城市供電網(wǎng)課程設(shè)計(jì)

1、電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 題 目 城市供電網(wǎng)設(shè)計(jì)指 導(dǎo) 教 師 劉健辰院（系、部） 電氣與控制工程學(xué)院專 業(yè) 班 級(jí)電網(wǎng)13-1學(xué) 號(hào)1305080116姓 名蘇小平日 期課程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分模板課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)期2015/2016第2學(xué)期姓名專業(yè)班級(jí)課程名稱設(shè)計(jì)題目 成績(jī) 評(píng)分項(xiàng)目?jī)?yōu)良中及格不及格設(shè)計(jì)表現(xiàn)非常認(rèn)真認(rèn)真較認(rèn)真一般不認(rèn)真嚴(yán)格遵守遵守基本遵守少量違反嚴(yán)重違反強(qiáng)較強(qiáng)能獨(dú)立設(shè)計(jì)完成基本獨(dú)立設(shè)計(jì)完成不能獨(dú)立設(shè)計(jì)完成提早或按時(shí)按時(shí)遲交半天遲交一天遲交一天以上設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)思路清晰，結(jié)構(gòu)方案良好，設(shè)計(jì)參數(shù)選擇正確，條理清楚，內(nèi)容完整，結(jié)果正確設(shè)計(jì)思路清晰，結(jié)構(gòu)方案合理，設(shè)計(jì)參數(shù)選擇正確，

2、條理清楚，內(nèi)容較完整，極少量錯(cuò)誤設(shè)計(jì)思路較清晰，結(jié)構(gòu)方案基本合理，設(shè)計(jì)參數(shù)選擇基本正確，調(diào)理清楚，內(nèi)容基本完整，有少量錯(cuò)誤設(shè)計(jì)思路基本清晰，結(jié)構(gòu)方案基本合理，設(shè)計(jì)參數(shù)選擇基本正確，調(diào)理清楚，內(nèi)容基本完整，有些錯(cuò)誤設(shè)計(jì)思路不清晰，結(jié)構(gòu)方案不合理，關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)選擇有錯(cuò)誤，調(diào)理清楚，內(nèi)容不完整，有明顯錯(cuò)誤6.設(shè)計(jì)書(shū)寫(xiě)、字體、排版規(guī)范、整潔、有條理，排版很好較規(guī)范、整潔、有條理，個(gè)別排版有問(wèn)題基本規(guī)范、整潔、有條理，個(gè)別排版有問(wèn)題基本規(guī)范、整潔、有條理，排版有問(wèn)題較多不規(guī)范、不整潔、無(wú)條理，排版有問(wèn)題很大7.封面、目錄、參考文獻(xiàn)完整較完整基本完整缺項(xiàng)較多不完整圖紙很出色較出色一般較差很差合理、美觀較合

3、理基本合理有些混亂布局混亂符合標(biāo)準(zhǔn)較符合標(biāo)準(zhǔn)基本符合標(biāo)準(zhǔn)個(gè)別不符合標(biāo)準(zhǔn)完全不符合標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定說(shuō)明：不及格標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)內(nèi)容一項(xiàng)否決制，即5為不及格，整個(gè)設(shè)計(jì)不及格，其他4項(xiàng)否決；優(yōu)、良、中、及格標(biāo)準(zhǔn)：以設(shè)計(jì)內(nèi)容為主體，其他項(xiàng)超過(guò)三分之一為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，否則評(píng)定為下一等級(jí)；如優(yōu)秀評(píng)定，設(shè)計(jì)內(nèi)容要符合5，其余九項(xiàng)要有4項(xiàng)符合才能評(píng)定為優(yōu)，否則評(píng)定為良好，以此類推。最終成績(jī)： 評(píng)定教師簽字：電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì) 任務(wù)書(shū)本次課程設(shè)計(jì)的目的在于通過(guò)對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的城市供電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，鞏固和運(yùn)用潮流計(jì)算理論知識(shí)，掌握靜態(tài)安全性分析的一般原則和方法，熟悉潮流計(jì)算軟件的使用方法，嘗試進(jìn)行詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)性分析，培養(yǎng)學(xué)生分析和

4、解決實(shí)際復(fù)雜問(wèn)題的能力。城市供電網(wǎng)單線圖如下：設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求：設(shè)計(jì)目標(biāo)為在城市東部新建一所變電站（AMA69），要求：（1） 總投資最小。總投資為建設(shè)成本加上未來(lái)五年內(nèi)新增網(wǎng)損的費(fèi)用（如果新增網(wǎng)損為負(fù)值，則減去未來(lái)五年內(nèi)新增網(wǎng)損的費(fèi)用）。（2） 確保變電站投入運(yùn)行后，整個(gè)電網(wǎng)在正常狀態(tài)和事故時(shí)都能安全運(yùn)行。（3） 詳細(xì)分析每一種可能方案的計(jì)算結(jié)果，討論原因，最終提出最佳方案。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容：1、 任務(wù)書(shū)2、 對(duì)未加入AMA69前的系統(tǒng)，進(jìn)行潮流計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，分析系統(tǒng)中線路潮流和節(jié)點(diǎn)電壓是否均在正常范圍內(nèi)。3、 針對(duì)單條線路或單個(gè)變壓器退出運(yùn)行的情況，進(jìn)行事故下潮流計(jì)算（即N-1安全性分析

5、）。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，分析可能出現(xiàn)的越限原因。4、 選擇線路方案，將變電站AMA69接入系統(tǒng)。根據(jù)潮流計(jì)算和安全性分析結(jié)果，比較不同設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，最終提出最優(yōu)方案。5、 結(jié)論計(jì)算用數(shù)據(jù)：1、 可用輸電走廊輸電走廊長(zhǎng)度/mileAMA到JOAMA到LYNN5AMA到ROGEN8AMA到WOLEN11AMA到SHIMKO4BOB到SHIMKOWOLEN到SHIMKO12SAVOY到SHIMKO62、 輸電線路成本(69KV和138KV)新增線路成本包括固定成本和變動(dòng)成本兩部分。固定成本包括購(gòu)買(mǎi)和安裝斷路器、繼電器和改變變電站母線結(jié)構(gòu)的費(fèi)用。138KV輸電線的固定成本大約為10萬(wàn)元，69KV輸電線的固

6、定成本大約為5萬(wàn)元。變動(dòng)成本由輸電線路的型號(hào)和長(zhǎng)度決定。線路參數(shù)見(jiàn)班級(jí)列表。導(dǎo)線類型電阻/mile電抗/mile并聯(lián)電納/mile額定電流A138KV 線路萬(wàn)元/mile69KV線路萬(wàn)元/mileRook見(jiàn)班級(jí)列表77018123、 變壓器成本(138KV /69KV)變壓器成本包括與之相連的斷路器、繼電保護(hù)以及安裝費(fèi)用。101MVA 87萬(wàn)元187MVA 115萬(wàn)元假定任何新增變壓器在基準(zhǔn)容量100MVA下的標(biāo)幺電阻為0.0025，標(biāo)幺電抗為0.04。4、 母線組成本新建69KV 變電站 25萬(wàn)元新建138KV/69KV 變電站 40萬(wàn)元69KV變電站改建為138KV變電站 20萬(wàn)元其他說(shuō)明

7、：（1） 現(xiàn)有的69KV變電站可以容納138KV/69KV變壓器。（2） AMA負(fù)荷側(cè)電壓等級(jí)為69KV，新建變電站站址面積滿足138KV/69KV變壓器安裝要求。（3） 發(fā)電機(jī)、并聯(lián)電容器、變壓器分接頭等不允許改變。（4） 五年內(nèi)系統(tǒng)網(wǎng)損保持不變。電價(jià)為55元/MW.h?？己朔椒ū敬握n程設(shè)計(jì)進(jìn)行考核答辯，方法如下：1、組織形式：由班長(zhǎng)負(fù)責(zé)分組。2、考核形式：（1）提供綜合訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)，其封皮等格式按給定模板完成。（2）現(xiàn)場(chǎng)答辯，講解綜合訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)內(nèi)容，現(xiàn)場(chǎng)完成指定設(shè)計(jì)任務(wù)。 綜合以上內(nèi)容，給出綜合訓(xùn)練成績(jī)。其中第（2）項(xiàng)具有“一票否決權(quán)”，即如果現(xiàn)場(chǎng)完全無(wú)法完成任務(wù)，則成績(jī)?yōu)榱?。電網(wǎng)13-1班

8、數(shù)據(jù)（mile）組號(hào)姓名電阻/mile電抗/mile并聯(lián)容抗/mile1112223334445蘇小平5單夕冉5黃鶴6667778888目錄一 對(duì)未加入AMA69前的系統(tǒng)，進(jìn)行潮流計(jì)算11.1 城市供電網(wǎng)系統(tǒng)中線路潮流11.2 城市供電網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓2二 靜態(tài)安全分析4三 線路方案設(shè)計(jì)63.1 第一種方案63.2 第二種方案73.3 第三種方案8四 結(jié)果分析9五 心得體會(huì)10六 參考文獻(xiàn)11一、對(duì)未加入AMA69前的系統(tǒng)，進(jìn)行潮流計(jì)算、城市供電網(wǎng)系統(tǒng)中線路潮流表一 城市供電網(wǎng)系統(tǒng)中線路潮流 首端節(jié)點(diǎn)編號(hào) 首端節(jié)點(diǎn)名稱 末端節(jié)點(diǎn)編號(hào) 末端節(jié)點(diǎn)名稱回路有功首端節(jié)點(diǎn)無(wú)功首端節(jié)點(diǎn)1TIM34540TI

9、M13811TIM34531SLACK34513MORO13840TIM13813MORO13841LAUF138105HOMER6918HANNAH6915HOMER6944LAUF69110RAY6913FERNA69110RAY6939RAY138110RAY6919GROSS69112TIM6927HISKY69112TIM6940TIM1382-712TIM6940TIM1381-712TIM6917PAI69112TIM6918HANNAH691-313FERNA6955DEMAR69114WEBER6944LAUF69114WEBER6934PATTEN69115UIUC6954

10、BLT69315UIUC6954BLT69215UIUC6954BLT69115UIUC6924HALE69115UIUC6916PETE69116PETE6927HISKY69117PAI6919GROSS69118HANNAH6937AMANDA692-118HANNAH6937AMANDA691-120SHIMKO6950ROGER69120SHIMKO6948BOB6910020SHIMKO6934PATTEN69121WOLEN6948BOB69221WOLEN6948BOB69124HALE6944LAUF69128JO34529JO13829428JO34529JO1381942

11、9JO13841LAUF138130BUCKY13841LAUF138130BUCKY13832SAVOY138131SLACK34538RAY34511682931SLACK34528JO3451-932SAVOY13829JO138133SAVOY6950ROGER69133SAVOY6932SAVOY138135SLACK13856LYNN138135SLACK13839RAY138135SLACK13831SLACK345139RAY13847BOB138139RAY13840TIM1381339RAY13838RAY345239RAY13838RAY345144LAUF6941LAU

12、F1382-444LAUF6941LAUF138147BOB13853BLT138148BOB6954BLT69148BOB6947BOB138154BLT6955DEMAR69154BLT6953BLT13812356LYNN13829JO1381 在進(jìn)行潮流計(jì)算時(shí)，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)5次迭代后，線路潮流不再變化，即潮流計(jì)算完成。觀察單線圖，所有的變壓器參數(shù)都沒(méi)有超出極限，在沒(méi)有進(jìn)行靜態(tài)安全分析的情況下系統(tǒng)正常運(yùn)行，因此潮流功率在允許的范圍內(nèi)。、城市供電網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓表二 城市供電網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓編號(hào)名稱分區(qū)編號(hào)標(biāo)幺電壓實(shí)際電壓相角(度)1TIM34513MORO13815HOMER69110RAY69

13、112TIM69113FERNA69114WEBER69115UIUC69116PETE69117PAI69118HANNAH69119GROSS69120SHIMKO69121WOLEN69124HALE691-2327HISKY69128JO345129JO138130BUCKY138131SLACK345132SAVOY138133SAVOY69134PATTEN69135SLACK138137AMANDA69138RAY345139RAY138140TIM138141LAUF138144LAUF69147BOB138148BOB69150ROGER69153BLT138154BLT69

14、155DEMAR69156LYNN138157AMA691000 書(shū)中規(guī)定35KV以上線路的電壓不超過(guò)額定電壓的0%10%，系統(tǒng)中給定的城市供電網(wǎng)系統(tǒng)中高壓側(cè)電壓分別為345KV、138KV、69KV，它們的電壓上限分別為，所以電壓均在允許范圍內(nèi)。計(jì)算機(jī)中顯示的潮流計(jì)算結(jié)果均未超出電壓偏移允許范圍。1、 靜態(tài)安全分析 針對(duì)單條線路或單個(gè)變壓器退出運(yùn)行的情況，進(jìn)行事故下潮流計(jì)算（即N-1安全性分析）。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，分析可能出現(xiàn)的越限原因。在系統(tǒng)中加入事故，靜態(tài)安全分析后出現(xiàn)三個(gè)越限。表三 單個(gè)線路或變壓器靜態(tài)安全分析標(biāo)簽跳過(guò)已處理已求解越限最大支路越限%迭代次數(shù)T_00048BOB69-0004

15、7BOB138C1NOYESYES12L_00021WOLEN69-00048BOB69C2NOYESYES11112L_00021WOLEN69-00048BOB69C1NOYESYES11112L_00003MORO138-00040TIM138C1NOYESYES02L_00005HOMER69-00044LAUF69C1NOYESYES02L_00010RAY69-00013FERNA69C1NOYESYES02L_00005HOMER69-00018HANNAH69C1NOYESYES02T_00010RAY69-00039RAY138C1NOYESYES02L_00012TIM69

16、-00017PAI69C1NOYESYES01L_00012TIM69-00018HANNAH69C1NOYESYES02L_00012TIM69-00027HISKY69C1NOYESYES02T_00012TIM69-00040TIM138C1NOYESYES02T_00012TIM69-00040TIM138C2NOYESYES02L_00013FERNA69-00055DEMAR69C1NOYESYES02L_00014WEBER69-00044LAUF69C1NOYESYES02L_00024HALE69-00044LAUF69C1NOYESYES02L_00015UIUC69-00

17、016PETE69C1NOYESYES02L_00015UIUC69-00024HALE69C1NOYESYES02L_00015UIUC69-00054BLT69C1NOYESYES01L_00015UIUC69-00054BLT69C2NOYESYES01L_00015UIUC69-00054BLT69C3NOYESYES01L_00016PETE69-00027HISKY69C1NOYESYES02L_00017PAI69-00019GROSS69C1NOYESYES02L_00018HANNAH69-00037AMANDA69C1NOYESYES01L_00018HANNAH69-00

18、037AMANDA69C2NOYESYES01L_00020SHIMKO69-00034PATTEN69C1NOYESYES02L_00020SHIMKO69-00048BOB69C1NOYESYES00L_00020SHIMKO69-00050ROGER69C1NOYESYES02L_00014WEBER69-00034PATTEN69C1NOYESYES02L_00010RAY69-00019GROSS69C1NOYESYES02L_00003MORO138-00041LAUF138C1NOYESYES01T_00028JO345-00029JO138C1NOYESYES02T_00028

19、JO345-00029JO138C2NOYESYES02L_00031SLACK345-00028JO345C1NOYESYES03L_00032SAVOY138-00029JO138C1NOYESYES02L_00029JO138-00041LAUF138C1NOYESYES02L_00056LYNN138-00029JO138C1NOYESYES02L_00030BUCKY138-00032SAVOY138C1NOYESYES02L_00030BUCKY138-00041LAUF138C1NOYESYES02T_00035SLACK138-00031SLACK345C1NOYESYES02

20、L_00031SLACK345-00038RAY345C1NOYESYES02T_00033SAVOY69-00032SAVOY138C1NOYESYES03L_00033SAVOY69-00050ROGER69C1NOYESYES02L_00035SLACK138-00039RAY138C1NOYESYES02L_00035SLACK138-00056LYNN138C1NOYESYES01T_00039RAY138-00038RAY345C1NOYESYES02T_00039RAY138-00038RAY345C2NOYESYES02L_00039RAY138-00040TIM138C1NO

21、YESYES02L_00039RAY138-00047BOB138C1NOYESYES02T_00044LAUF69-00041LAUF138C1NOYESYES02T_00044LAUF69-00041LAUF138C2NOYESYES02T_00001TIM345-00040TIM138C1NOYESYES02L_00047BOB138-00053BLT138C1NOYESYES02L_00048BOB69-00054BLT69C1NOYESYES02T_00054BLT69-00053BLT138C1NOYESYES02L_00054BLT69-00055DEMAR69C1NOYESYE

22、S01L_00001TIM345-00031SLACK345C1NOYESYES02靜態(tài)安全分析出現(xiàn)越限的原因： （1）、靜態(tài)安全分析時(shí)，插入單個(gè)變壓器或線路故障，切除BOB138和BOB69兩節(jié)點(diǎn)之間的線路時(shí)，導(dǎo)致了BOB138供給BOB69的功率切斷，WOLEN69節(jié)點(diǎn)所接的負(fù)荷是一定的，因此功率只能由BLT69及BOB69間線路供給，導(dǎo)致了BLT69及BOB69兩節(jié)點(diǎn)間出現(xiàn)越限。 （2）、切除BOB69和WOLEN69兩節(jié)點(diǎn)1線路之間的線路時(shí)，由于WOLEN69節(jié)點(diǎn)所接的負(fù)荷是一定的，因此功率只能由BLT69及WOLEN69間與其并聯(lián)的2線路供給，導(dǎo)致了BLT69及WOLE69兩節(jié)點(diǎn)間1

23、線路出現(xiàn)越限。 （3）、切除BOB69和WOLEN69兩節(jié)點(diǎn)2線路之間的線路時(shí)，由于WOLEN69節(jié)點(diǎn)所接的負(fù)荷是一定的，因此功率只能由BLT69及WOLEN69間與其并聯(lián)的1線路供給，導(dǎo)致了BLT69及WOLE69兩節(jié)點(diǎn)間2線路出現(xiàn)越限。2、 選擇最優(yōu)線路方案，將變電站AMA69接入系統(tǒng)、第一種方案新建一個(gè)69KV的節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)名稱為58，在AMA69和58節(jié)點(diǎn)之間加入一個(gè)變壓器，AMA69和58節(jié)點(diǎn)之間加入4mile輸電線路，在AMA69及WOLEN69之間加11mile的線路，在SHIMKO69及BOB69之間加入輸電線路。單線圖如下：圖一 第一種方案單線圖成本計(jì)算: （1）變壓器成本計(jì)算

24、：新建一個(gè)69KV變電站，節(jié)點(diǎn)名稱為58.母線成本為25萬(wàn)元，在AMA69及58間加入的變壓器為138KV/69KV變壓器，變壓器成本包括與之相連的斷路器、繼電保護(hù)以及安裝費(fèi)用，選用187MVA費(fèi)用為115萬(wàn)元。即變壓器的總成本為 （2）線路成本計(jì)算：由于在AMA和SHIMKO之間；AMA及WOLEN之間；在SHIMKO及BOB之間分別加入4mile,11mile,6.2mile線路，且均為69KV線路，所以其費(fèi)用為：再加上每條線路的固定成本為5萬(wàn)元，線路的總成本為（3）網(wǎng)損成本計(jì)算：五年內(nèi)系統(tǒng)網(wǎng)損保持不變,網(wǎng)損的總成本為：綜上：方案一的總成本為3.2、第二種方案新建一個(gè)69KV的節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)名

25、稱為58，在LYNN138和58節(jié)點(diǎn)之間加入一個(gè)變壓器，AMA69和58節(jié)點(diǎn)之間加入5mile輸電線路，在AMA69及WOLEN69之間加11mile的線路。單線圖如下：圖二 第二種方式單線圖成本計(jì)算: (1)、變壓器成本計(jì)算：新建一個(gè)69KVLYNN138及58節(jié)點(diǎn)間加入的變壓器為138KV/69KV變壓器，變壓器成本包括與之相連的斷路器、繼電保護(hù)以及安裝費(fèi)用，選用101MVA費(fèi)用為87萬(wàn)元，即變壓器的總成本為： （2）、線路成本計(jì)算：由于在AMA69及WOLEN69之間；在58及AMA69之間分別加入11mile,5mile,線路，且均為69KV線路，所以其費(fèi)用為：，再加上每條線路的固定成

26、本為5萬(wàn)元，線路的總成本為：（3）網(wǎng)損成本計(jì)算：五年內(nèi)系統(tǒng)網(wǎng)損保持不變，電價(jià)為55元/網(wǎng)損的總成本為：綜上：方案二的總成本為：3.3、第三種方案將69KV變電站改建為138KV變電站，節(jié)點(diǎn)名稱為AMA，新建69KV 變電站,節(jié)點(diǎn)名稱為58，在AMA138和58節(jié)點(diǎn)之間加入一個(gè)變壓器，WOLEN69和58節(jié)點(diǎn)之間加入11mile輸電線路,在AMA138和JO138間加入4.5mile的線路。單線圖如下：圖三 第三種方式單線圖成本計(jì)算: (1)、變壓器成本計(jì)算：將69KV變電站改建為138KV變電站，需成本20萬(wàn)元，新建69KV 變電站,需成本25萬(wàn)元，其節(jié)點(diǎn)名稱為58。在AMA138及58節(jié)點(diǎn)間加入變壓器.變壓器成本包括與之相連的斷路器、繼電保護(hù)以及安裝費(fèi)用，選用101MVA費(fèi)用為87萬(wàn)元，即變壓器的總成本為： （2）、線路成本計(jì)算：由于在AMA138及JO138之間加入4.5mile，電壓為138KV線路，其線路的固定成本為10萬(wàn)元；在58及WOLEN69之間加入11mile，電壓為69KV線路，其線路的固定成本為5萬(wàn)元。所以線路的總成本為：（3）網(wǎng)損成本計(jì)算：五年內(nèi)系統(tǒng)網(wǎng)損保持不變，電價(jià)為55元/網(wǎng)損的總成本為：綜上：方案三的總成本為：四、結(jié)果分析三種方案的成本如下：方案類型變壓器成本線路成本網(wǎng)損成本總成本方案一140方案二112202方案