城市供配电系统设计与分析.doc

1、供配电系统设计与分析 题 目：城市供配电系统设计与分析18内容摘要供配电技术，就是研究电力的供应及分配的问题。电力，是现代工业生产、民用住宅、及企业单位的主要能源和动力，是现代文明的物质技术基础。没有电力，就没有国民经济的现代化。现代社会的信息化和网络化，都是建立在电气化的基础之上的。因此，电力公园如果突然中断，则将对这些用电部门造成严重的和深远的影响。因此，做好供配电工作，对于保证正常的工作、学习、生活将具有十分重要的意义。本文首先对供配电系统进行了概述，分析供配电系统的国内外研究发展现状，并在此基础上进行了负荷预测方法及特点的分析。另外本文还对高压配电规划与中压配电规划进行了分析，主要包括

2、规划要求以及规划过程中需要注意的问题。关键词：配电所；供配电；负荷预测；高压配电；中压配电目 录内容摘要I1 绪论11.1 课题的背景及意义11.1.1供配电系统概述11.1.2供配电系统的意义21.2 国内外发展现状31.2.1 国外供配电系统发展现状31.2.2 我国供配电系统发展现状31.3 本文的主要内容32 负荷预测的方法及特点42.1 单耗法42.2趋势外推法42.3回归分析法42.4灰色预测法52.5人工神经网络预测法62.6模糊预测法63 高压配电规划83.1 高压配电规划要求83.2 高压配电中需注意的问题93.2.1高压变电站选址问题93.2.2进出线通道规划问题94 中压

3、配电规划114.1 引言114.2 主电路设计中压配电网络规划的步骤114.2.1明确中压配电网规划的原则和目标114.2.2规划区的功能区分和中长期建设规划114.2.3规划区负荷预测124.2.4规划区变电站的选址和容量的确定125 结 论14参考文献151 绪论1.1 课题的背景及意义 本部分同学可以结合_供配电系统设计与分析（最好能联系能源问题、环保问题等），简要介绍论文选题的内容及研究意义，说明该研究论题具有良好的应用价值和现实意义。1.1.1供配电系统概述供配电系统由总降压变电所（高压配电所）、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。下面分别介绍几种不同类型的供配电系

4、统。1一次变压的供配电系统（1） 只有一个变电所的一次变压系统。对于用电设组成较少的小型工厂或生活区，通常只设一个将610kV电压降为380V/220V电压的变电所，这种变电所通常称为车间变电所，图1-1a所示为装有一台电力变压器的车间变电所，图1-1b所示为装有两台电力变压器的车间变电所。图1-1（2） 拥有高压配电所的一次变压供配电系统，一般中小型工厂，多采用610kV电源进线，经高压配电所将电能分配给各个车间变电所，由车间变电所再将610kV电压降至380V/220V，供低压用电设备使用；同时，高压用电设备直接由高压配电所的610kV母线供电。高压深入负荷中心的一次变压供配电系统。某些中

5、小型工厂，如果本地电源电压为35kV，且工厂的各种条件允许时，可直接采用35kV作为配电电压，将35 kV线路直接引入靠近负荷中心的工厂车间变电所，在由车间变电所一次变压为380/220V，供低压用电设备使用。2二次变压的供配电系统 大型工厂和某些电力负荷较大的中型工厂，一般采用具有总降压变电所的二次变压供电系统。该供配电系统，一般采用35110kV电源进线，先经过工厂总降压变电所，将35110kV的电源电压降至610kV，然后经过高压配电线路将电能输送到各车间变电所，在将610kV的电压降至380/220V，供低压用电设备使用；高压用点设备则直接由总降压变电所的610kV母线供电。这种供配电

6、方式称为二次变压的供配电方式。3低压供配电系统 某些无高压用电设备且用电设备总容量较小的小型工厂，有时也直接采用380/220V低压电源进线，只需设置一个低压配电室，将电能直接分配给各车间低压用电设备使用。1.1.2供配电系统的意义电能是现代工业生产的主要能源和核心动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛1。在企业工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产

7、中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。 可见，做好工厂供电工作对于发展工业自动化生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。1.2 国内外发展现状1.2.1 国外供配电系统发展现状

8、在国外近年来一些国家的能源不是很丰富，进而导致电力资源不充足。为了满足国内的需求，减少在网络中的损耗，这些发达国家已经形成了完善的供电设计理论，如变电站电压无功控制理论和基于模糊控制理论的变电站电压无功综合控制等理论。发达国家通过新的设计理论改善和优化变电结构，降低变电的功率损耗，使供电运行更加节约、集约、高效。设备方面实现了测控设备和一次设备的完全融合，即实现所谓的智能一次设备，每个对象均含有保护、监控、计费、操作、闭锁等一系列功能及信息库2。1.2.2 我国供配电系统发展现状 近年来，随着国内制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加，供配电接线日趋简化。大量高性能的新型一次设备不

9、断出现。一次电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。但是工厂供电的设计中仍然存在一些问题，比如供电线路的数字化水平还比较低。还有企业对电力能源的需求持续增长，需要建立更多的变电站以提高电力系统供电的可靠性和稳定性，然而这些变电站占地面积大。而现在土地资源紧张，环境要求严格，使得选择变电站地址相当困难3。在我国电力工业发展的过程中，长期以来存在着“重发轻供不管用”的倾向，致使大多数配电系统网架薄弱。近年来，经济的持续发展和人民生活水平的不断提高使得配电系统的问题更加严峻。配电系统是整个电力系统的重要组成部分。资料显示，配电系统的

10、投资费用大约占整个电力系统投资的40，对于采用地下电缆的城市配电系统，这个比例更大。而且，由于配电系统电压低且分布广，相对于输电系统有更多的线路损耗，有时高达整个系统线损的85。怎样通过优化规划与设计尽量降低配电系统的投资费用和运行费用，具有显著的经济意义。另外，配电系统是电力系统到用户的最后一环，与用户的联系最紧密，配电系统的安全、可靠、经济的运行不仅关系到电力公司的经济效益，而且对于提高用户的满意度和树立良好的公司形象有着重要意义。因此，为了找到最合理的设计方案，必须对新建和扩建的配电网进行科学的规划。科学的规划对于指导配电网建设和改造至关重要，对电网的经济建设、合理布局以及提高供电可靠性

11、具有重大指导意义。1.3 本文的主要内容本文研究的是介绍供配电系统设计与分析。全文共分为5章，各章内容简介如下：第一章绪论，简述课题的背景和意义、论题的国内外发展现状，介绍论文的主要内容；第二章主要分析了六种负荷预测的方法及特点；第三章主要分析了高压配电规划的要求，以及在高压配电规划过程中需要注意的问题；第四章主要分析了中压配电规划的要求，中压配电规划的步骤，以及中压配电过程中需要注意的问题；第五章是对全文进行总结，并指出了研究课题的未来发展方向。2 负荷预测的方法及特点负荷预测是从已知的用电需求出发，考虑政治、经济、气候相关因素，对未来的用电需求做出的预测。负荷预测包括两方面的含义：对未来需

12、求量(功率)的预测和未来用电量(能量)的预测。电力需求量的预测决定发电、输电、配电系统新增容量的大小；电能预测决定发电设备的类型(如调峰机组、基荷机组等)。负荷预测的目的就是提供负荷发展状况及水平，同时确定各供电区、各规划年供用电量、供用电最大负荷和规划地区总的负荷发展水平，确定各规划年用电负荷构成4。2.1 单耗法按照国家安排的产品产量、产值计划和用电单耗确定需电量。单耗法分“产品单耗法”和“产值单耗法”两种。采用“单耗法”预测负荷前的关键是确定适当的产品单耗或产值单耗。从我国的实际情况来看，一般规律是产品单耗逐年上升，产值单耗逐年下降。单耗法的优点是：方法简单，对短期负荷预测效果较好。缺点

13、是：需做大量细致的调研工作，比较笼统，很难反映现代经济、政治、气候等条件的影响。2.2趋势外推法当电力负荷依时间变化呈现某种上升或下降的趋势，并且无明显的季节波动，又能找到一条合适的函数曲线反映这种变化趋势时，就可以用时间t为自变量，时序数值y为因变量，建立趋势模型yf(t)。当有理由相信这种趋势能够延伸到未来时，赋予变量t所需要的值，可以得到相应时刻的时间序列未来值。这就是趋势外推法5。应用趋势外推法有两个假设条件：假设负荷没有跳跃式变化；假定负荷的发展因素也决定负荷未来的发展，其条件是不变或变化不大。选择合适的趋势模型是应用趋势外推法的重要环节，图形识别法和差分法是选择趋势模型的两种基本方

14、法。外推法有线性趋势预测法、对数趋势预测法、二次曲线趋势预测法、指数曲线趋势预测法、生长曲线趋势预测法。趋势外推法的优点是：只需要历史数据、所需的数据量较少。缺点是：如果负荷出现变动，会引起较大的误差。2.3回归分析法编制科学合理的电力规划依赖于负荷的中长期预测，多元回归方法是常见的中长期负荷预测方法。但负荷序列是受多种因素影响的复杂非线性系统，各影响因素即自变量间往往存在多重共线性，普通最小二乘法拟合出的回归系数无法保证模型的精确性和可靠性。为解决多重共线性的问题，可对自变量信息进行综合与筛选。思路之一是利用主成分回归（PCR）提取的主成分（PC）进行建模。思路之二是利用近年来新兴的偏最小二

15、乘回归（PLSR）提取潜变量（LV）进行建模，实验表明，该模型计算快捷/准确性高，具有较强的实用性。国家统计局相关研究表明，经济增长与用电增长具有较强的相关性，但并不是线性关系，在PCR和PLSR建模中默认自变量与因变量间是线性关系，这与实际不符。反向传播神经网络（BPNN）能很好地逼近变量间的非线性关系，因而引入BPNN方法进行组合建模6。在PCR与BPNN耦合的模型中，由PCR提供PC数，作为BPNN的输入变量，建立主成分反向传播神经网络(PC-BPNN)预测模型；在PLSR与BPNN耦合的模型中，由PLSR提供潜变量，即LV数，作为BPNN的输入变量，建立潜变量反向传播神经网络（LV-BPNN