电力系统分析.docx

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电力系统分析

辽宁工程技术大学

电力系统分析课程设计

设计题目城市供电网规划设计

指导教师刘健辰

院（系、部）电气与控制工程学院

专业班级电气工程及其自动化13级2班

学号1305040210

姓名李明哲

日期2016.07.04

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

姓名

李明哲

专业

电气工程及其自动化

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

及格

不及格

设计表现

1.设计态度

非常认真

认真

较认真

一般

不认真

2.设计纪律

严格遵守

遵守

基本遵守

少量违反

严重违反

3.独立工作能力

强

较强

能独立设计完成

基本独立设计完成

不能独立设计完成

4.上交设计时间

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

5.设计内容

设计思路清晰，结构方案良好，设计参数选择正确，条理清楚，内容完整，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，内容较完整，极少量错误

设计思路较清晰，结构方案基本合理，设计参数选择基本正确，调理清楚，内容基本完整，有少量错误

设计思路基本清晰，结构方案基本合理，设计参数选择基本正确，调理清楚，内容基本完整，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，内容不完整，有明显错误

6.设计书写、字体、排版

规范、整洁、有条理，排版很好

较规范、整洁、有条理，个别排版有问题

基本规范、整洁、有条理，个别排版有问题

基本规范、整洁、有条理，排版有问题较多

不规范、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

基本完整

缺项较多

不完整

图纸

8.绘图效果

很出色

较出色

一般

较差

很差

9.布局

合理、美观

较合理

基本合理

有些混乱

布局混乱

10.绘图工程标准

符合标准

较符合标准

基本符合标准

个别不符合标准

完全不符合标准

评定说明：

不及格标准：

设计内容一项否决制，即5为不及格，整个设计不及格，其他4项否决；

优、良、中、及格标准：

以设计内容为主体，其他项超过三分之一为评定标准，否则评定为下一等级；如优秀评定，设计内容要符合5，其余九项要有4项符合才能评定为优，否则评定为良好，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行规划设计，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则和方法，熟悉潮流计算软件的使用方法，尝试进行详细的经济性分析，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。

总投资为建设成本加上未来五年内新增网损的费用（如果新增网损为负值，则减去未来五年内新增网损的费用）。

（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，最终提出最佳方案。

设计说明书内容：

1、任务书

2、对未加入AMA69前的系统，进行潮流计算，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范围内。

3、针对单条线路或单个变压器退出运行的情况，进行事故下潮流计算

（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，比较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

4.5

AMA到LYNN

5

AMA到ROGEN

8

AMA到WOLEN

11

AMA到SHIMKO

4

BOB到SHIMKO

6.2

WOLEN到SHIMKO

12

SAVOY到SHIMKO

6

2、输电线路成本（69KV和138KV）

新增线路成本包括固定成本和变动成本两部分。

固定成本包括购买和安装断路器、继电器和改变变电站母线结构的费用。

138KV输电线的固定成本大约为10万元，69KV输电线的固定成本大约为5万元。

变动成本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、变压器成本（138KV/69KV）

变压器成本包括与之相连的断路器、继电保护以及安装费用。

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、母线组成本

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）五年内系统网损保持不变。

电价为55元/MW.h。

电气13-2班数据（mile）

组号

姓名

电阻

/mile

电抗

/mile

并联容抗

/mile

1

李明哲

0.170

0.419

1.685

1

1

2

0.168

0.416

1.682

2

2

3

0.166

0.412

1.681

3

3

4

0.164

0.413

1.683

4

4

5

0.162

0.415

1.686

5

5

一、分析未加入AMA69前的系统…………………………………………………1

1.1节点电压情况…………………………………………………………1

1.2潮流分析情况…………………………………………………………2

1.2.1变压器运行情况分析…………………………………………4

1.2.2线路运行情况分析……………………………………………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基本的任务，对电网的可靠性，经济性和安全性都有着决定性的影响。

对电力系统进行科学的分析规划并结合实际加以优化，是目前电力发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及很多问题，首先需要对电网进行运行分析，找出存在的隐患和问题，提出需要完善的内容，并在后续改造中逐步实施。

其次，对未来需要加入或撤出的变电站进行安全可靠经济性分析，并考虑未来几年内的可变因素。

进行科学高效的分析。

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行分析，并加入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、对未加入AMA69前的系统，进行潮流计算，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范围内。

潮流计算，作为电力系统稳态分析中最基本、最常用的计算，现在已经发展成为电力系统规划设计、发电调度以及安全性和可靠性分析的基础，同时也是各种电磁暂态和机电暂态分析的基础和出发点。

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

1.02525

353.71

-15.84

HALE69

69

1.0033

69.227

-23

MORO138

138

1.00571

138.787

-20.05

HISKY69

69

1.00531

69.367

-23.11

HOMER69

69

1.0089

69.614

-23.55

JO345

345

1.03

355.35

-12.8

RAY69

69

1.01966

70.357

-20.06

JO138

138

1.0245

141.381

-15.39

TIM69

69

1.01732

70.195

-21.43

BUCKY138

138

1.00796

139.098

-19.04

FERNA69

69

1.00439

69.303

-21.79

SLACK345

345

1.03

355.35

-14.78

WEBER69

69

1.00881

69.608

-22.89

SAVOY138

138

1.01056

139.458

-18.57

UIUC69

69

1.00652

69.45

-22.72

SAVOY69

69

1.01324

69.914

-20.1

PETE69

69

1.00357

69.246

-23.25

PATTEN69

69

1.00483

69.333

-23.01

PAI69

69

1.00946

69.653

-22.15

SLACK138

138

1.02542

141.508

-16.1

HANNAH69

69

1.00586

69.404

-24.3

AMANDA69

69

1.00448

69.309

-24.34

GROSS69

69

1.00992

69.685

-21.77

RAY345

345

1.02519

353.692

-15.76

SHIMKO69

69

1.0084

69.58

-22.41

RAY138

138

1.01605

140.215

-18.11

WOLEN69

69

1.00278

69.192

-23.81

TIM138

138

1.00881

139.215

-19.82

LAUF138

138

1.00375

138.517

-20.04

BLT138

138

1.00013

138.018

-20.71

LAUF69

69

1.02

70.38

-22.16

BLT69

69

1.01

69.69

-22.65

BOB138

138

0.99673

137.548

-20.7

DEMAR69

69

1.00103

69.071

-22.68

BOB69

69

1.01515

70.045

-23.05

LYNN138

138

1.02363

141.261

-15.92

ROGER69

69

1.02

70.38

-20.96

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及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及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及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、厂用电的正常使用及下一级电压调节。

2.发电厂220KV母线和500（330）KV及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。

根据以上规定，345KV母线正常运行为1.0—1.1之间，即345—379.5KV，138KV正常工作时1.0—1.1，即138—151.8KV，69KV正常运行时为0.97—1.07，即66.93—73.83KV

所以，各电压等级（345KV、138KV、69KV）电压都维持在0.996—1.026之间，不仅合格率是百分之百，电压波动也并不大。

1.2潮流分析情况

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

115.8

29.2

119.4

250

47.8

0.14

8.45

TIM345

SLACK345

1

Closed

No

-115.8

-29.2

119.4

597

20

0.15

-16.99

MORO138

TIM138

1

Closed

No

-12.3

-7.8

14.6

233

6.2

0.01

-1.77

MORO138

LAUF138

1

Closed

No

0

2.8

2.8

233

1.8

0

-1.36

HOMER69

HANNAH69

1

Closed

No

16.3

-2.6

16.5

102

16.2

0.08

0.05

HOMER69

LAUF69

1

Closed

No

-30.3

-0.6

30.3

102

30

0.31

0.58

RAY69

FERNA69

1

Closed

No

40.6

2.9

40.7

82

49.7

0.54

1.14

RAY69

RAY138

1

Closed

Yes

-88.7

-2.9

88.8

186.7

47.7

0.08

3.46

RAY69

GROSS69

1

Closed

No

31.3

-2.5

31.4

72

43.6

0.38

0.69

TIM69

HISKY69

1

Closed

No

41.4

5.4

41.8

112

38.1

0.25

-5.8

TIM69

TIM138

2

Closed

Yes

-70.7

-7

71

187

38.2

0.05

2.45

TIM69

TIM138

1

Closed

Yes

-70.7

-7

71

187

38.2

0.05

2.45

TIM69

PAI69

1

Closed

No

20.3

5.2

21

82

25.6

0.09

0.1

TIM69

HANNAH69

1

Closed

No

56.7

-3

56.7

106

53.5

0.85

2.58

FERNA69

DEMAR69

1

Closed

No

17.1

-0.4

17.1

90

19

0.06

0.09

WEBER69

LAUF69

1

Closed

No

-17.4

-6.9

18.7

81

23.1

0.13

-4.61

WEBER69

PATTEN69

1

Closed

No

5.2

4.1

6.6

72

9.2

0.01

-0.09

UIUC69

BLT69

3

Closed

No

-37.3

-7.4

38

77

49.4

0.12

-2.11

UIUC69

BLT69

2

Closed

No

-37.5

-7.5

38.2

77

49.6

0.12

-2.1

UIUC69

BLT69

1

Closed

No

-37.9

-7.5

38.6

77

50.1

0.12

-2.07

UIUC69

HALE69

1

Closed

No

17.6

-1.1

17.7

74

23.9

0.06

-2.14

UIUC69

PETE69

1

Closed

No

36.7

-0.1

36.7

93

39.5

0.1

-1.74

PETE69

HISKY69

1

Closed

No

-21.2

-9.7

23.3

112

20.8

0.02

-4.58

PAI69

GROSS69

1

Closed

No

-12.6

8.1

14.9

50

30.1

0.06

-0.12

HANNAH69

AMANDA69

2

Closed

No

13.5

-1

13.6

68

20

0.02

-2.55

HANNAH69

AMANDA69

1

Closed

No

13.5

-1

13.6

68

20

0.02

-2.55

SHIMKO69

ROGER69

1

Closed

No

-32.9

3.4

33.1

82

40.8

0.46

0.73

SHIMKO69

BOB69

1

Open

No

0

0

0

82

0

0

0

SHIMKO69

PATTEN69

1

Closed

No

17.6

-1.1

17.7

72

24.5

0.07

0.07

WOLEN69

BOB69

2

Closed

No

-37.2

-13.4

39.5

72

55.2

0.28

-0.14

WOLEN69

BOB69

1

Closed

No

-37.2

-13.4

39.6

72

55.3

0.28

-0.11

HALE69

LAUF69

1

Closed

No

-18.7

-9.3

20.9

82

25.8

0.17

0.23

JO345

JO138

2

Closed

Yes

94

11.6

94.7

220

43.1

0.07

4.31

JO345

JO138

1

Closed

Yes

94

11.6

94.7

220

43.1

0.07

4.31

JO138

LAUF138

1

Closed

No

67.5

7.7

68

191

35.6

0.83

1.92

BUCKY138

LAUF138

1

Closed

No

40.5

2.6

40.6

191

21.3

0.12

-0.53

BUCKY138

SAVOY138

1

Closed

No

-63.9

-8.8

64.5

191

33.8

0.09

0.14

SLACK345

RAY345

1

Closed

No

168

29

170.5

597

28.8

0.21

-9.32

SLACK345

JO345

1

Closed

No

-111.7

-9

112.1

600

19.1

0.27

-33.26

SAVOY138

JO138

1

Closed

No

-101.6

-4.4

101.7

191

53.9

1.04

4.06

SAVOY69

ROGER69

1

Closed

No

9.6

-11.6

15

82

18.3

0.11

-0.04

SAVOY69

SAVOY138

1

Closed

Yes

-37.6

5.6

38

101

37.6

0.04

1.02

SLACK138

LYNN138

1

Closed

No

-3.6

1.9

4.1

100

5.3

0

-2

SLACK138

RAY138

1

Closed

No

51.4

5.9

51.7

288

17.9

0.26

0.02

SLACK138

SLACK345

1

Closed

Yes

-47.7

-7.8

48.4

220

22.1

0.02

1.14

RAY138

BOB138

1

Closed

No

91.2

25.1

94.6

233

40.6

0.68

3.01

RAY138

TIM138

1

Closed

No

38.4

3

38.5

233

16.5

0.17

-1.14

RAY138

RAY345

2

Closed

Yes

-83.6

-14.3

84.8

224

38.4

0.07

4.87

RAY138

RAY345

1

Closed

Yes

-83.8

-14.3

85

224

38.5

0.07

4.9

LAUF69

LAUF138

2

Closed

Yes

-54.6

-4

54.8

101

54.6

0.07

2.67

LAUF69

LAUF138

1

Closed

Yes

-52.2

-3.9

52.4

101

52.2

0.07

2.43

BOB138

BLT138

1

Closed

No

-12.3

-53.4

54.8

185

29.6

0.05

-15.81

BOB69

BLT69

1

Closed

No

-12.2

15.7

19.9

105

25

0.08

-7.44

BOB69

BOB138

1

Closed

Yes

-102.6

-68.8

123.5

187

68.2

0.17

6.77

BLT69

DEMAR69

1

Closed

No

5.7

6.7

8.8

50

17.5

0.05

0.03

BLT69

BLT138

1

Closed

Ye