将电力工程的规模与布局确定下来。根据分析预测的电力系统各水平年的最大负荷,再根据各类电源的出力情况,可以计算出电力电量的盈亏,确定电力工程系统所需要的变电设备容量、所需要的发电量。确定的电力工程系统需要的容量应该是要加上系统需要的备用容量。

(四)接入系统方案接入系统方案

拟定的过程需要考虑电力工程的特点和电网的发展情况来确定,还需要考虑政府部门的相关意见及电网规划来进行方案的比较,使得拟定的方案时效性与实用性更强。接入系统方案要注意节远近结合,综合考虑节能降耗、节约用地,并运用电网新技术。同时需要提出电力工程项目各方案的规模与布局,终期近区电网结构、供电电压及运行方式等内容。

(五)电气计算电气计算

主要包括潮流计算、稳定计算、短路流计算和无功补偿计算。潮流计算是对电力网中电压分布和功率的计算。潮流计算可以计算中电网各网络原件电力损耗、电网各节点电压和电力潮流的分布情况,可以分析各接入系统方案的经济性、合理性和可靠性。稳定计算是对电力工程西戎的各故障情况进行模拟计算分析,确定电力工程系统稳定水平和稳定问题,稳定计算是以潮流计算为基础的,可以校验电力工程系统各个接入系统方案运营是否满足稳定性的要求。短路电流计算是验证故障短路在给定的网架中电气元件产生的不正常的电流值。短路电流计算可以校验电气设备,在发生故障的时候切断短路电流,减少短路带来的损失。无功补偿计算可以减少由于传输无功功率的各网络元件造成的电能损耗。

(六)方案比较分析比较方案

可以使得运算结果符合实际需要,确保电力系统更加可靠、安全,对方案进行横向纵向多层次的分析比较,可以形成最优化的方案,得到的方案设计是最符合实际需求的。

(七)系统专业提资

通过合理的系统设计、可靠的系统电气计算,选出综合条件最优的推荐接入系统方案中,确定电力工程项目的投产时间和建设规模,为电力工程规划设计提供准确的数据支撑和有效的设计依据。

二、电力系统规划设计工作的经验总结

随着我国社会经济的发展,电力系统进入快速发展时期,电力系统规划设计在电力工程设计中发挥着重要作用。如何更好的进行电力系统规划设计是电力工程规划设计中遇到的主要问题。本人认为在电力系统规划设计准备阶段应该了解大网区的基本情况和特点,收集附近地区电力系统情况,并将其录入数据库,作为电网现状的基础资料,了解附近区域电网发展变化情况,将其发展规划录入数据库中,为后续工作提供依据。在电力系统设计的时候应该时刻注意电力系统发展变化,收集更新数据资料库,掌握附近地区变电站、电厂和电力路线的数据资料和分布情况,收集当地负荷情况,计算各类系统电气,配合电力项目工程项目工作,不断更新完善基础数据。

三、总结

电力系统规划设计是电力工程设计中要组成部分,对电力工程设计是非常重要的,保障整个电力系统正常稳定运行。所以,应该重视电力系统规划设计,做好电力工程前期规划工作,制定科学的电力系统规划设计方案,注重基础数据库的更新完善,逐步提高电力系统规划设计的质量和水平,促使电力系统规划设计在电力工程设计中发挥应有的作用。

电力系统规划设计论文范文第3篇

【关键词】电力规划 规划设计 设计技术 规划技术 电力设计 电力系统规划

中图分类号:F407.61 文献标识码:A 文章编号:

一.引言。

电力能源是保障我国经济发展各个领域的能源基础,在我国的社会发展中起着举足轻重的作用。电力系统规划主要是由电力负荷预测、电源规划及电网规划组成,电网规划是建立在电源规划和负荷规划基础之上的,要求在保证输电能力的前提下,将输电费用降至最低。电力系统规划设计是在根据原始资料和系统资料,对负荷和电量平衡作出分析,利用规划方法,结合优化规划的原则,从拟定的多种方案中,选择技术可行,运行经济,安全可靠的设计方案,以此确定最优的规划设计方案。

二.电力负荷预测。

电力系统负荷预测程序是电力系统中进行负荷预测的一种行之有效的手段, 它通过计算程序自动采集、分析历史数据, 通过精密计算得到预测数据和曲线, 能够使负荷预测准确度有大幅度提高。但是, 在程序中提供了多种预测方法中, 选取最准确、最恰当的方法是提高负荷预测准确率的重要手段之一, 这就需要我们在实际应用中要对负荷实际变化规律及影响因素做细致的分析。

1.回归分析法。

回归分析法, 是目前广泛应用的定量预测方法, 用数理统计中的回归分析方法对变量的观测数据统计分析, 并根据对规划期内本地区经济、社会发展情况的预测来推算未来的负荷。优点: 预测精度较高, 适用于在中、短期预测使用。缺点:

( 1)规划水平年的工农业总产值很难详细统计; ( 2)回归分析法只能测算出综合用电负荷的发展水平, 无法测算出各供电区的负荷发展水平, 也就无法进行具体的电网建设规划。

2.单耗法。

单耗法是预测有单耗指标的工业和部分农业用电量的一种直接有效的方法。优点:方法简单, 对短期负荷预测效果较好。缺点: 需做大量细致的调研工作,近期预测效果较佳。

3.灰色系统法。

灰色预测是一种对含有不确定因素的系统进行预测的方法。以灰色系统理论为基础的灰色预测技术,可在数据不多的情况下找出某个时期内起作用的规律,建立负荷预测的模型。灰色模型法适用于短期负荷预测。优点: 要求负荷数据少、不考虑分布规律、不考虑变化趋势、运算方便、短期预测精度高、易于检验。缺点: ( 1)当数据离散程度越大, 即数据灰度越大, 预测精度越差; ( 2)不太适合于后推若干年的预测。

4.趋势分析法。

常用的趋势模型有线性趋势模型、多项式趋势模型、对数趋势模型、幂函数趋势模型、指数趋势模型等, 这种方法本身是一种确定的外推, 在处理历史资料、拟合曲线, 得到模拟曲线的过程, 都不考虑随机误差。使用的关键是根据地区发展情况, 选择适当的模型。

5.负荷密度。

负荷密度一般以kW/km2表示。一般并不直接预测整个城市的负荷密度, 而是按城市区域或功能分区。不同地区、不同功能的区域, 负荷密度是不同的。

三. 电力系统的电源规划。

电源规划的核心问题,是在规划限定的时间范围内,根据对电力负载增长的预测,确定在何时、何地,建设什么类型、多大容量的一批发电厂,以期既能满足经济发展所引起的负荷增长需求,同时又最为经济合理。

我国目前的电力系统的基本情况是,随着电力系统改革的深入,电厂与电网已经彻底分离,分别形成了发电公司与电网公司。虽然二者都处于垄断地位,且以服务国民生产和生活为第一目标,但是作为相互独立的经济实体,二者同时也都要考虑经济利益的最大化,这是主场化改革的必然结果,但同时也会引起一些协调的问题。

电源规划属于发电企业的工作,而输配电线网络的规划则是电网企业的工作,作为同一产业链的上下游端,二者的相互配合是必不可少的。即,电源规划要以输配电线路的规划为基础,电源负荷不能超出输配电线路的负载能力,

而输配电线路的规划则要充分考虑中长期的电源规划以做出合理的选择,不能出现电源供应中心输配电线路负载能力不足的情况。

另外,在一些特殊的情况下,如海南岛,则需要考虑更多的因素。首先,跨海输电可靠性差,且不经济,海南电网需要在岛内建设相对独立的电源系统,但因其本身的经济结构,电力消费较少,电力系统规模不大,自身可靠性较差,所以需要有连接外部电网的备用线路。同时电力系统本身的规模也限制了大容量电机的使用,经济性不够最优。

四.电网规划。

电网规划是根据负荷预测和电源规划结果,研究未来合理的电网建设方案。

1. 规划目标

构建安全、稳定、合理的电力保障体系,保证各项电力设施建设和城市建设协调、有序地进行,电网建设适度超前城市建设发展,满足辖区内社会经济持续稳定发展的要求,确保电网在国民经济发展功能的发挥。结合地方现存电网特点,以实现两个根本性转变为指导,满足地方供电区域内经济和社会发展的需求,建成供电可靠性、收益平稳的,完全满足全社会用电需要,并与经济发展相适应的现代化电力网。

2. 规划目标。

(1)满足国民经济和社会发展的需求。

地方电网应满足西部新城国民经济和社会发展对电力的需求,为辖区内国民经济和社会的可持续发展提供可靠的能源保障。

(2)统一规划、协调发展、远近结合、适度超前。

电网建设应与城市建设统一规划,电网建设与负荷发展协调,满足城市建设发展的需要,适度超前于城市发展,具有较强的适应能力。

(3)安全可靠、运行灵活、经济高效。

地方电网以满足国家规定的供电可靠性和电能质量标准、提高电网安全稳定水平,为用户提供安全、可靠、优质电能为宗旨,把建立布局合理、结构坚强、运行安全放在第一位。

3.规划类型。

按照时间划分,电网规划可分为远景规划、短期规划和长期规划。

远景电网规划:一般相对于一个较长的水平年,通过对未来各种发展情形的分析,研究电网骨干网架的远景结构,如电压等级、输电方式等。

短期电网规划:研究制度1~5年内电网的扩展决策,确定详细的网络方案。

长期电网规划:介于两者之间,研究电网的长期发展或演变。一方面通过长期电网规划对远景规划进行修正;同时又指导短电网规划,使短期电网规划同长期电网发展一致。

五.电力系统的优化规划。

电力系统的优化规划基本任务是要研究和提出规划期内的负荷水平(负荷预测):规划期每年最大负荷Pmax,年电量需求Qmax,负荷特性曲线以及负荷分布;研究能源资源和运输条件,确定能源布点、水源、煤炭、石油、天然气等;.研究和提出大型电站的合理供电范围;研究和提出电源合理布局及发展规模,确定电源规划方案;研究电网发展方案,包括输电和配电主干网络布局及电压等级选择、变电所布局及容量选择等等。

六.结束语。

电力规划设计要通过技术和经济比较,选择较为优先的设计方案,通过深入分析,从网络电能损耗、最大电压损耗、线路和变电站的投资及每年电力网的运行费用等方面,作出详细的分析,并确定最优秀的设计方案。

参考文献:

[1]朱源源 Zhu Yuanyuan 对于我国电力规划设计技术的探讨 [期刊论文] 《科学之友》 -2010年18期

[2]李喜来 董建尧 段松涛 特高压输电线路钢管塔设计关键技术与试验研究 [期刊论文] 《特种结构》 ISTIC -2012年4期

[3]冯宁 基于我国电力规划设计技术的研究 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年36期

[4]史传卿 朱爱钧 龚尊 《城市电力电缆线路设计技术规定》的主要特点和重点内容 [会议论文]2008 - 中国电机工程学会可靠性专委会、城市供电专委会2008年学术年会

[5]李博 潮平两岸阔,风正一帆悬——国核电力规划设计研究院发展纪实 [期刊论文] 《中国工程咨询》 -2012年4期

电力系统规划设计论文范文第4篇

电力能源作为国民经济众多领域的基础能源,在社会经济发展中起着举足轻重的作用。电力工业的先行建设,是保证经济发展的先决条件。作为电力工程前期工作的重要组成部分,合理的系统规划是电力系统安全、可靠、经济运行的前提,也是具体单项电力工程设计建设的方针和原则。

一、电力系统规划设计的主要内容

系统规划设计相关工作可分为长期的电力系统发展规划、中期的电力系统发展设计。其对单项电力工程设计具有指导性的作用,也是论证工程建设必要性的重要依据。

在进行单项电力工程设计时,其涉及到的论文联盟系统规划设计主要内容包括:(1)工程所在区域的电力负荷预测和特性分析;(2)近区电网电源规划情况及出力分析;(3)根据负荷预测和电源规划结果,进行电力和电量平衡;(4)提出电力工程接入电网系统方案;(5)对所提方案进行电气计算;(6)分析计算结果,并进行方案技术经济比较;(7)为电力设计其它专业提供系统资料。

(一)电力负荷预测和分析

对拟建电力工程附近片区进行电力负荷预测和分析,是电力系统规划设计的基础。在电力工程设计时,主要进行10年以内的中短期负荷预测。中短期负荷预测,主要围绕国民经济的运行和发展而进行。在总结历年经济数据的基础之上,结合社会经济的发展规划,对中短期的近区最大负荷进行逐年预测;同时,根据已建、在建和规划的大项目情况,对负荷的特性进行必要的研究分析,并确定其对电网供电的影响。负荷预测的方法多种多样,即有传统的序列预测法,也有模糊理论、专家系统等新方法。对具有重要意义的电力工程,如枢纽变电站、输送大量潮流的电力线路、或大容量发电机组,可采取多种方法预测负荷,分析负荷增长因素及其发展趋势,并从中选出一般可能出现的负荷水平进行分析。

(二)电源规划情况及出力

电源规划是电力系统规划设计的核心内容。对拟建工程周边电网的电源规划进行统计,并分析电源的出力情况,是论证单项电力工程建设必要性的重要依据。电力电源分为统调电源和地方电源,其中统调电源是指归电网调度统一调度的各类大型发电厂;地方电源则包括各类小水电站,以及企业自备发电机组。每种电源在不同的水文期的出力各不相同,同时新建电源机组会出现在规划期间逐年投产的情况,因此,需对电源出力情况进行详细的分析统计,以利于下一步工作开展。

(三)电力电量平衡

电力电量平衡在电力系统规划设计中起约束条件的作用。根据电力负荷预测和电源出力分析,进行项目所在地区、供电区域进行电力、电量平衡计算,并对平衡结果进行分析,从而确定电力工程的布局和规模。通过负荷预测确定各水平年的系统最大负荷,结合各类电源的出力分析,得出电力电量盈亏,从而确定电力系统所需的发电、变电设备容量。该容量应满足负荷需求的工作容量加上系统需要的备用容量。此外,在进行电力电量平衡时,还需考虑分区间的电力电量交换,并根据情况增减设备容量。

(四)接入系统方案

根据工程所在地原有网络特点、负荷分布和电网发展规划等情况,说明项目工程在电力系统中的地位和作用,按照电网规划,以及政府部门的审批意见,提出项目接入系统比较方案。在论述项目接入系统方案时,应远近结合、综合考虑节约用地、节能降耗、电网新技术的应用。与此同时,需提出项目工程各方案的布局和规模,投产年及终期近区的电网结构、运行方式和供电电压等内容。

(五)电气计算

电气计算是电力系统规划设计的主要内容,包括:潮流计算,稳定计算,短路电流计算和无功补偿计算。第一,潮流计算主要是对电力网络中的功率和电压的分布进行计算,通过潮流计算可确定系统运行方式,检查各元件是否满足运行要求,并为系统继电保护和稳定计算提供依据和初值。潮流计算作为电力系统设计中最基本的计算,是比较电力工程各接入系统方案最直观的方法。通过潮流计算得出的电网各节点电压、各网络元件电力损耗、以及电力潮流的分布情况,可直接用于分析各接入系统方案的可靠性、合理性和经济性。第二,稳定计算是指根据要求,对电力系统的各种故障情况进行模拟计算和分析,从而确定电力系统稳定问题的主要特征和稳定水平。稳定计算多是基于潮流计算结果的基础之上,在单项工程设计中常用到的稳定计算包括电力系统暂态稳定计算、电压稳定计算、以及频率稳定计算等。通过进行各种稳定计算,可校验各接入系统方案的运行参数能否满足稳定运行的要求,在必要的情况下提出安稳策略和保障措施。第三,短路电流计算主要是验算在给定的网架中,由于故障短路而在电气元件上产生的不正常电流值。计算项目工程接入系统节点处的各种短路电流,能为电气设备的选型提供依据。在确定网架结构和系统运行方式的情况下,进行短路电流计算可正确选择及校验电气设备,选用正确的继电保护整定值和熔体的额定电流,从而确保在故障情况下能快速切断短路电流,减少短路电流持续时间,减少短路所造成的损失。系统的短路电流宜限制在合理的水平,当短路电流水平过大而需要大量更换工程相关网区已有电气设备时,应提出限制短路电流的措施。第四,进行适当的无功补偿,可向电力网络中的感性负荷提供相应的无功功率,从而减少各种网络元件因传输无功功率所造成的电能损耗。在具体电力工程中,需根据无功平衡,提出无功补偿装置总容量及分组容量,必要时需对单组低压电容器投切时电压波动进行校核,进行近区无功平衡分析,和调相调压专题计算。

(六)方案比较

对项目接入方案进行比较,在各种电气计算结果的基础之上,从安全可靠性、实施性、发展适应性和经济性等方面进行分析,从而对各方案的设计及运行做出评价,并选择最优者作为推荐方案。

(七)系统专业提资

通过合理的系统设计,可靠的系统电气计算,选出综合条件最优的推荐接入系统方案,确定项目工程的建设规模和投产时间,为电力工程设计的其它专业提供有效的设计依据和准确的数据支撑。

二、电力系统规划设计工作的一些经验

随着我国电网电压的升高,电网规模的不断扩大,电源装机总容量的逐年提升,电力系统的发展进入了新时期。在单项电力工程的设计中,电力系统专业的设计和论证起着重要的指导作用。如何独立开展电力系统规划设计工作,成为中小规模的电力设计单位遇到的新问题。

(一)准备阶段

在开展系统规划设计工作前,应收集近区电力系统现状相关资料,了解大网区的基本情况和特点,分析和整理收集到的系统资料。收集现有变电站、线路以及统调电源资料,并开列成表录入数据库,形成电网现状网架的基础数据。与此同时,还需收集最新电力主网规划报告,了解近区电网的发展方向和变化特点,将规划电力网络资料录入数据库,形成各规划水平年的网架基础数据。

(二)开展工作

关注电力系统的最新变化情况,更新数据库资料,收集和研究各地区的负荷情况和特点,掌握大网内各电厂、变电站、电力线路的地理分布情况和数据资料,为系统设计做好准备。针对新项目工程,展开对当地负荷情况的收集工作,及时更新当地及周边电力系统的资料。之后,进行各类系统电气计算,配合项目工程的设计工作。电力网络基础数据对电力系统规划设计具有重要意义,所有电气计算均是基于电网数据的基础上进行的。因此,不断更新和完善基础数据,将是电力系统规划设计的一个长期工作。

三、结语

电力作为典型的能源是现代社会经济的命脉,也是考察当地投资环境的重要因素,因此电力规划应符合城市规划的总体要求,因地制宜的根据城区规模、社会发展、地区动力资源分布、能源结构和电力供应现状条件。电力规划应按照市场规律、可持续发展方针设计,与城市规划相一致。随着电力系统向大机组、大电网、高电压和远距离输电发展,电力系统规划设计起的作用进一步增加,在单项具体的电力工程设计中,对系统设计专业的要求也越来越高。本文对电力工程设计中所涉及到的系统设计的内容,进行论述和探讨,并总结部分相关工作经验,以供参考。

电力系统规划设计论文范文第5篇

【关键词】 电力光纤 通信网络 规划设计

引言:随着电力系统运行对通信技术的利用及依赖程度的不断提高,整个电力系统的生产及运行对光纤通信网络的运行要求持续增加。其不但要求光纤通信网络具有足够的通信能力,而且还要求其运行具有足够的可靠性和安全性。

一、电力光纤通信网络规划设计原则和目标

为了保证电力光纤通信网络的设计和规划质量, 在设计过程中, 应该遵循一定的原则, 并制定相应的目标, 以此来推动电力光纤通信网络设计规划活动的有序实施。一般来说,电力光纤通信网络规划的基本目标在于使通信网络能够满足电网的管理业务需求, 并且本着增进网络的科学性和先进性的原则, 建设一个稳定、安全和可靠的网络。在这个过程中,保证网络的先进性是通信技术的发展的要求, 而保证网络的安全性, 是通信网络运行的基本条件, 所以二者缺一不可, 不得偏废。另外,为了在系统的设计中, 实现更加经济和高效的运行, 还应该适当的遵循网络的经济性原则, 实现设计方案的优化。

二、电力光纤通信网络的规划设计问题分析

电力光纤是一种比较先进的通信形式,目前已经慢慢的代替了以往的通信方式,促进了网络的进一步发展,自20世纪80年代以来,光纤通信技术就一直在向前发展,现今已获得了相对较突出的发展成果,同时已逐渐大规模的运用到现代通信的市场当中。可是在运用的实践中大家发现,倘若不落实好合理的通讯网络规划及设计,便会造成光纤通讯网络的作业质量的减低,严重的还形成安全隐患。

1、电力光纤通信网络的拓扑结构设计问题。我们知道,电力光纤网络的信息入口为拓扑,因此它设计的科学性将直接地影响到网络的工作实效,所以,在对通信体系的网络进行设计与规划时,要先以拓扑结构的设计为着手点。针对现今中国的拓扑方式来说,主要是星型、链型和环形这3种方式,不一样的拓扑方式在运用过程中的特性也不尽相同,因此相关机构在对拓扑结构进行设计的时候,应该全面考虑到它自身的一些特性。比如,星型的网络拓扑,它的最大优势是能够完成更为简便性的结构设置,同时在运转的过程当中,有着相对高的安全性以及稳定性。此外,因为它存有数个对角节点,便让它可以满足于大量的网络信息传送需求。

2、电力光纤通信设备的选型问题。设备的选型是指在电力光纤的通信网络设备运行的过程当中,要结合网络的真实运用现在,选择恰当的作业设备。而具体性的设备选取标准,要从组网特性、容量以及线路的兼容性等多个方面着手,这里需要注意的是并非容量以及兼容性愈大的设备便愈好,应该按照线路的作业需要以及通信的特性来选取最为适当的设备,要不然将会造成设备内存量的搁浅与废置,致使资源浪费,同时还加大了维护与管理的费用。针对现在我国社会市场当中,通信设备而言,较为常见的有以下多个方面的运用问题。第一,现今我国的大部分通信网络设备都是由通信网来实施设计的,即通讯网络设备所受到的来自于区域网络的约束相对较多,导致在是运用当中不能达到一个更为灵活、敏捷的运用;第二,不一样厂家以及批次的商品缺乏了一个统一性的网络配网标准,这样一来,便无形中造成了的市场中的各类设备以及网络间缺乏连贯性;第三,现今很多通信设备有着接十三种类小的情况,这便造成了在现实的运用过程当中,不能够达到更大范围内的运用;第四,不一样生产厂家之间所生产的商品不具备兼容性,造成的直接性后果便是作业网络存在着安全隐患。

3、电力光纤通信网络专用电缆选择问题。电缆的选用对于电力光纤通信网络的作业质量来说,其的影响力也是极其之大的,就现今而言,我国的电力光纤电缆通信网络当中所运用到的电缆基本是复合光缆(OPGW)、无金属白撑式光缆(ADSS)以及缠缆式光缆(GWWOP)这3种,以上光缆在运用的过程当中同样具有着不一样的特性,要求相关的工作人员及设计人员结合通讯网络的内在需要展开选择。

4、自愈切换时间、切换方式问题。这里的自愈所指的就是电力光纤通信网络在进行作业的过程当中,能够在故障出现之后自动地恢复到健康的性能及作业状态下,如此的自愈能力势必能够避免系统故障所引发的所有的安全问题,因此它切换的时间以及切换的方式便显得十分的关键了,应该尽量地选择那些切换时间比较短以及切换方式更灵活、敏捷的自愈网络。

三、结语

随着电力系统网络对通信技术要求的不断提高,在通信网络架构的过程中要对通信技术进行实时更新,以达到提高电力系统网络可靠性的目的。

参 考 文 献

电力系统规划设计论文范文第6篇

关键词:农网 网架结构 优化

1 农网高压配电网结构特点

相对于城区电网来说,农网的拓扑结构要简单、清晰,但由于负荷对电能可靠性要求等其他原因,一般都会有小型发电厂,且通常均为小容量机组,即系统除了通过若干220 kV、110kV变电所接受区域大电网电力以外,往往包括多个110 kV及以下并网发电的若干电源点,从而使得电网不是单纯的放射型单方向模型,需要通过建立数学模型来确立电源点的建设和系统接线方式。

2 农网网架结构优化方法的选择

2.1 网架结构优化的一般方法

负荷预测是电力系统规划工作的基础,在负荷预测的基础上一般应结合区域规划进行负荷分布分析,进而确定负荷平衡结果,即确定变电所的分布和容量规划,在负荷预测和变电所布点确定的基础上进行网络优化规划。一般来说,网络规划的目标是满足系统有功负荷的最优网架设计,有静态规划和动态规划之分。静态规划考虑的是针对某一负荷水平进行网架规划,一般从基准年开始按年度进行,需考虑现有的网架,同时后一年的网架结构规划需将前一年的网架设定为已有网架,因此,每规划目标年的网架规划既要瞻前也要顾后,做到从时间序列上的前后协调相互呼应,从而节约建设投资。但规划设计方案的评价指标一般考虑整个规划期的总的性能指标最优来评价方案,而且往往加入投资分析,甚至列入资金的时间价值,因而称为动态规划。网架规划优化方法常用的有两类,即启发式方法和数学优化方法。数学最优方法是通过将电网规划问题用数学化模型进行描述,然后采用一定的算法求解,从而获得满足系统要求的最优规划方案。该类方法从理论上将可以保障方案的最优性,但一般要求得最优解需要很大的计算量。启发式方法则是通过定义方案运行性能以及投资需求等综合指标,根据一定规则对线路进行逐步迭代选择直至得到满意的最优解。该类方法难以保证方法的最优性,但计算量较数学优化方法要小,计算较为方便且便于与规划设计人员的检验相结合,因而是一种更为经济而实用的方法。

2.1.1 启发式网架优化方法

根据所确定的衡量安全性指标的不同,启发式方法分为基于支路性能的启发式方法和基于系统性能指标的启发式方法。基于支路性能指标的启发式分析方法中,线路的选择是根据系统运行时线路功率传输情况来实现的,常选用的有线路是否能满足负荷要求或者线路过负荷程度等指标;而基于系统性能指标的启发式方法中,线路的选择是根据线路对系统运行时整个系统的一个特定运行性能指标的影响程度来实现的,常选用的指标有系统缺负荷大小指标等对线路的逐步选择。

基于线路指标的启发式网架规划方法分为逐步倒退法和逐步扩展法两种。逐步倒退法是根据目标年数据构成一个虚拟网络,该网络除了已有线路以外,包括所有待选的线路,这样,构成的就是一个冗余度很高但不经济的网络,然后采用潮流模型对该网络进行分析,比较各待选线路在系统中的作用和有效性,逐步去掉有效性低的线路,直到网络没有冗余线路为止。而采用逐步扩展法是根据各待选线路对过负荷线路的过负荷量的消除的有效度,选择适当的线路到现状网络上,直至网络无过负荷为止。为计算各待选线路的有效度,需要进行变结构时的潮流计算。

基于支路性能指标的启发式方法有计算简单灵活等优点,但由于通常是独立地考虑各待选线路的作用,无法直接体现系统充裕的大小等性能指标,而基于系统性能指标的启发式方法则能体现系统性能指标,从而可以从整体上识别薄弱环节并充分考虑各待选线路对系统的整体影响来选择最佳扩建线路。

2.1.2 网架结构的数学优化方法

网络优化的数学化方法可以分为确定性和不确定性两种优化方法。传统上采用的常常是确定的网络优化方法,即将规划问题表达成确定性的优化问题来进行求解。但随着规划的环境以及相关要求日益复杂,且负荷、设备费用、线路路径等因素均具有不确定性,这些不确定性对电网规划有较为显著的影响,因而在规划中考虑不确定性因素是必要的。按照考虑不确定性因素特征的不同,不确定网络优化有分为随机优化法和模糊优化法。随机优化法常常用于事件是否发生以及发生的时刻存在不确定性的情形,而模糊优化法则常常用来处理有关事情表达不清晰的这种不确定性的情况。在通常情况下,在满足对保障负荷电能供应的前提下,可能有多种架线方法和导线截面的选择,要对多个方案进行比较选择,则需要选择目标函数,在电网规划设计中常用到的目标函数有网架建设总投资、电能损失、维修运行费用为目标函数。由于电能的特殊性,需要考虑各种约束条件,如电压范围、线路的长期极限传输容量限制等。因此,网架优化过程实际上是目标函数与约束条件、状态参数之间的协调处理过程。

网络规划法是针对网络的拓扑特性所提出来的一种数学规划方法,也是在线形规划中专门处理网络问题的一种特殊算法。数学上把图看作节点和弧的集合,弧是连接在两个节点之间的有向线段。在电力系统中,节点就是接受电力或者发送功率的发电厂、变电所或者负荷点,弧就是线路。这种优化网架方法在电力系统网络优化中常用的数学模型有最少费用法、最短路径法、费用最小最大流法等方法。

2.2 农网网架结构优化方法的选择

结合农网高压配电网结构特点,选用支路交换法来进行这种辐射式结构的高压配电网的优化计算较为适用。采用该方法是从一个既定的辐射式电网开始,增加一条闭合联络支路后使辐射型网络变成一个闭合回路,然后将某一条支路断开,恢复网络的辐射型结构,并按照给定的目标函数对新构成的辐射型网络进行计算。重复上述计算过程,直到目标函数值最好为止,对应的网络即为所选用网络接线。采用这种方法简单实用,但只能达到局部最优解,对于农网来说,一般规划年需要新建的高压(110 kV及以上)线路是局部的,因而采用支路交换法可以满足其要求。一般地对于既定的系统接线,考虑到节约投资,其改建项目的实施相对于系统网损等指标来说往往是不经济的,且由于受电压、可靠性等电网分析计算的约束性条件的影响。在工程实际中,其高压配电网往往是通过对新增支路,以及由于负荷的增长需要改建的线路的多个建设方案的比较,来确定规划年内网络结构的优化方案。在分析中,我认为需引入动态经济比较的概念,而对于网络优化设计方案来说,结合个人设计方案比较的经验来看,最适用的经济方案比较以年费用比较法较为适合。

3 计算框图设计

计算步骤一:目标函数的确定。

当新建或者改建线路对支路潮流仅是局部影响时,只需对所需考察的支路进行网损最小分析。 采用最小网损作为目标函数,即函数为:

计算步骤二:先计算电网的潮流分布,再找出与本次计算相关的支路,即列出目标支路集合,交换支路前辐射型网络网损计算。

计算步骤三:第一次支路交换后,重新进行潮流计算后,在潮流计算结果的基础上进行支路交换后的辐射型网络网损计算。

重复以上支路交换计算,直至得出最优结论为止。

4 经济比较方法引入网架结构优化

在电力系统规划设计的实际应用中,单纯采用以上支路交换法优化网络接线是不够的,应该结合经济比较,即在对方案进行投资分析计算的基础上进行比较,从而得出经济的方案。常用的方案比较方法有最小费用法、净现值法、内部收益率法、折返年限法,每种方法又可以演化成不同的表达式。最小费用法是电力系统规划中较为普遍的方法,适用于比较效益相同或者效益基本相同,但难以具体估算的方案。最小费用法通常有以下三种不同的方案:费用现值比较法、计算期不同的现值费用比较法和年费用比较法。费用现值比较法是将各个方案基本建设期和生产运行期的全部支出费用均折算到计算期的第一年,现值低的方案是可取方案。对于不同建设期的方案则一般按照方案中计算期最短的进行计算,及计算期不同的现值费用比较法。

年费用比较法是将参加比较的诸方案计算期的全部支出折算成年费用后进行比较,费用低的方案为经济上的优越方案。其表达式为:

在比较方案部分费用相同的情况下,可以采用只考虑有差别的费用的年费用比较法,即只考虑差别部分的费用的比较,这种方法将初始投资差额以及末期残值差额折合为年费用或者年值,再综合运行维护、改造等运行年需要投入的差别费用,比较即可以得出经济最优方案。对于农网电力建设项目,笔者推荐使用这种简化了的年费用比较法。

5 总结

结合农网作为辐射型受端电网的特点,用支路交换法来进行这种辐射式结构的高压配电网的优化计算,虽只能达到局部最优解。对于农网来说,一般规划年需要新建的高压线路是局部的,因而采用支路交换法可以满足其要求。在工程实际中,其高压配电网往往是通过对新增支路,以及由于负荷的增长需要改建的线路的多个建设方案的比较,来确定规划年内网络结构的优化方案。在分析中,文中引入了动态经济比较,并提出对于农网采用有差别的年费用比较法最为适用。

参考文献:

[12]张焰.陈章潮.不确定性的电网规划研究.电网技术,1999.3.

[13]李林川.夏道止等.电力系统电压和网损优化计算.电力系统及其自动化,1995.7.

[5]中电联供电分会技术管理专委会.城市配电网优化的指导意见.2003年.

[6]杨捷.城区电网规划的研究和应用[硕士学位论文].西安:西安交通大学,2003.

电力系统规划设计论文范文第7篇

关键词:PWS;毕业设计;电网规划

作者简介:王颖(1980-),女,河南商丘人,中国计量学院机电工程学院,讲师。(浙江杭州310018)

中图分类号:G642.477     文献标识码:A     文章编号:1007-0079(2012)06-0100-02

中国计量学院电气工程及其自动化专业中电力系统类的毕业设计一直向着新颖、实用的方向不断调整选题、推陈出新。作为软件类的电力系统仿真题目一直受到广大学生的青睐,这就对仿真工具提出了“界面友好”、“方便实用”等要求,更重要的是,仿真软件的运行结果一定要在行业内有较高的认可度。

Power World Simulator(PWS,电力世界仿真器)软件是美国伊利诺亚大学开发的一款面向对象的电力系统可视化软件包。PWS具有潮流功能模块、事故分析模块、灵敏度分析模块、最优潮流分析模块、故障分析模块。

将PWS仿真软件引入毕业设计环节,顺应了教学需求。经过几年的教学实践,该软件受到了一线教师和学生的广泛认可。笔者所指导的采用该软件进行的毕业设计曾经连续两届被评为本校本科学生“优秀毕业论文”。

在毕业设计环节,应用PWS可以进行有关电压调整、静态安全分析等方面的课题研究。本文将主要就PWS在电网规划设计方面的应用做详细介绍,在此,所用到的主要是潮流功能模块和事故分析模块。

一、PWS简介[1]

PWS是一个电力系统仿真软件包,建构在对用户良好交互性的基础上。它的核心是一个功能强大的潮流计算软件,可以有效求解多达100000个节点的系统[2-3]。这使得电力世界仿真器作为一个独立的潮流分析软件包十分有用。与其他同类商业应用软件不同,PWS允许用户通过可缩放的彩色动画单线图来模拟一个系统。在PWS中,输电线路的通断、变压器或发电机的增加以及联络线功率的交换,一切仅需点击鼠标即可完成。此外,图形和动画演示的广泛使用增强了用户对系统特性、存在问题和限制条件的理解以及方便修改。

PWS提供了极为方便的模拟电力系统时间特性的工具。同样,它可以图形化地显示负荷、发电量和联络功率随时间的变化,以及因此产生的系统运行条件的变化。这项功能在解决电网扩建引起的网络结构变化之类问题时十分有用。

除了上述特点,PWS以其一体化的经济调度、联络功率交易经济性分析、功率传输分配因子(PTDF)计算和突发事故的强大分析能力为特色,所有这一切都可以通过一个简单易用的界面来实现。

二、PWS应用实例

1.设计任务与要求

某铝材公司ABC将在城市北部建一座新工厂。该工厂的负荷峰值预计将会达到48MW,10Mvar。然而,城北的电网较为薄弱。为满足该工厂的新增负荷,在该厂处需新建一所变电站。新的变电站适合安装138/69kV等级的变压器。此外,工厂要求至少接入两回线。现在的任务是保证在峰值负荷情况下,工厂的新增负荷接入后,城市北郊的输电网可以在正常和发生偶然事故时稳定运行。新增变电站不仅能满足工厂的用电需求,还可以使北部电网得到加强。新增变电站的地理位置与城市电网中邻近母线之间的距离已给定。

具体的研究内容是铝材工厂的新负荷接入后,使得系统能保证在正常状态和偶然事故时的正常运行,提出最合理的方案。系统安全运行要求线路和变压器负荷不得超过额定值,且母线电压水平保持在额定值的95%至106%间。母线间的相对位置和相关设备的价格也已知。

设计要求:

(1)利用PWS对该城市电网建模。演示初始潮流已确定在不接入铝材公司负荷的情况下的系统中运行。要求所有线路潮流和母线电压在限度以内。

(2)对原电网考虑任一条输电线路或变压器故障的影响,进行事故分析。

(3)母线间的相对位置和输电线参数及相关设备的价格已知。确定铝材工厂新负荷接入后能保证系统基本运行和抵御偶然事故的最经济的设计方案。改造总费用定义为建设成本减去未来五年内因降低系统损耗而所节省的花费[4]。

2.仿真建模

根据任务要求,利用PWS建立仿真模型,并进行初步潮流计算。计算结果显示在图1。

潮流结果显示,原始的城市电网各处母线及线路的运行情况均正常,无任何电气参数越限。

3.对原始电网进行预想事故分析

选择Option/Tools-Contingency Analysis的任一条输电线或变压器故障选项进行自动事故分析。

结果显示:

(1)若断开RAY69-FERNA69线路,就会出现两个越限情况,见图2:节点FERNA69的电压过低和节点DEMAR69和BLT69间的输电线路过载。

(2)若断开RAY69-RAY138线路则会出现一个越限情况,即节点DEMAR69和BLT69间的输电线路过载。

说明原始电网虽然正常运行时潮流不越限,但是其背后却隐藏着薄弱环节,通过预想事故分析仿真即可暴露其缺陷。

对此,提出了相应的解决方案:对于电压过低现象的解决办法是选择利用无功补偿设备来调压。

从图2中,可以看到母线FERNA69电压过低,为额定值的94%。因这条母线上已经并联了无功电源――补偿电容,故只需增大母线FERNA69的并联电容无功输出值即可达到要求。补偿的容量可以通过“试错法”得到。

4.计及安全的新电网经济方案设计

已知条件:输电线路(69kV及138kV)――新输电线路包括固定成本和可变成本。固定成本指购买和安装断路器、继电保护的费用以及改变变电站母线构造所需费用。变压器(138kV/69kV)――变压器价格包括所连断路器、继电保护费用和安装费用。母线成本,等等。因篇幅限制,此处省略具体成本参数。

根据课题要求,为了将新的负荷连入电网,可以设计两种接线方案[5-6],分别如图3、4所示。

(1)方案1:从GROSS、PETE、DEMAR、FERNA中任取两个69kV等级的母线连接到母线ABC69。

(2)方案2:在母线RAY138与ABC69间添加一台变压器,从GROSS、PETE、DEMAR、FERNA中任取一个69kV等级的母线连接到母线ABC69。

成本计算公式:

改造总价格=新增的建设成本-改造后节约的成本

=新增的建设成本-50×24×365×减少的有功电网损耗

=新增的建设成本-50×8760×减少的有功损耗

5.方案仿真分析及成本计算

(1)根据方案1,经过仿真,发现都不能使系统正常运行,电网出现崩溃。新负荷接入后的新网损为原来的2.58倍。故不采用方案1的接线方式。

(2)根据方案2,以ABC69连接GROSS69和RAY138的接线情况为例:

1)运行潮流演示,潮流功率分布也都在要求范围内,这表示电网能保证日常工作的正常运行。

2)进行预想事故分析,结果显示电网无越限情况,表明该电网能保证偶然事故时的稳定运行。

3)成本计算。查看case summary菜单,可得此时的有功电网损耗为10.41MW,进而计算相应的建造成本:

新增的建设成本=870000+100000+170000×11.9+250000+870000+100000+170000×10+50000+105000×3.2=6299000(美元)

改造总价格=6299000-50×8760×(11.56-10.41)=5795300(美元)

用相同的方法对其余三种接线方式进行仿真及成本计算,得到的改造总价如表1。

6.小结

按方案1进行线路连接,新的负荷加入后,电网会出现崩溃现象。出现此现象的原因是:原来这部分区域的电网较为薄弱,新负荷的接入进一步加重了电网的负担,使得ABC69连接端的电压连续下降。

按方案2进行线路连接,可使输电网达到在基本情况和偶然事故时稳定运行的目标。比较四种方式,发现在负荷接入后,电网运行时产生的新的电网损耗较原来电网损耗的减少量相差无几,故选择方案时,主要考虑建设的成本大小。

经比较,最终选择方案2中的方式①,即母线ABC69连接母线GROSS69和RAY138,变压器容量选为101MVA,改造总价格为5795300美元,电网损耗比原来减少9.9%。同时在预想事故分析时未出现电压降低或线路潮流功率过载现象,原电网也得到了加强。

三、结论

本文主要介绍了Power World在电网规划设计方面的应用,即对原电网进行了潮流分析、预想事故分析,并着重比较了计及安全情况下新负荷接入后的经济方案,制定出最合理的接线方式。

将电力仿真软件PWS引入电气专业的毕业设计环节,经多方反馈,一致认为取得了非常有意义的教学效果。不仅让学生通过实例运行加深对电力系统的认识,而且可以充分发挥其创造力,进一步进行电网的规划设计。希望本文能够对兄弟院校的相关教学提供有效的帮助。

参考文献:

[1]张仰飞,李先允,郝思鹏.可视化软件包Power World Simulator在电力系统教学中的应用[J].中国电力教育,2006,(S1).

[2]廖青华,赵斌.电力系统可视化仿真软件Power World的应用[J].河南机电高等专科学校学报,2008,(6).

[3]王庆红,等.电力系统可视化计算分析平台用户手册[M].广西:电力勘察设计研究院数字电网研究中心,2005.

[4]J.Duncan Glover,Mulukutla.S.Sarma.电力系统分析与设计[M].北京:机械工业出版社,2007.

[5]吕文杰.地区电网最优化规划方案研讨[J].电网技术,1999,(1).

电力系统规划设计论文范文第8篇

广东省电力系统包括21个地市电网,现有最高运行电压等级为500kV,珠江三角洲地区已形成500kV环网,并以500kV电压与广西联网,以400kV和110kV电压分别与香港和澳门联网。此外,广东电网还向湖南宜章和临武两县以及江西赣南地区供电。

粤中(珠江三角洲地区)地网是广东电网的核心,也是全省最大的负荷中心,该电网与广西、香港等电网互联,除了向珠江三角洲地区提供电力外,还担负着电力交换任务。在粤中地区建设一个强大的500kV电网,对保证广东电网乃至香港电网以及澳门电网的安全运行有着重大意义。目前广东500kV电网东已延伸至汕头西翼,江门——茂名500kV输变电工程正加紧建设,2000年前可望投入使用。

广东省的电力工业已经步入了大电网、高电压和大机组时代。随着整个电网变得越来越复杂,电网规划中以往那种人为臆断和局部最优的规划方式会给电网运行、发展带来隐患,资金盲目使用的可能性加大。结合目前理论的发展,我们认为电网规划是一个受到多种条件约束的、以电网总效益为最终目标的多目标的系统工程。对于这样一个系统,我们认为适宜以控制论为基础,结合信息论、运筹学和系统工程等理论来研究。

从控制论角度来看,电网是一个巨维数的典型动态大系统,它具有强非线性、时变且参数不确切可知、含大量未建模动态部分的特征。另外,电力网络地域分布广阔,大部分元件具有延迟、磁滞、饱和等复杂的物理特性,对这样的系统实现有效决策控制是极为困难的。另一方面,由于公众对新建高压线路的不满日益增强,线路造价,特别是走廊使用权的费用日益昂贵,以及电力网的不断增大,使得人们对电力网络的决策控制提出了越来越高的要求。正是由于电网具有这样的特征,一些先进的控制论思想和技术被不断地引入到电网中来。下面将阐明综合智能控制技术引入电网规划中的必要性和可行性。

1综合智能控制技术

1.1智能控制的概念

迄今为止,智能控制尚无统一的概念,文献[1]有如下归纳:

a)最早提出智能控制概念当推傅京孙教授,他通过对人-机控制器和机器人方面的研究,将智能控制概括为自动控制和人工智能的结合。他认为在低层次控制中用常规的基本控制器,而在高层次的智能决策,应具有拟人化功能。

b)Saridis在傅京孙工作的基础上,提出了三元结构的智能控制理论体系,他认为仅有二元结合无助于智能控制的有效和成功应用,必须引入运筹学,使其成为三元结合,并提出了其递阶智能控制的理论框架。

c)国内蔡自兴教授在研究了上述理论结构以后,从系统的整体性和目的性出发,于1986年提出了四元结构价格体系,将智能控制概括为控制理论、人工智能、运筹学和系统理论4学科交叉。

总之,智能控制是多学科知识的结合,除了从控制论出发来研究它,还可以从信息论、生物学以及社会科学角度来讨论和研究。

1.2综合智能控制技术

综合智能控制一方面包含了智能控制与传统方法的结合,如模糊变结构控制,自适应模糊控制,自适应神经网络控制,神经网络变结构控制等;另一方面包含了各种智能控制方法之间的交叉综合,如专家模糊控制,模糊神经网络控制,专家神经网络控制等。

2一个国外的电网规划专家系统

目前为止,在电网规划方面较成功的综合智能控制技术系统不是很多,其中比较好的有加拿大魁北克水电公司(Hydro-Quebec)的“直流/交流输电网络设计专家系统”。

在80年代末期,随着人员的退休和长期不用,一些60年代和70年代加拿大电网高速发展时期由工程师们获得的大量有关电力系统规划设计的专门知识逐渐被人遗忘,这引起了加拿大电力部门的关注,魁北克水电公司将专家系统技术看成是表达和保存某些目前在人类专家头脑中的专门经验和知识的潜在方法。他们认为在电力系统规划设计领域里,专门知识的损失非常明显,尤其是在电力系统增长缓慢的时期。这些专门知识来自于各门学科,在多层次的电力系统设计决策过程中起着重要的作用。一些选择决策,如发电类型、发电厂位置、输电类型(交流/直流)、电压等级、输电线路的数量型号和补偿设备的数量型号的选择必须根据一些准则仔细权衡,包括可靠性、稳定性、稳态性能、费用和环境状况的准则等。基于此,魁北克水电公司的专家们开发了一个用于输电网络初步设计的专家系统,该专家系统具有以下特点。

2.1目标和预期效益

主要目的是研究使用专家系统(ES)来模仿人类专家在AC/DC输电网络初步设计中的行为的可能性。系统地确定和表达进行一项合格设计所必须的知识,包括符号和数字数据,以及指导该项设计的原理、规则、准则折衷方法和数学模型。合格的设计基于费用、环境状况、稳定性、可靠性和设计灵敏度或鲁棒性等准则。ES原型还应指导用户通过完成设计所需的各步骤,使用户与知识库交互作用,并提供达到每一中间步骤后相应推理路径的解释。预期的主要效益是:

a)专家知识能够保留和传授给未来的工程师;

b)知识可以用更加具体的形式加以表达,而不是一些不明确的、没有根据的判断;

c)将获得得更一致的结果;

d)与人类专家相比,ES可以检查、比较更多的方案,得到更经济的设计;

e)借助于推理解释功能,ES可以作为未来专家的教学和训练工具;

f)作为一种“咨询”手段或者一个对已有设计进行评价和改进的工具,ES对专家将很有帮助;

g)ES将充当进行各种电力系统设备设计的专家系统家族的先驱,作为一种模型,从中抽取更加一般的设计方法论;

h)ES起到收集常常分散在整个设计机构中的知识的作用。

2.2领域专家和知识工程师的交互作用

知识工程师应当具有电力系统分析和设计领域以及人工智能(AI)领域的经验,已经证明两种知识的混合对于从领域专家处抽取和浓缩专家知识非常有效。专家知识来自于电力系统规划工程师,他们具有多年的规划、设计和调试大型工程项目的经验。

2.3对设计的评价因素一个候选的设计必须满足下述条件:

a)DC系统最小故障恢复特性;

b)容许的无线电和谐波干扰要求;

c)故障后的最小稳定判据;

d)稳定电压和无功电源的极限;

e)甩负荷后的暂态过电压极限;

f)可靠性所要求的最小设备冗余度;

g)必须对输入数据变化不敏感(鲁棒性);

h)必须满足某一最大费用要求;

i)必须适合现有技术。

魁北克水电公司的“直流/交流输电网络网络设计专家系统”已经成功地应用了近十年,并在不断地发展、完善。随着模糊技术和人工神经网络等的迅速发展,综合智能控制技术在电网规划中的应用前景愈来愈广阔。

3电网规划决策系统的分解及协调

电网的建设是资金和技术密集型的工程,线路和设备的经济使用寿命长达数十年之久,所以网络的结构合理与否,对电网的技术性能和经济效益将产生长期的影响。一次规划失误的损失,若干年难以挽回。随着广东省电网的不断发展,如何合理地布局电网已是当前电网乃至整个电力工业发展的重要课题之一。

电网规划需要确定的决策是大量的,而这些决策在时间和空间上是相互影响的。目前,限于各方面条件,无法将其统一在一个模型中考虑。只能将其分解成相对简单的子问题,再通过子问题间的迭代进行协调。按照问题划分,电网规划可分为:负荷预测,网架规划,无功规划,稳定性分析,短路电流分析。

4结束语

电网负担着将电源与用户连接起来的任务。此外为了得到最大的供电可靠性和经济性,它还担负着与邻近地区电力系统联系起来的任务。由于电网设备投资需求大,并且设备寿命长达数十年,从而导致电力系统强烈地受“过去权重”的制约,因此,寻求最佳的电网投资决策以保证整个电力系统的长期优化发展,是电网规划所要达到的目标。

结合本文的论述可以看出,电网这一巨维数的典型动态大系数,具有强非线性、时变且参数不确切可知、含大量未建模动态部分的特征,而我们所要达到的控制效果是一种多目标、滚动优化的动态非量化指标(电网的工程效益),在这个过程中知识的表示和处理占了较大的比重。这样就需要利用综合智能控制技术去有效地组织有关电网规划的大量知识,进行选优运算,得到优化的决策。目前广东省电力工业局联合华南理工大学电力学院共同开展了“电网规划专家决策系统”的有关理论研究工作,并有望在2000年开发一个有效的基于综合智能控制技术的电网规划决策系统,它的使用将对广东省电网的建设起到积极的促进作用。

参考文献

1黄苏南,邵惠鹤,张钟俊.智能控制的理论和方法[J].控制理论与应用,1994(4)

2王梅义,吴竞昌,蒙定中.大电网系统技术.第2版[M].北京:中国电力出版社,1995

电力系统规划设计论文范文第9篇

广东省电力系统包括21个地市电网,现有最高运行电压等级为500kV,珠江三角洲地区已形成500kV环网,并以500kV电压与广西联网,以400kV和110kV电压分别与香港和澳门联网。此外,广东电网还向湖南宜章和临武两县以及江西赣南地区供电。

粤中(珠江三角洲地区)地网是广东电网的核心,也是全省最大的负荷中心,该电网与广西、香港等电网互联,除了向珠江三角洲地区提供电力外,还担负着电力交换任务。在粤中地区建设一个强大的500kV电网,对保证广东电网乃至香港电网以及澳门电网的安全运行有着重大意义。目前广东500kV电网东已延伸至汕头西翼,江门——茂名500kV输变电工程正加紧建设,2000年前可望投入使用。

广东省的电力工业已经步入了大电网、高电压和大机组时代。随着整个电网变得越来越复杂,电网规划中以往那种人为臆断和局部最优的规划方式会给电网运行、发展带来隐患,资金盲目使用的可能性加大。结合目前理论的发展,我们认为电网规划是一个受到多种条件约束的、以电网总效益为最终目标的多目标的系统工程。对于这样一个系统,我们认为适宜以控制论为基础,结合信息论、运筹学和系统工程等理论来研究。

从控制论角度来看,电网是一个巨维数的典型动态大系统,它具有强非线性、时变且参数不确切可知、含大量未建模动态部分的特征。另外,电力网络地域分布广阔,大部分元件具有延迟、磁滞、饱和等复杂的物理特性,对这样的系统实现有效决策控制是极为困难的。另一方面,由于公众对新建高压线路的不满日益增强,线路造价,特别是走廊使用权的费用日益昂贵,以及电力网的不断增大,使得人们对电力网络的决策控制提出了越来越高的要求。正是由于电网具有这样的特征,一些先进的控制论思想和技术被不断地引入到电网中来。下面将阐明综合智能控制技术引入电网规划中的必要性和可行性。

1综合智能控制技术

1.1智能控制的概念

迄今为止,智能控制尚无统一的概念,文献[1]有如下归纳:

a)最早提出智能控制概念当推傅京孙教授,他通过对人-机控制器和机器人方面的研究,将智能控制概括为自动控制和人工智能的结合。他认为在低层次控制中用常规的基本控制器,而在高层次的智能决策,应具有拟人化功能。

b)Saridis在傅京孙工作的基础上,提出了三元结构的智能控制理论体系,他认为仅有二元结合无助于智能控制的有效和成功应用,必须引入运筹学,使其成为三元结合,并提出了其递阶智能控制的理论框架。

c)国内蔡自兴教授在研究了上述理论结构以后,从系统的整体性和目的性出发,于1986年提出了四元结构价格体系,将智能控制概括为控制理论、人工智能、运筹学和系统理论4学科交叉。

总之,智能控制是多学科知识的结合,除了从控制论出发来研究它,还可以从信息论、生物学以及社会科学角度来讨论和研究。

1.2综合智能控制技术

综合智能控制一方面包含了智能控制与传统方法的结合,如模糊变结构控制,自适应模糊控制,自适应神经网络控制,神经网络变结构控制等;另一方面包含了各种智能控制方法之间的交叉综合,如专家模糊控制,模糊神经网络控制,专家神经网络控制等。

2一个国外的电网规划专家系统

目前为止,在电网规划方面较成功的综合智能控制技术系统不是很多,其中比较好的有加拿大魁北克水电公司(Hydro-Quebec)的“直流/交流输电网络设计专家系统”。

在80年代末期,随着人员的退休和长期不用,一些60年代和70年代加拿大电网高速发展时期由工程师们获得的大量有关电力系统规划设计的专门知识逐渐被人遗忘,这引起了加拿大电力部门的关注,魁北克水电公司将专家系统技术看成是表达和保存某些目前在人类专家头脑中的专门经验和知识的潜在方法。他们认为在电力系统规划设计领域里,专门知识的损失非常明显,尤其是在电力系统增长缓慢的时期。这些专门知识来自于各门学科,在多层次的电力系统设计决策过程中起着重要的作用。一些选择决策,如发电类型、发电厂位置、输电类型(交流/直流)、电压等级、输电线路的数量型号和补偿设备的数量型号的选择必须根据一些准则仔细权衡,包括可靠性、稳定性、稳态性能、费用和环境状况的准则等。基于此,魁北克水电公司的专家们开发了一个用于输电网络初步设计的专家系统,该专家系统具有以下特点。

2.1目标和预期效益

主要目的是研究使用专家系统(ES)来模仿人类专家在AC/DC输电网络初步设计中的行为的可能性。系统地确定和表达进行一项合格设计所必须的知识,包括符号和数字数据,以及指导该项设计的原理、规则、准则折衷方法和数学模型。合格的设计基于费用、环境状况、稳定性、可靠性和设计灵敏度或鲁棒性等准则。ES原型还应指导用户通过完成设计所需的各步骤,使用户与知识库交互作用,并提供达到每一中间步骤后相应推理路径的解释。预期的主要效益是:

a)专家知识能够保留和传授给未来的工程师;

b)知识可以用更加具体的形式加以表达,而不是一些不明确的、没有根据的判断;

c)将获得得更一致的结果;

d)与人类专家相比,ES可以检查、比较更多的方案,得到更经济的设计;

e)借助于推理解释功能,ES可以作为未来专家的教学和训练工具;

f)作为一种“咨询”手段或者一个对已有设计进行评价和改进的工具,ES对专家将很有帮助;

g)ES将充当进行各种电力系统设备设计的专家系统家族的先驱,作为一种模型,从中抽取更加一般的设计方法论;

h)ES起到收集常常分散在整个设计机构中的知识的作用。

2.2领域专家和知识工程师的交互作用

知识工程师应当具有电力系统分析和设计领域以及人工智能(AI)领域的经验,已经证明两种知识的混合对于从领域专家处抽取和浓缩专家知识非常有效。专家知识来自于电力系统规划工程师,他们具有多年的规划、设计和调试大型工程项目的经验。

2.3对设计的评价因素一个候选的设计必须满足下述条件:

a)DC系统最小故障恢复特性;

b)容许的无线电和谐波干扰要求;

c)故障后的最小稳定判据;

d)稳定电压和无功电源的极限;

e)甩负荷后的暂态过电压极限;

f)可靠性所要求的最小设备冗余度;

g)必须对输入数据变化不敏感(鲁棒性);

h)必须满足某一最大费用要求;

i)必须适合现有技术。

魁北克水电公司的“直流/交流输电网络网络设计专家系统”已经成功地应用了近十年,并在不断地发展、完善。随着模糊技术和人工神经网络等的迅速发展,综合智能控制技术在电网规划中的应用前景愈来愈广阔。

3电网规划决策系统的分解及协调

电网的建设是资金和技术密集型的工程,线路和设备的经济使用寿命长达数十年之久,所以网络的结构合理与否,对电网的技术性能和经济效益将产生长期的影响。一次规划失误的损失,若干年难以挽回。随着广东省电网的不断发展,如何合理地布局电网已是当前电网乃至整个电力工业发展的重要课题之一。

电网规划需要确定的决策是大量的,而这些决策在时间和空间上是相互影响的。目前,限于各方面条件,无法将其统一在一个模型中考虑。只能将其分解成相对简单的子问题,再通过子问题间的迭代进行协调。按照问题划分,电网规划可分为:负荷预测,网架规划,无功规划,稳定性分析,短路电流分析。

4结束语

电网负担着将电源与用户连接起来的任务。此外为了得到最大的供电可靠性和经济性,它还担负着与邻近地区电力系统联系起来的任务。由于电网设备投资需求大,并且设备寿命长达数十年,从而导致电力系统强烈地受“过去权重”的制约,因此,寻求最佳的电网投资决策以保证整个电力系统的长期优化发展,是电网规划所要达到的目标。

结合本文的论述可以看出,电网这一巨维数的典型动态大系数,具有强非线性、时变且参数不确切可知、含大量未建模动态部分的特征,而我们所要达到的控制效果是一种多目标、滚动优化的动态非量化指标(电网的工程效益),在这个过程中知识的表示和处理占了较大的比重。这样就需要利用综合智能控制技术去有效地组织有关电网规划的大量知识,进行选优运算,得到优化的决策。目前广东省电力工业局联合华南理工大学电力学院共同开展了“电网规划专家决策系统”的有关理论研究工作,并有望在2000年开发一个有效的基于综合智能控制技术的电网规划决策系统,它的使用将对广东省电网的建设起到积极的促进作用。

参考文献

1黄苏南,邵惠鹤,张钟俊.智能控制的理论和方法[J].控制理论与应用,1994(4)

2王梅义,吴竞昌,蒙定中.大电网系统技术.第2版[M].北京:中国电力出版社,1995

电力系统规划设计论文范文第10篇

关键词:变电站设计;电气接地;接地电阻;导体

中图分类号:TM862文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)04-0031-02

变电站的接地系统是维护电力系统安全、可靠运行,保障运行人员和电气设备安全的根本保证和重要措施。近年来,随着电力系统的发展,故障时经地网流散的电流越来越大,故障时地网的电位也随之升高,由于接地措施的缺陷而造成的事故也屡有发生,给运行人员和检修人员的安全带来威胁,同时使一次设备的绝缘遭到破坏,进而扩大事故,给企业带来巨大的经济损失和不良的社会影响。

本论文主要对变电站电气接地技术展开分析讨论,以期获得可靠的电气接地技术的相关方法及经验,并和广大同行分享。

一、电气接地技术概述

接地网作为变电站交直流设备接地及防雷保护接地,对系统的安全运行起着重要的作用。由于接地网作为隐性工程容易被人忽视,往往只注意最后的接地电阻的测量结果。随着电力系统电压等级的升高及容量的增加,接地不良引起的事故扩大问题屡有发生。因此,接地问题越来越受到重视。接地的实质是控制变电站发生接地短路时,故障点地电位的升高,因为接地主要是为了设备及人身的安全,起作用的是电位而不是电阻,接地电阻是衡量地网合格的一个重要参数,但不是唯一的参数。

随着电力系统容量的不断增大,一般情况下单相短路电流值较大。在有效接地系统中单相接地时的短路电流一般都超过4kA,而大部分变电所接地电阻又很难做到0.5Ω。因此,从安全运行的角度出发,不管在什么情况下,都应该验算地网的接触电势和跨步电压,必要时应采取防止高电位外引的隔离措施,这也是我国目前变电站电气接地设计所最常采用的方法。

二、变电站超高电压接地系统设计

(一)入地短路电流

Imax是考虑到换流站长期发展规划时的最大接地短路电流,取值为50kA。

In为发生最大接地短路时,流往变电所主变压器中性点的短路电流。当变压器只有1个中性点,发生所内接地时,In=30%Imax,有2个中性点时,约等于50%Imax。这里假定换流站新建工程是为变压器1个中性点接地,所以发生所内接地时,取In=30%Imax=15kA。

Ke1为短路时,与变电所接地网相连的所有避雷线的分流系数,Ke1应由避雷线的出线回路数确定,出线为1路时,取0.15,2路时取0.28,3路时取0.38,4路时取0.47,5路以上时取0.5~0.58,且应根据出线所跨走廊的分流效果做出相应的增减。这里我们假定避雷线出线回路为2,故Ke1=0.28。

Ke2为所外接地时,避雷线向两侧的分流系数,一般取0.18,这仅适于变电所内有变压器中性点接地的所外接地。

经过公式计算:

I=(Imax-In)(1-Ke1)=(50-15)(1-0.28)≈25.2(kA) (1)

I=In(1-Ke2)=15(1-0.18)=12.3(kA)(2)

比较上述两式,可以得出(1)式的计算结果明显大于(2)式,故取(1)式的计算结果,在乘以发展系数1.2,得出入地电流为I=30.2kA。

(二)接地网面积选择

取土壤电阻率为500Ω•m,接地网埋深为0.6m,网格间距为10m,导体等值半径为0.02m,水平接地网面积从100×100m2逐渐增加到600×600m2。随着接地网面积的增加接地电阻值在不断减少。在200×200m2以后,接地网面积的增加对接地电阻值的降低影响有所减少,这是因为面积增大后,各水平导体之间屏蔽作用增加,对电流的散流有抑制作用,面积越大,屏蔽、抑制作用越明显。

(三)接地电阻

换流站的最大入地短路电流为30.2kA。根据我国电力行业接地规程的规定:有效接地和低电阻接地系统中发电厂、变电站接地装置的接地电阻R一般情况下应满足R

我国电力行业接地规程中还规定:接地装置的接地电阻不符合R

变电站的接地必须与二次系统的安全结合起来考虑,在二者之间求得一个较好的平衡。系统正常工作时地网电位接近于零,而故障时流过地网的电流将在地网接地电阻上产生压降,即地电位升高。如不考虑短路时二次电缆芯线上的感应电位,短路时二次电缆承受的电位差即为地电位升高,该电位差施加在二次电缆的绝缘上,因此地电位升高直接决定于二次电缆的交流绝缘耐压及二次设备的交流绝缘耐压值。综合各方面的因素,如果能够处理通信线的高电位引出问题,变电站的地电位升高取5kV是可行的。

将地电位升提高到5kV,如果换流站的最大入地短路电流为30.2kA,换流站对应接地电阻R应小于0.165344Ω。

(四)接地导体截面积

接地导体截面一般根据热稳定性来确定,通过接地导体的电流最大的情况一般发生在母线单相接地短路故障时,换流站最大单相接地短路电流为50kA,根据我国电力行业标准《交流电气装置的接地》的计算公式有:

S≥ (3)

上式中, S为接地线最小截面,mm2;

IF为流过短路线的短路电流稳定值,A(根据系统5至10年的发展规划,按系统最大运行方式确定);

C为接地线材料的稳定系数,根据材料的种类、性能及最高允许温度和短路前地线的初始温度确定(钢导体K取70,铜导体K取210,铝导体K取120);

tj为短路等效持续的时间,单位为s。

式中,取IF=50000A,tj=0.355,如果材料采用钢材时,C取65,可以得出最小截面积S:S≥455mm2;根据(IEEEStd665-1995)发电站接地标准中的推荐热稳定计算公式:

Sk≥aI(4)

式中,取IF=50000A,tj=0.355,K=60,a=1,可得S≥493mm2。

结合地网的自然腐蚀,应采用的接地体最小截面积应为:

Smin=S(1+a)n

上式中,S为满足热稳定要求的最小截面积;a为接地材料的自然腐蚀率;n为接地网使用年限。

根据相关资料,铜材的年自然腐蚀率为0.2%,普通钢为2.2%,镀锌钢为0.5%,如果选用镀锌钢材,按50年的使用寿命计算,接地体的最小截面积应不小于642 mm2。

三、结语

随着电力系统的发展,电网容量的增大,电力系统发生故障时经接地网流散和电流愈来愈大,短路电流往往会达到几十千安,接地电阻若有很小的误差即可导致难以弥补的损害,所以,近年来变电站电气接地系统的设计,其设计重点已经转向如何准确地测量和计算接地网的接地电阻。

本论文主要针对电气接地系统,给出了详细的接地设计方案和参数计算,对于变电站超高压接地系统的设计,无论是在设计计算还是在系统应用方面,均有一定的借鉴指导意义。

参考文献

[1]陈家斌.接地技术与接地装置[M].北京:中国电力出版社,2002.

[2]何金良.利用周边地理环境降低城区变电所接地电阻[J].中国电力,2001,(11).

[3]中国电力规划设计协会.电气标准汇编[M].北京:中国电力出版社,2005.

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