城市供電網(wǎng)課程設(shè)計

1、電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計 設(shè) 計 題 目 城市供電網(wǎng)設(shè)計指 導(dǎo) 教 師 劉健辰院（系、部） 電氣與控制工程學(xué)院專 業(yè) 班 級電網(wǎng)13-1學(xué) 號1305080116姓 名蘇小平日 期課程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)評分模板課程設(shè)計成績評定表學(xué)期2015/2016第2學(xué)期姓名專業(yè)班級課程名稱設(shè)計題目 成績 評分項目優(yōu)良中及格不及格設(shè)計表現(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)能獨立設(shè)計完成基本獨立設(shè)計完成不能獨立設(shè)計完成提早或按時按時遲交半天遲交一天遲交一天以上設(shè)計說明書設(shè)計思路清晰，結(jié)構(gòu)方案良好，設(shè)計參數(shù)選擇正確，條理清楚，內(nèi)容完整，結(jié)果正確設(shè)計思路清晰，結(jié)構(gòu)方案合理，設(shè)計參數(shù)選擇正確，

2、條理清楚，內(nèi)容較完整，極少量錯誤設(shè)計思路較清晰，結(jié)構(gòu)方案基本合理，設(shè)計參數(shù)選擇基本正確，調(diào)理清楚，內(nèi)容基本完整，有少量錯誤設(shè)計思路基本清晰，結(jié)構(gòu)方案基本合理，設(shè)計參數(shù)選擇基本正確，調(diào)理清楚，內(nèi)容基本完整，有些錯誤設(shè)計思路不清晰，結(jié)構(gòu)方案不合理，關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)選擇有錯誤，調(diào)理清楚，內(nèi)容不完整，有明顯錯誤6.設(shè)計書寫、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，個別排版有問題基本規(guī)范、整潔、有條理，個別排版有問題基本規(guī)范、整潔、有條理，排版有問題較多不規(guī)范、不整潔、無條理，排版有問題很大7.封面、目錄、參考文獻(xiàn)完整較完整基本完整缺項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)個別不符合標(biāo)準(zhǔn)完全不符合標(biāo)準(zhǔn)評定說明：不及格標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計內(nèi)容一項否決制，即5為不及格，整個設(shè)計不及格，其他4項否決；優(yōu)、良、中、及格標(biāo)準(zhǔn)：以設(shè)計內(nèi)容為主體，其他項超過三分之一為評定標(biāo)準(zhǔn)，否則評定為下一等級；如優(yōu)秀評定，設(shè)計內(nèi)容要符合5，其余九項要有4項符合才能評定為優(yōu)，否則評定為良好，以此類推。最終成績： 評定教師簽字：電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計 任務(wù)書本次課程設(shè)計的目的在于通過對于一個復(fù)雜的城市供電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計，鞏固和運用潮流計算理論知識，掌握靜態(tài)安全性分析的一般原則和方法，熟悉潮流計算軟件的使用方法，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、解決實際復(fù)雜問題的能力。城市供電網(wǎng)單線圖如下：設(shè)計目標(biāo)和要求：設(shè)計目標(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)成本加上未來五年內(nèi)新增網(wǎng)損的費用（如果新增網(wǎng)損為負(fù)值，則減去未來五年內(nèi)新增網(wǎng)損的費用）。（2） 確保變電站投入運行后，整個電網(wǎng)在正常狀態(tài)和事故時都能安全運行。（3） 詳細(xì)分析每一種可能方案的計算結(jié)果，討論原因，最終提出最佳方案。設(shè)計說明書內(nèi)容：1、 任務(wù)書2、 對未加入AMA69前的系統(tǒng)，進(jìn)行潮流計算，根據(jù)計算結(jié)果，分析系統(tǒng)中線路潮流和節(jié)點電壓是否均在正常范圍內(nèi)。3、 針對單條線路或單個變壓器退出運行的情況，進(jìn)行事故下潮流計算（即N-1安全性分析

5、）。根據(jù)計算結(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)潮流計算和安全性分析結(jié)果，比較不同設(shè)計方案的優(yōu)劣，最終提出最優(yōu)方案。5、 結(jié)論計算用數(shù)據(jù)：1、 可用輸電走廊輸電走廊長度/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成本兩部分。固定成本包括購買和安裝斷路器、繼電器和改變變電站母線結(jié)構(gòu)的費用。138KV輸電線的固定成本大約為10萬元，69KV輸電線的固

6、定成本大約為5萬元。變動成本由輸電線路的型號和長度決定。線路參數(shù)見班級列表。導(dǎo)線類型電阻/mile電抗/mile并聯(lián)電納/mile額定電流A138KV 線路萬元/mile69KV線路萬元/mileRook見班級列表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)以及安裝費用。101MVA 87萬元187MVA 115萬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 25萬元新建138KV/69KV 變電站 40萬元69KV變電站改建為138KV變電站 20萬元其他說明

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。電價為55元/MW.h。考核方法本次課程設(shè)計進(jìn)行考核答辯，方法如下：1、組織形式：由班長負(fù)責(zé)分組。2、考核形式：（1）提供綜合訓(xùn)練說明書，其封皮等格式按給定模板完成。（2）現(xiàn)場答辯，講解綜合訓(xùn)練說明書內(nèi)容，現(xiàn)場完成指定設(shè)計任務(wù)。 綜合以上內(nèi)容，給出綜合訓(xùn)練成績。其中第（2）項具有“一票否決權(quán)”，即如果現(xiàn)場完全無法完成任務(wù)，則成績?yōu)榱恪ｋ娋W(wǎng)13-1班

8、數(shù)據(jù)（mile）組號姓名電阻/mile電抗/mile并聯(lián)容抗/mile1112223334445蘇小平5單夕冉5黃鶴6667778888目錄一 對未加入AMA69前的系統(tǒng)，進(jìn)行潮流計算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)點電壓2二 靜態(tài)安全分析4三 線路方案設(shè)計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10六 參考文獻(xiàn)11一、對未加入AMA69前的系統(tǒng)，進(jìn)行潮流計算、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)點編號 首端節(jié)點名稱 末端節(jié)點編號 末端節(jié)點名稱回路有功首端節(jié)點無功首端節(jié)點1TIM34540TI

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

10、BLT69315UIUC6954BLT69215UIUC6954BLT69115UIUC6924HALE69115UIUC6916PETE69116PETE6927HISKY69117PAI6919GROSS69118HANNAH6937AMANDA692-118HANNAH6937AMANDA691-120SHIMKO6950ROGER69120SHIMKO6948BOB6910020SHIMKO6934PATTEN69121WOLEN6948BOB69221WOLEN6948BOB69124HALE6944LAUF69128JO34529JO13829428JO34529JO1381942

11、9JO13841LAUF138130BUCKY13841LAUF138130BUCKY13832SAVOY138131SLACK34538RAY34511682931SLACK34528JO3451-932SAVOY13829JO138133SAVOY6950ROGER69133SAVOY6932SAVOY138135SLACK13856LYNN138135SLACK13839RAY138135SLACK13831SLACK345139RAY13847BOB138139RAY13840TIM1381339RAY13838RAY345239RAY13838RAY345144LAUF6941LAU

12、F1382-444LAUF6941LAUF138147BOB13853BLT138148BOB6954BLT69148BOB6947BOB138154BLT6955DEMAR69154BLT6953BLT13812356LYNN13829JO1381 在進(jìn)行潮流計算時，系統(tǒng)經(jīng)過5次迭代后，線路潮流不再變化，即潮流計算完成。觀察單線圖，所有的變壓器參數(shù)都沒有超出極限，在沒有進(jìn)行靜態(tài)安全分析的情況下系統(tǒng)正常運行，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)點電壓表二 城市供電網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)點電壓編號名稱分區(qū)編號標(biāo)幺電壓實際電壓相角(度)1TIM34513MORO13815HOMER69110RAY69

13、112TIM69113FERNA69114WEBER69115UIUC69116PETE69117PAI69118HANNAH69119GROSS69120SHIMKO69121WOLEN69124HALE691-2327HISKY69128JO345129JO138130BUCKY138131SLACK345132SAVOY138133SAVOY69134PATTEN69135SLACK138137AMANDA69138RAY345139RAY138140TIM138141LAUF138144LAUF69147BOB138148BOB69150ROGER69153BLT138154BLT69

14、155DEMAR69156LYNN138157AMA691000 書中規(guī)定35KV以上線路的電壓不超過額定電壓的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)。計算機(jī)中顯示的潮流計算結(jié)果均未超出電壓偏移允許范圍。1、 靜態(tài)安全分析 針對單條線路或單個變壓器退出運行的情況，進(jìn)行事故下潮流計算（即N-1安全性分析）。根據(jù)計算結(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)三個越限。表三 單個線路或變壓器靜態(tài)安全分析標(biāo)簽跳過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，插入單個變壓器或線路故障，切除BOB138和BOB69兩節(jié)點之間的線路時，導(dǎo)致了BOB138供給BOB69的功率切斷，WOLEN69節(jié)點所接的負(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)點間出現(xiàn)越限。 （2）、切除BOB69和WOLEN69兩節(jié)點1線路之間的線路時，由于WOLEN69節(jié)點所接的負(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)點間1

23、線路出現(xiàn)越限。 （3）、切除BOB69和WOLEN69兩節(jié)點2線路之間的線路時，由于WOLEN69節(jié)點所接的負(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69KV的節(jié)點，節(jié)點名稱為58，在AMA69和58節(jié)點之間加入一個變壓器，AMA69和58節(jié)點之間加入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算: （1）變壓器成本計算

24、：新建一個69KV變電站，節(jié)點名稱為58.母線成本為25萬元，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)以及安裝費用，選用187MVA費用為115萬元。即變壓器的總成本為 （2）線路成本計算：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，所以其費用為：再加上每條線路的固定成本為5萬元，線路的總成本為（3）網(wǎng)損成本計算：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69KV的節(jié)點，節(jié)點名

25、稱為58，在LYNN138和58節(jié)點之間加入一個變壓器，AMA69和58節(jié)點之間加入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算: (1)、變壓器成本計算：新建一個69KVLYNN138及58節(jié)點間加入的變壓器為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)以及安裝費用，選用101MVA費用為87萬元，即變壓器的總成本為： （2）、線路成本計算：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，所以其費用為：，再加上每條線路的固定成

26、本為5萬元，線路的總成本為：（3）網(wǎng)損成本計算：五年內(nèi)系統(tǒng)網(wǎng)損保持不變，電價為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)點名稱為AMA，新建69KV 變電站,節(jié)點名稱為58，在AMA138和58節(jié)點之間加入一個變壓器，WOLEN69和58節(jié)點之間加入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算: (1)、變壓器成本計算：將69KV變電站改建為138KV變電站，需成本20萬元，新建69KV 變電站,需成本25萬元，其節(jié)點名稱為58。在AMA138及58節(jié)點間加入變壓器.變壓器成本包括與之相連的斷路器、繼電保護(hù)以及安裝費用，選用101MVA費用為87萬元，即變壓器的總成本為： （2）、線路成本計算：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5萬元。所以線路的總成本為：（3）網(wǎng)損成本計算：五年內(nèi)系統(tǒng)網(wǎng)損保持不變，電價為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