城市供电网课程设计.doc

辽宁工程技术大学 电力系统分析 课程设计 设 计 题 目 城市供电网设计 指 导 教 师 刘健辰 院（系、部） 电气与控制工程学院 专 业 班 级 电网13-1 学 号 1305080116 姓 名 苏小平 日 期 2016.07.07 课程设计标准评分模板课程设计成绩评定表学期2015/2016第2学期姓名专业班级课程名称 设计题目 成绩 评分项目优良中及格不及格设计表现1.设计态度非常认真认真较认真一般不认真2.设计纪律严格遵守遵守基本遵守少量违反严重违反3.独立工作能力强较强能独立设计完成基本独立设计完成不能独立设计完成4.上交设计时间提早或按时按时迟交半天迟交一天迟交一天以上设计说明书5.设计内容设计思路清晰，结构方案良好，设计参数选择正确，条理清楚，内容完整，结果正确设计思路清晰，结构方案合理，设计参数选择正确，条理清楚，内容较完整，极少量错误设计思路较清晰，结构方案基本合理，设计参数选择基本正确，调理清楚，内容基本完整，有少量错误设计思路基本清晰，结构方案基本合理，设计参数选择基本正确，调理清楚，内容基本完整，有些错误设计思路不清晰，结构方案不合理，关键设计参数选择有错误，调理清楚，内容不完整，有明显错误6.设计书写、字体、排版规范、整洁、有条理，排版很好较规范、整洁、有条理，个别排版有问题基本规范、整洁、有条理，个别排版有问题基本规范、整洁、有条理，排版有问题较多不规范、不整洁、无条理，排版有问题很大7.封面、目录、参考文献完整较完整基本完整缺项较多不完整图纸8.绘图效果很出色较出色一般较差很差9.布局合理、美观较合理基本合理有些混乱布局混乱10.绘图工程标准符合标准较符合标准基本符合标准个别不符合标准完全不符合标准评定说明：不及格标准：设计内容一项否决制，即5为不及格，整个设计不及格，其他4项否决；优、良、中、及格标准：以设计内容为主体，其他项超过三分之一为评定标准，否则评定为下一等级；如优秀评定，设计内容要符合5，其余九项要有4项符合才能评定为优，否则评定为良好，以此类推。最终成绩： 评定教师签字：电力系统分析课程设计 任务书本次课程设计的目的在于通过对于一个复杂的城市供电网进行规划设计，巩固和运用潮流计算理论知识，掌握静态安全性分析的一般原则和方法，熟悉潮流计算软件的使用方法，尝试进行详细的经济性分析，培养学生分析和解决实际复杂问题的能力。城市供电网单线图如下：设计目标和要求：设计目标为在城市东部新建一所变电站（AMA69），要求：（1） 总投资最小。总投资为建设成本加上未来五年内新增网损的费用（如果新增网损为负值，则减去未来五年内新增网损的费用）。（2） 确保变电站投入运行后，整个电网在正常状态和事故时都能安全运行。（3） 详细分析每一种可能方案的计算结果，讨论原因，最终提出最佳方案。设计说明书内容：1、 任务书2、 对未加入AMA69前的系统，进行潮流计算，根据计算结果，分析系统中线路潮流和节点电压是否均在正常范围内。3、 针对单条线路或单个变压器退出运行的情况，进行事故下潮流计算（即N-1安全性分析）。根据计算结果，分析可能出现的越限原因。4、 选择线路方案，将变电站AMA69接入系统。根据潮流计算和安全性分析结果，比较不同设计方案的优劣，最终提出最优方案。5、 结论计算用数据：1、 可用输电走廊输电走廊长度/mileAMA到JO4.5AMA到LYNN5AMA到ROGEN8AMA到WOLEN11AMA到SHIMKO4BOB到SHIMKO6.2WOLEN到SHIMKO12SAVOY到SHIMKO62、 输电线路成本(69KV和138KV)新增线路成本包括固定成本和变动成本两部分。固定成本包括购买和安装断路器、继电器和改变变电站母线结构的费用。138KV输电线的固定成本大约为10万元，69KV输电线的固定成本大约为5万元。变动成本由输电线路的型号和长度决定。线路参数见班级列表。导线类型电阻/mile电抗/mile并联电纳/mile额定电流A138KV 线路万元/mile69KV线路万元/mileRook见班级列表77018123、 变压器成本(138KV /69KV)变压器成本包括与之相连的断路器、继电保护以及安装费用。101MVA 87万元187MVA 115万元假定任何新增变压器在基准容量100MVA下的标幺电阻为0.0025，标幺电抗为0.04。4、 母线组成本新建69KV 变电站 25万元新建138KV/69KV 变电站 40万元69KV变电站改建为138KV变电站 20万元其他说明：（1） 现有的69KV变电站可以容纳138KV/69KV变压器。（2） AMA负荷侧电压等级为69KV，新建变电站站址面积满足138KV/69KV变压器安装要求。（3） 发电机、并联电容器、变压器分接头等不允许改变。（4） 五年内系统网损保持不变。电价为55元/MW.h。考核方法本次课程设计进行考核答辩，方法如下：1、组织形式：由班长负责分组。2、考核形式：（1）提供综合训练说明书，其封皮等格式按给定模板完成。（2）现场答辩，讲解综合训练说明书内容，现场完成指定设计任务。 综合以上内容，给出综合训练成绩。其中第（2）项具有“一票否决权”，即如果现场完全无法完成任务，则成绩为零。电网13-1班数据（mile）组号姓名电阻/mile电抗/mile并联容抗/mile10.1620.4211.6811120.1680.4231.6832230.1650.4251.6853340.1630.4271.682445苏小平0.1610.4241.6845单夕冉5黄鹤60.1650.4221.6866670.1690.4201.6897780.1670.4261.683888目录一 对未加入AMA69前的系统，进行潮流计算11.1 城市供电网系统中线路潮流11.2 城市供电网系统节点电压2二 静态安全分析4三 线路方案设计63.1 第一种方案63.2 第二种方案73.3 第三种方案8四 结果分析9五 心得体会10六 参考文献11一、对未加入AMA69前的系统，进行潮流计算1.1、城市供电网系统中线路潮流表一 城市供电网系统中线路潮流 首端节点编号 首端节点名称 末端节点编号 末端节点名称回路有功首端节点无功首端节点1TIM34540TIM1381115.729.21TIM34531SLACK3451-115.7-29.23MORO13840TIM1381-12.3-7.83MORO13841LAUF138102.85HOMER6918HANNAH69116.3-2.65HOMER6944LAUF691-30.3-0.610RAY6913FERNA69140.62.910RAY6939RAY1381-88.7-2.910RAY6919GROSS69131.3-2.512TIM6927HISKY69141.45.412TIM6940TIM1382-70.7-712TIM6940TIM1381-70.7-712TIM6917PAI69120.35.212TIM6918HANNAH69156.7-313FERNA6955DEMAR69117.1-0.414WEBER6944LAUF691-17.4-6.914WEBER6934PATTEN6915.24.115UIUC6954BLT693-37.3-7.415UIUC6954BLT692-37.5-7.515UIUC6954BLT691-37.9-7.515UIUC6924HALE69117.6-1.115UIUC6916PETE69136.7-0.116PETE6927HISKY691-21.2-9.717PAI6919GROSS691-12.68.118HANNAH6937AMANDA69213.5-118HANNAH6937AMANDA69113.5-120SHIMKO6950ROGER691-32.93.420SHIMKO6948BOB6910020SHIMKO6934PATTEN69117.6-1.121WOLEN6948BOB692-37.2-13.421WOLEN6948BOB691-37.2-13.424HALE6944LAUF691-18.7-9.328JO34529JO13829411.628JO34529JO13819411.629JO13841LAUF138167.57.730BUCKY13841LAUF138140.52.630BUCKY13832SAVOY1381-63.9-8.831SLACK34538RAY34511682931SLACK34528JO3451-111.7-932SAVOY13829JO1381-101.6-4.433SAVOY6950ROGER6919.6-11.633SAVOY6932SAVOY1381-37.65.635SLACK13856LYNN1381-3.61.935SLACK13839RAY138151.45.935SLACK13831SLACK3451-47.7-7.839RAY13847BOB138191.225.139RAY13840TIM138138.4339RAY13838RAY3452-83.6-14.339RAY13838RAY3451-83.8-14.344LAUF6941LAUF1382-54.6-444LAUF6941LAUF1381-52.2-3.947BOB13853BLT1381-12.3-53.448BOB6954BLT691-12.215.748BOB6947BOB1381-102.6-68.854BLT6955DEMAR6915.76.754BLT6953BLT1381-68.12356LYNN13829JO1381-17.60.2 在进行潮流计算时，系统经过5次迭代后，线路潮流不再变化，即潮流计算完成。观察单线图，所有的变压器参数都没有超出极限，在没有进行静态安全分析的情况下系统正常运行，因此潮流功率在允许的范围内。1.2、城市供电网系统节点电压表二 城市供电网系统节点电压编号名称分区编号标幺电压实际电压相角(度)1TIM34511.02525353.71-15.843MORO13811.00571138.787-20.055HOMER6911.008969.614-23.5510RAY6911.0196670.357-20.0612TIM6911.0173270.195-21.4313FERNA6911.0043969.303-21.7914WEBER6911.0088169.608-22.8915UIUC6911.0065269.45-22.7216PETE6911.0035769.246-23.2517PAI6911.0094669.653-22.1518HANNAH6911.0058669.404-24.319GROSS6911.0099269.685-21.7720SHIMKO6911.008469.58-22.4121WOLEN6911.0027869.192-23.8124HALE6911.003369.227-2327HISKY6911.0053169.367-23.1128JO34511.03355.35-12.829JO13811.0245141.381-15.3930BUCKY13811.00796139.098-19.0431SLACK34511.03355.35-14.7832SAVOY13811.01056139.458-18.5733SAVOY6911.0132469.914-20.134PATTEN6911.0048369.333-23.0135SLACK13811.02542141.508-16.137AMANDA6911.0044869.309-24.3438RAY34511.02519353.692-15.7639RAY13811.01605140.215-18.1140TIM13811.00881139.215-19.8241LAUF13811.00375138.517-20.0444LAUF6911.0270.38-22.1647BOB13810.99673137.548-20.748BOB6911.0151570.045-23.0550ROGER6911.0270.38-20.9653BLT13811.00013138.018-20.7154BLT6911.0169.69-22.6555DEMAR6911.0010369.071-22.6856LYNN13811.02363141.261-15.9257AMA691000 书中规定35KV以上线路的电压不超过额定电压的0%10%，系统中给定的城市供电网系统中高压侧电压分别为345KV、138KV、69KV，它们的电压上限分别为379.5KV、151.8KV、75.9KV，所以电压均在允许范围内。计算机中显示的潮流计算结果均未超出电压偏移允许范围。1、 静态安全分析 针对单条线路或单个变压器退出运行的情况，进行事故下潮流计算（即N-1安全性分析）。根据计算结果，分析可能出现的越限原因。在系统中加入事故，静态安全分析后出现三个越限。表三 单个线路或变压器静态安全分析标签跳过已处理已求解越限最大支路越限%迭代次数T_00048BOB69-00047BOB138C1NOYESYES1111.32L_00021WOLEN69-00048BOB69C2NOYESYES11112L_00021WOLEN69-00048BOB69C1NOYESYES11112L_00003MORO138-00040TIM138C1NOYESYES02L_00005HOMER69-00044LAUF69C1NOYESYES02L_00010RAY69-00013FERNA69C1NOYESYES02L_00005HOMER69-00018HANNAH69C1NOYESYES02T_00010RAY69-00039RAY138C1NOYESYES02L_00012TIM69-00017PAI69C1NOYESYES01L_00012TIM69-00018HANNAH69C1NOYESYES02L_00012TIM69-00027HISKY69C1NOYESYES02T_00012TIM69-00040TIM138C1NOYESYES02T_00012TIM69-00040TIM138C2NOYESYES02L_00013FERNA69-00055DEMAR69C1NOYESYES02L_00014WEBER69-00044LAUF69C1NOYESYES02L_00024HALE69-00044LAUF69C1NOYESYES02L_00015UIUC69-00016PETE69C1NOYESYES02L_00015UIUC69-00024HALE69C1NOYESYES02L_00015UIUC69-00054BLT69C1NOYESYES01L_00015UIUC69-00054BLT69C2NOYESYES01L_00015UIUC69-00054BLT69C3NOYESYES01L_00016PETE69-00027HISKY69C1NOYESYES02L_00017PAI69-00019GROSS69C1NOYESYES02L_00018HANNAH69-00037AMANDA69C1NOYESYES01L_00018HANNAH69-00037AMANDA69C2NOYESYES01L_00020SHIMKO69-00034PATTEN69C1NOYESYES02L_00020SHIMKO69-00048BOB69C1NOYESYES00L_00020SHIMKO69-00050ROGER69C1NOYESYES02L_00014WEBER69-00034PATTEN69C1NOYESYES02L_00010RAY69-00019GROSS69C1NOYESYES02L_00003MORO138-00041LAUF138C1NOYESYES01T_00028JO345-00029JO138C1NOYESYES02T_00028JO345-00029JO138C2NOYESYES02L_00031SLACK345-00028JO345C1NOYESYES03L_00032SAVOY138-00029JO138C1NOYESYES02L_00029JO138-00041LAUF138C1NOYESYES02L_00056LYNN138-00029JO138C1NOYESYES02L_00030BUCKY138-00032SAVOY138C1NOYESYES02L_00030BUCKY138-00041LAUF138C1NOYESYES02T_00035SLACK138-00031SLACK345C1NOYESYES02L_00031SLACK345-00038RAY345C1NOYESYES02T_00033SAVOY69-00032SAVOY138C1NOYESYES03L_00033SAVOY69-00050ROGER69C1NOYESYES02L_00035SLACK138-00039RAY138C1NOYESYES02L_00035SLACK138-00056LYNN138C1NOYESYES01T_00039RAY138-00038RAY345C1NOYESYES02T_00039RAY138-00038RAY345C2NOYESYES02L_00039RAY138-00040TIM138C1NOYESYES02L_00039RAY138-00047BOB138C1NOYESYES02T_00044LAUF69-00041LAUF138C1NOYESYES02T_00044LAUF69-00041LAUF138C2NOYESYES02T_00001TIM345-00040TIM138C1NOYESYES02L_00047BOB138-00053BLT138C1NOYESYES02L_00048BOB69-00054BLT69C1NOYESYES02T_00054BLT69-00053BLT138C1NOYESYES02L_00054BLT69-00055DEMAR69C1NOYESYES01L_00001TIM345-00031SLACK345C1NOYESYES02静态安全分析出现越限的原因： （1）、静态安全分析时，插入单个变压器或线路故障，切除BOB138和BOB69两节点之间的线路时，导致了BOB138供给BOB69的功率切断，WOLEN69节点所接的负荷是一定的，因此功率只能由BLT69及BOB69间线路供给，导致了BLT69及BOB69两节点间出现越限。 （2）、切除BOB69和WOLEN69两节点1线路之间的线路时，由于WOLEN69节点所接的负荷是一定的，因此功率只能由BLT69及WOLEN69间与其并联的2线路供给，导致了BLT69及WOLE69两节点间1线路出现越限。 （3）、切除BOB69和WOLEN69两节点2线路之间的线路时，由于WOLEN69节点所接的负荷是一定的，因此功率只能由BLT69及WOLEN69间与其并联的1线路供给，导致了BLT69及WOLE69两节点间2线路出现越限。2、 选择最优线路方案，将变电站AMA69接入系统3.1、第一种方案新建一个69KV的节点，节点名称为58，在AMA69和58节点之间加入一个变压器，AMA69和58节点之间加入4mile输电线路，在AMA69及WOLEN69之间加11mile的线路，在SHIMKO69及BOB69之间加入6.2mile输电线路。单线图如下：图一 第一种方案单线图成本计算: （1）变压器成本计算：新建一个69KV变电站，节点名称为58.母线成本为25万元，在AMA69及58间加入的变压器为138KV/69KV变压器，变压器成本包括与之相连的断路器、继电保护以及安装费用，选用187MVA费用为115万元。即变压器的总成本为 （2）线路成本计算：由于在AMA和SHIMKO之间；AMA及WOLEN之间；在SHIMKO及BOB之间分别加入4mile,11mile,6.2mile线路，且均为69KV线路，所以其费用为：再加上每条线路的固定成本为5万元，线路的总成本为 （3）网损成本计算：五年内系统网损保持不变,电价为55元/MW.h网损的总成本为：综上：方案一的总成本为3.2、第二种方案 新建一个69KV的节点，节点名称为58，在LYNN138和58节点之间加入一个变压器，AMA69和58节点之间加入5mile输电线路，在AMA69及WOLEN69之间加11mile的线路。单线图如下：图二 第二种方式单线图成本计算: (1)、变压器成本计算：新建一个69KV的节点，其母线成本为25万元，节点名称为58.在LYNN138及58节点间加入的变压器为138KV/69KV变压器，变压器成本包括与之相连的断路器、继电保护以及安装费用，选用101MVA费用为87万元，即变压器的总成本为： （2）、线路成本计算：由于在AMA69及WOLEN69之间；在58及AMA69之间分别加入11mile,5mile,线路，且均为69KV线路，所以其费用为：，再加上每条线路的固定成本为5万元，线路的总成本为： （3）网损成本计算：五年内系统网损保持不变，电价为55元/MW.h网损的总成本为：综上：方案二的总成本为：3.3、第三种方案 将69KV变电站改建为138KV变电站，节点名称为AMA，新建69KV 变电站,节点名称为58，在AMA138和58节点之间加入一个变压器，WOLEN69和58节点之间加入11mile输电线路,在AMA138和JO138间加入4.5mile的线路。单线图如下：图三 第三种方式单线图成本计算: (1)、变压器成本计算：将69KV变电站改建为138KV变电站，需成本20万元，新建69KV 变电站,需成本25万元，其节点名称为58。在AMA138及58节点间加入变压器.变压器成本包括与之相连的断路器、继电保护以及安装费用，选用101MVA费用为87万元，即变压器的总成本为： （2）、线路成本计算：由于在AMA138及JO138之间加入4.5mile，电压为138KV线路，其线路的固定成本为10万元；在58及WOLEN69之间加入11mile，电压为69KV线路，其线路的固定成本为5万元。所以线路的总成本为： （3）网损成本计算：