论文——供配电系统

供配电系统摘要：供电系统的基本作用是将电能输送给客户。10KV的电力分布网是连接供电、工业用电、商业和日常生活的关键点。对于电能，所有客户期望以最低的价格买到具有高度可靠性的电能，然而，经济性与可靠性这两个因素是互相矛盾的。要提高供电网络的可靠性就必须增网络建筑的投资成本。但是如果提高可靠性使用户停电损失的降低小于用于提高可靠性所增加的投资，那么这种建设投资就没有价值了。通过计算电网的投资和用户停电的损失，最终可找到一个平衡点，使投资和损失的综合经济性最优。关键词：供配电，供电可靠性，无功补偿，负荷分配。电力体制的改革引发了新一轮大规模的电力建设热潮从而极大地推动了电力技术革命新技术设备的开发与应用。特别是信息技术与电力技术的结合很大程度上提高了电能质量和电力供应的可靠性。技术发展减少了电力建设的成本并推动了电力网的革新。本文以国内外先进的电力知识为基础，研究了目前热点的电力系统，成果如下：第一：提出了配电自动化建设的两个经典模式，一体化模式和分立模式。重点分析了分立模式下配电自动化体系的配置，给出了软硬件配置、主站选择、管理模式、最佳通讯方式等，是本文研究的前提和实现平台。第二：针对配电自动化中故障测量定位与隔离以及供电恢复这一关键问题分析了线路故障中电压电流等电量的变化导出了相间短路工况下故障定位的数学描述方程并给出了方程的解以及故障情况下几个重要参数 s&U.s I&and e I&。通过对故障的自动诊断与分析得出了优化的隔离和恢复供电方案，自动实现故障快速隔离与网络重构减少了用户停电范围和时间，有效提高配电网供电可靠性。文中还给出了故障分段判断以及网络快速重构的软件流程和使用方法。第三：状态估计是实现配电自动化中关键技术之一，本文在阐述状态估计方法基础上给出了不良测量数据的识别和结构性错误的识别方法，针对状态估计中数据对基于残差的不良数据检测和异常以及状态量中不良数据对状态估计的影响及存在的问题提出了状态估计中拓扑错误的一种实用化检测和辨识方法。针对窃电漏记电费问题独创性提出一种通过电量突变和异常分析防窃电的新方法并在潍坊城区配电的到验证。第四：针对配电网负荷预测建模困难，参数离散度大以及相关因素多等问题本文在分析常规负荷预测模型及方法基础上引入了气象因素日期类型社会环境影响等参数给出了基于神经网络的电力负荷预测方法实例，验证了方法的正确性。第五：针对无源滤波在抑制谐波和无功补偿的不足以及补偿度的不连续本文提出了一种PWM主电路拓扑结构和基于无功补偿理论的有源滤波方案建立了基于Saber Designer仿真平台仿真分析证明了方案的可行性同时结合配电自动化技术对配电网动态无功优化补偿和降低线损的方法进行了设计分析，通过实例计算验证了其客观的经济效益。第六：针对中国电力市场未来的发展趋势以及政府监管下的电力市场公平交易设计了一种适合我国电力市场现状按照电价分组电量协调分组竞价的短期电力交易模式给出了基于边际电价的机组组合算法制订交易计划的数学模型以及安全经济约束等在竞价比例逐步提高的情况下能够较好地解决原有中长期电价和短期竞争电价的矛盾，减少电厂不公平的收益差异同时也可在电力市场全网的负荷曲线上对所有电厂进行限量优化减少总的系统购电费用。配电网是电力系统中的一个重要环节，配电网接地方式和安全运行直接关系到电力系统的安全和稳定。而接地方式的选择是与本国国情、自然环境、设备制造和运行水平等有关的，例如雷电的活动情况、绝缘结构的设计、对周边的干扰等因素，都会影响中性点接地方式的选择；反过来，中性点接地方式对电力系统的设计、运行、调试以及发展都有很大的影响。一般在电压等级较高的系统中，绝缘费用在设备总价中占相当大的比重，降低绝缘水平带来的经济效益很显著，通常采用中性点直接接地的方式，而采用自动重合闸来保证供电可靠性；相反在电压等级较低的系统中，通常都采用中性点不接地的方式来提高供电可靠性。因此，在综合考虑供电可靠性、安全因素、过电压因素、继电保护的选择、投资费用等各方面因素的情况下，来论证正确选择配电网接地方式的重要性，以及如何不断开发，利用新型接地装置来应用在配电网接地系统中是当今配电网接地方式的一个重要课题。 本文主要工作是对10KV配电网接地方式进行研究和比较选择。分别论述各类接地方式的优缺点，主要有国内外比较常用的中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式（也称谐振接地方式）、中性点电阻接地方式、中性点直接接地方式。通过技术比较确定最优接地方式，还利用一种近几年研发的，应用在谐振接地方式中自动跟踪补偿装置，再配以灵敏的小电流接地选线保护，能够有效限制电网的故障接地电弧，更有利于电网的安全运行。本文首先对配电网各类接地方式做深入的研究。全面介绍内外几种常用的中性点接地方式的运行特性，通过技术经济比较对不同的接地方式进行综合评价，再结合不同的接地方式的发展前景得出结论，优化后的谐振方式表现出很大的发展潜力。 然后，本文对10KV配电网中性点谐振接地方式的运行特性进行了研究和介绍。从限制故障接地电弧的危害出发，重点论述如何利用电流谐振原理，有效熄灭故障接地电弧等。接着，本文结合国内外科技的发展和创新成果，对谐振接地优化方式中的微机接地保护性和自动跟踪补偿装置进行全面的分析与论述，说明谐振接地优化方式在供电可靠性、人身安全、设备安全和通信干扰等方面，具有较好的运行特性，既解决了小电流接地系统保护的选择性，又实现了自动谐振，使此种接地方式成为配电网比较理想的中性点接地方式。本文同时还对谐振接地方式实施技术进行了研究，包括消弧线圈的参数选择、安装、调整、运行与维护等内容。 最后，本文总结了本课题研究的内容。谐振接地借助微机技术的支持，近些年来国内外均在进行优化，优化谐振接地技术是提高可靠性、保护人身安全、设备安全和电磁环境等的一项合理的重要手段，而谐振接地实施技术更充分发挥谐振接地方式的功能，使谐振接地方式具有更好的技术经济指标。随着电网的不断发展和丰富的时间结果证明，以谐振接地方式为代表的小电流接地方式优于其他接地方式，这是配电网的中兴点接地方式发展的总趋势，在今后的配电网接地方式中应推广应用。 本文提出的思路、方案和讨论不仅对于10KV配电网中性点接地方式的研究、实际工程应用具有实际的参考作用，对于其他电压等级中中性点接地方式选择同样具有借鉴的作用。 电力系统的基本左右是向用户输送电能。10KV配电网是连接供电电源与工业、商业及生活用电的枢纽，其网络庞大复杂。对于所有用户都期望以最低的价格买到具有高度可靠性的电能。然而，经济性与可靠性这两个因素是互相矛盾的。要提高供电网络的可靠性就必须增加网络建设投资成本。但是，如果提高可靠性使用户停电损失的降低小于用于提高可靠性所增加的投资，那么这种建设投资就没有价值了。通过计算电网的投资和用户停电的损失，最终可找到一个平衡点，使投资和损失的综合经济性最优。论文针对配电网各种接线模式的特点，就各种接线模式的经济性和可靠性进行了分析。 论文首先介绍10KV配电网各种典型的接线模式和国外国家的典型接线模式，然后确定配电网接线模式的分析思路，明确进行的必要性和重要性。再提出最优分段数计算的必要性，阐述最优分段数对经济型和可靠性的影响，然后建立最优分段数计算模型，并简单介绍各种接线模式的供电方案。而后对配电网各种接线模式的可靠性和经济型进行了计算和分析，通过计算并描绘的各种图表。并对最优分段数作了分析和讨论。文章最后各种接线模式的经济性和可靠性进行总结，分析了各种接线模式各自的优点和缺点，其适用情况。并结合实际情况针对10KV配电网的规划和建设提出有益的建议。为10KV配电网的规划设计及为建成网架坚实、布局合理、管理科学、能够安全、优质、高效运行的配电网提供理论的依据和有效地引。可编程控制器技术讨论与未来发展随着时代的发展,当今的技术也日趋完善、竞争愈演愈烈;单靠人工的操作已不能满足于目前的制造业前景,也无法保证更高质量的要求和高新技术企业的形象.人们在生产实践中看到,自动化给人们带来了极大的便利和产品质量上的保证,同时也减轻了人员的劳动强度,减少了人员上的编制.在许多复杂的生产过程中难以实现的目标控制、整体优化、最佳决策等,熟练的操作工、技术人员或专家、管理者却能够容易判断和操作,可以获得满意的效果.人工智能的研究目标正是利用计算机来实现、模拟这些智能行为,通过人脑与计算机协调工作,以人机结合的模式,为解决十分复杂的问题寻找最佳的途径PLC的最大特点在于：电气工程师已不再电气的硬件上花费太多的心计，只要将按钮开关或感应器的输入点连接到PLC的输入点上就能解决问题，通过输出点连接接触器或继电器来控制大功率的启动设备，而小功率的输出设备直接连接就可以。PLC的内部包含了具有中央处理器的CPU，并带有外部I/O口扩展的I/O接口地址和存储器三大块组成，CPU的核心是由一个或者多个累加器组成，它们具有逻辑的数学运算能力，并能读取程序存储器的内容通过计算后去驱动相应的存储器和I/O接口；I/O口将内部累加器和外部的输入和输出系统连接起来，并将相关的数据存入程序存储器或者数据存储器中；存储器可以将I/O口输入的数据存入存储器中，并在工作时调转到累加器和I/O接口上，存储器分程序存储器ROM和数据存储器RAM,ROM可以将数据永久的存入存储器中，而RAM只能作为CPU计算时临时计算使用的缓冲空间。PLC的抗干扰是极其优秀的，我们根本不用去关心它的使用寿命和工作场合的恶劣，这些所有的问题已不再成为我们失败的主题，而留给我们的是关心如何来利用PLC的内部资源为我们加强设备的控制能力，使我们的设备更加的柔性。PLC的语言并不是我们所想象的汇编语言或C语言来进行编程，而是采用原有的继电器控制的梯形图，使得电气工程师在编写程序时很容易就理解了PLC的语言，而且很多的非电气专业人士也对PLC很快认识并深入。以上仅仅是PLC的优点之一，这也是人们比较容易理解的一部分，在很多的设备中，人们已不再希望看到太多的控制按钮，它们不但容易损坏而且极易产生人为的失误，小的并不是主要的失误也许你还能够接受；但过大的甚至是致命的失误是我们无法容忍的。新的技术总是为了给我们带来更安全和便捷的操作，使得我们面临的一大堆问题一扫而光，你有了解过HMI吗？这里说HMI你根本不清楚它是什么，也没有兴趣了解，换一个中文把它说明为触摸屏或者人机界面你就知道了，它和PLC的结合给了我们更大的空间。HMI控制不仅仅是减少了控制按钮，增加控制的灵活性，更主要的它是可顺序性的，而且在能够改变数据输入和数据输出反馈，在温度控制曲线的模拟也能直观的显示出来。并且能够通过编写功能帮助程序来提供各种力所能及的帮助，使得操作者减少不必要的失误。HMI的厂商目前也越来越多，功能也越来越强，价格也越来越低，使用的面越来越广。HMI的前景可以说十分的看好。在很多场合，单靠单机的控制是无法保证设备的顺畅运行，而通过设备与设备的信息交流达到我们想要的效果。比如在前包装和后工序的检测，我们就要将包装的信息反馈到检测处，而检测处的信息也要反馈到包装来。这样通过信息共享来使得两者之间链接起来，形成一个共体，从而使的两者间的配合更加的紧密，在彼此间达到映影相挥的效果。PLC的通信已经愈来愈体现它的价值，在PLC与PLC之间的通信，能够通过信息的沟通和数据的共享来保证设备之间的相互协调，已达到互补的效果。PLC之间的数据转换采用RS232接口来传送数据，而RS232接口只能保证10米的传输距离，如果在1000米的距离内我们可以通过RS485来进行通信，更长的距离只能通过MODEL来进行传输。PLC的数据传送只是将内部的数据传送到对方的一块连续的地址中，我们把它称为一个表，对方的PLC通过读取表中的数据来进行操作。如果表中的数据是一个一般设置的数据的话，那只是一般的数据传送，比如今天的油价上升了，我要把油价的价格传送到所有的输油机上，那就是数据的共享；而当表中的数据是一段控制PLC的指令程序，那就很有难度了，比如你要控制一台机器人来按你想象的动作工作，你会给它编制一段程序并以数据的形式发送过去。信息输送的形式有单工位、半双工位和全双工位的分别。单工位的意义也就是说两者之间，一个只能发送，而一个只能接收，比如一个特务他只能接收上司的指示，而无法给上司回复；半双工位也就是两个能都能发送和接受数据，但不能同时发送和接受，比如你打电话时是不能接电话,对方也一样；而全双工位是两者之间都能发送和接受数据，并可同时