开题报告-10kV线路的无功补偿应用研究.doc

中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：学 院：计算机与控制工程学院专 业：电气工程及其自动化设计题目：中北大学10kV线路的无功补偿应用研究指导教师: 2015年 04 月 2 日毕 业 设 计 开 题 报 告1选题依据：1.1 课题研究背景意义随着配电系统负荷日益增长，无功需求也相应增加，并越来越依赖于安装在配电线路上的并联电容来满足无功需求。目前，我国配电网无功补偿通常在专用变压器低压侧进行，但大量分散的公用变压器低压侧不便于装设补偿装置，否则会由于管理困难而造成事故隐患。这样，配电网的补偿度就受到限制，使得配电网存在较大的降损空间。1无功补偿作为保持电力系统无功功率平衡、降低网损、提高供电质量的一种重要措施，已被广泛应用于各电压等级电网中。合理选择无功补偿，能够有效地维持系统的电压水平，提高电压稳定性，避免大量无功的远距离传输，从而降低有功网损，减少发电费用，提高设备利用率，无功补偿的合理应用是电力企业提高经济和社会效益的一项重要课题。然而，作为无功补偿的一个重要组成部分，低压网的无功补偿研究，至今仍处在初级阶段2。无功功率是建立交流电、磁场所需的功率，在交流电力系统的设计和运行中，无功功率是一个重要因素。对无功功率的补偿研究是十分必要的，原因如下：1.由于成本的增加，提高电力系统运行效率的要求日益迫切。2.输电网络的扩展已经受到限制。3.远距离输电要求解决稳定性及电压控制问题。4.工业增长的需求和用户电子设备的增多，对供电质量的要求越来越高。5.直流输电系统的应用研究表明，在换流器的交流侧应该进行无功控制。综合来看，随着电网中用电设备的不断变化，以及非线性负荷、冲击负荷、波动负荷等的存在使得配电网的特性更为复杂，为了适应电网发展的需要，开展无功补偿的研究具有重要意义。 1.2 本课题国内外研究现状国外在配电网建设方面的发展相比于国内要先进得多。在配网自动化以及高级应用软件方面，国外研究的热点是网络化、集成化、智能化。对于线损计算，国外现在研究的重点多是对线损的分析和降损措施与方法研究，如：以线损为目标的配电网网络重构，无功优化、补偿电容投放位置的确定等问题，其中涉及到的线损问题大都转化为功率损耗问题，以潮流计算的方法来求解等。专门研究传统意义上的线损计算方面的文章并不多，从计算方法看，因为缺少负荷数据，配电网的线损计算主要还是采用各种简化、近似的计算方法。这些方法包括：均方根电流法、平均电流法、最大电流法、最大负荷损失小时法、近年来提出的一些新方法主要有模糊理论逼近法，动态潮流法(包括各种差值、拟合法)，负荷统计学方面的聚类法等，都是将别的学科的新方法引入到线损计算3，虽然在线损计算方面有所创新，但这些方法并不是很适用于实际系统的线损计算，它们大都停留在理论研究阶段，没有推广应用的实例。因此，实际意义上的线损计算方法的研究仍是一项不容忽视的课题。要做到以近期线损理论计算值和前几年线损统计值为基础，并且根据影响线率升、降的诸多因素进行修正9。由于目前配电网存在的电压质量问题是多种多样的，因此，必须采取多种措施进行“综合治理”，做好电网无功电源配制规划，在规划基础上实现无功电压优化控制，并制定严格的管理制度等，从规划到运行管理，层层重视，电压质量必定会大大改善。对于无功优化这样一个多变量、多约束条件的非线性规划问题，其操作变量既有连续变量(如节点电压、发电机的无功出力)，又有离散变量(如变压器分接头位置，补偿电抗器和电容器的投切容量)，使得优化过程十分复杂。长期以来，国内外的许多专家对此做了大量的研究、探索工作，提出了多种方法，在一定程度上为电网的调度和运行提供了一定的参考依据。但由于无功优化计算受潮流计算等因素的影响一直没有一种成熟完善的方法。长期以来，我国电力建设一直重发轻输，致使配电网建设滞后、网架结构薄弱，设施老化、供电半径过长，导致配电网线损率居高不下。我国的线损率与世界发达国家相比还比较高，节电潜力很大4。为提高经济效益，制定实施经济合理的线损率指标，掌握损耗构成与发展方向，针对电网结构和调度、生产技术、用电、计量管理设备性能及运行状况等方面的薄弱环节，采取合理的降损措施，检测措施的实际效果，都必须进行配电网线损的理论计算和降损分析计算5。在我国，配电网无功优化计算工作才刚刚起步，配电网由于辐射状线路结构、负荷数据不全，线路rx比值较大等因素，决定了其计算方法不同于输电网(输电网可以完整的负荷数据进行潮流计算得到网损结果，且输电网的潮流计算方法并不同样适用于配电网)。配电网多采用对负荷数据或网络结构数据的简化，来解决数据不全的问题6。国内电网线损理论计算按管理应分为省地局和县区级两部分，按电网的不同特点，对35kV以上输电网和610kV配电网分别采用不同的计算方法。总体说：省地局电力部门线损计算较正规，有比较完善的制度和软件方面的保证；县一级电力部门则基本上没有专门的线损计算软件，有的以于算为主。从计算方法看，因为缺少负荷数据，配电网的线损计算主要还是采用各种简化、近似的计算方法。这些方法包括：均方根电流法、平均电流法、最大电流法、最大负荷损失小时法、分散系数法7。把其简化主要是网络简化和负荷简化，如各种电流法巾，都要求计算网络的等效阻抗，就是对网络进行简化；负荷简化是指按照某种假定的负荷规律对不确定的计算负荷进行分配或统计，以完成计算。近年来出现的线损计算方面的新方法有：各种回归分析法、网络最大流法(图论方法)、等效节点功率法(潮流方法)、动念潮流法(包括各种差值、拟合法)等，在所有这些方法中，以潮流计算为基础的结果理论上要更精确一些8。但精确的原因是计算中考虑的准确因素更多了，这也导致了有的方法计算量和处理的数据量都较大，保障系统稳定成了当务之急10。1.3 研究工作在输配电过程中，电能传送和电磁能量转换都是通过电流实现的，电流通过导线或电气设备时会产生损耗。线损是电网线路及设备对电力的消耗，线损率是电力系统规划设计、生产运行、经营管理和企业经济效益水平的综合体现。本设计通过对某高校配电网络负荷进行分析整理，针对影响10kV配电网线损的电流、电压、功率因数和负荷曲线形状系数等因素，对某企业配电网络的理论线损进行了分析、计算，并对企业10KV配电网的降损措施进行探讨，为学校下一步技术改造奠定基础；通过分析计算，利用无功补偿原理，根据企业生产运行的实际特点，对企业配电网络进行了合理适度的降损措施匹配，确定了系统无功补偿的方案。参考文献1王兆安,杨君,谐波抑制和无功功率补偿M.北京：机械工业出版社，19982张勇军、容美英.10KV长线路上无功优化补偿J.中国电力出版社，2000 3GLevitin，AKalyuzhny，AShenkman，MChertkovOptimalcapaci tor al location in distribution systems using a genet icalgorithm and a fast energy los IEEE Transactions on PowerDelivery，20004杨秀台电力网线损的理论计算和分析J北京：水利电力出版社，1985:295吴安官，倪保珊电力系统线损J北京：中国电力出版社，1996：296范秀珍，冀冬晨，李娟等网损及无功优化计算对降损的指导意义J电力学报，2001，12(3)：20-257 虞忠年，陈星莺，刘吴等电力网电能损耗J北京：中国电力出版社，2000.218 孙成宝，李广泽配电网实用技术J北京：中国水利水电出版社，1997.2219 Wangwei . Study on the Stability Control of Isolated Network with Single Generator. 2007, 145 (4) 10 Khator S K, Leung L C. Power Distribution Planning: A Review of Models and Issues. IEEE T-PWRS. 1997, 11 (3): 1044105111陆安定功率因数与无功补偿M上海：上海科学普及出版社，200415412程浩忠电力系统无功与电压稳定性M北京：中国电力出版社，2004.2513孙志梅电力档案管理工作中存在的问题及对策J. 北京：中国电力教育出版社，2012 ，12(1)：2414王山浅.谈档案管理人员的专业素质要求及对策叭J北京：环球市场信息导报(理论)，2012(3)15汪蕙，索玉电力施工企业档案管理信息化J.安徽：电气工程职业技术学院学报，2007，(4 )16李孟超，王允平，李献伟，王峰，蔡卫锋智能变电站及技术特点分析J.电力系统保护与控制，2010，38(18)：59-79 毕 业 设 计 开 题 报 告研究方案：2.1 工作内容（1）论述国内外供电线路线损及补偿研究现状，对供电线路线损及补偿理论和技术进行了较为深入探讨。（2）通过分析某高校配电网络负荷，并对其进行分析整理，针对影响10kV配电网线损的电流、电压、功率因数和负荷曲线形状系数等因素，对某高校配电网络的理论线损进行了分析、计算，并对企业10KV配电网的降损措施进行研究。（3）利用无功补偿原理，根据学校生产运行的实际特点，对学校配电网络进行了合理适度的降损措施匹配，确定了系统无功补偿的方案。为达到降低配电网线损的目的提供了理论依据，并根据实际情况，确定了系统无功补偿的容量及补偿位置。（4）绘制了相关继电保护图纸；（5）撰写专题论文。2.2工作进度计划 3月9日 3月20日: 收集资料、熟悉资料，明确设计任务 3月21日 5月20日: 方案设计及设计计算、绘制设计图纸 5月21日 6月9日: 编写设计说明书及计算书、撰写专题论文、准备答辩6月10日 6月20日: 论文答辩 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见：孟凡童同学针对10kV供电线路补偿方案设计这个毕业题目，查阅了大量资料