电气工程及其自动化毕设之文献综述

文献综述

学院名称电气工程学院指导教师

职称教授

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学生姓名

2016年1月12日

电网规划设计文献综述

摘要:电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。电力系统是由电能的生产、输送、分配和消费的歌环节组成的整体，它与其他工业系统相比，具有很多的特点。电力系统运行要求保证安全可靠地供电、保证良好的电能质量和保证电力系统运行的经济性。科学合理的电力规划设计是电力系统安全、可靠、经济运行的前提，对获取最大的经济效益和社会效益均具有十分重要的意义。在电网规划设计中有涉及到电网电压等级的选择、线路导线的选择、变压器容量和型号的选择、电力系统运行接线方式的选择、电力系统潮流计算等方面。

关键词：电力系统；接线方式；电网规划

在高速发展的现代社会中，电力工业是国民经济的基础，在国民经济中的作用已为人所共知：它不仅全面地影响国民经济其它部门的发展，同时也极大地影响人民的物质和文化生活水平的提高，影响整个社会的进步。改革开放以来，电力工业取得了突飞猛进、举世瞩目的辉煌成就，从1996年起，我国发电机装机容量和年发电均居世界第二位，超过了俄罗斯和日本，仅次于美国，进入世界电力生产和消耗大国行列。发电厂规模和单机容量的大幅度提高，标志着我国的电力工业已经进入一个飞速发展的新时期。

电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。电力系统是由电能的生产、输送、分配和消费的歌环节组成的整体，它与其他工业系统相比，具有很多的特点：

1.电能的生产和消费具有同时性

由于电能的生产和消费是一种能力形态的转换，要求生产与消费同时完成，因此电能难于储存。从这个特点出发，在电力系统运行时就要求发电厂在任何时刻发出的功率，必须等于该时刻用电设备所需的功率、输送和分配环节中的功率损耗之和。

2.电能与国名经济各部门和人民日常生活关系密切

由于电能可以方便地转化为其他形式的能，且易于远距离传送和自动控制，因此得到广泛的应用。供电的突然中断会产生严重的后果。

3.电力系统的过度过程非常短暂

由于电能以光速传播，所以运行情况发生变化所引起的电磁和机电过度过程十分短暂。电力系统正常操作和发生故障时，从一种运行状态到另一种运行状态的过渡极为迅速，这就要求必须采用各种自动装置（包括计算机）来迅速而准确地完成各项调整和操作任务。

从电力系统以上的特点出发，根据电力工业在国民经济中的地位和作用，决定了对电力系统运行有一下要求：

1.保证安全可靠地供电

电力系统供电中断将使生产停顿、生活混乱、甚至危及人身和设备安全，给国民经济带来严重的损失。为此，首先要保证电力设备的产品质量，努力搞好设备的正常运行维护；其次，要提高运行水平和自动化程度，防止误操作的发生，

在事故发生后应尽量防止事故扩大，等等。

当然，要防止事故的产生是不可能的，而各类电力负荷对供电可靠性的要求也是不同的。首先要保证第一类负荷，然后保证第二类负荷，最后保证第三类负荷。当系统长生事故，出现供电不足的情况下，应首先切除第三类负荷，以保证第一、第二类负荷的用电。通常，对第一、而类负都设置有两个或两个以上的独立电源，一边在任意电源故障时，保证供电不致中断。

2.保证良好的电能质量

电能质量的指标是频率、电压和交流点的波形。当三者在允许的变动范围之内时，为质量合格的电能；当上述三者偏差超过容许范围时，不仅严重影响用户的工作，对电力系统本身的运行也又严重危害。因此，保证良好的电能质量是电力系统运行的重要任务。

3.保证电力系统运行的经济性

电能生产的规模很大，消耗的能源在国民经济能源总消耗中占的比重很大，而且电能又是工农业生产的主要动力，因此，提高电能生产的经济性具有十分重要的意义。表征电力系统经济性的指标有煤耗、网损率和厂用电率。煤耗是指发电厂生产1KWh电能所消耗的标准煤量；网损率是指电力网中损耗的电量占向电力网供电电量点百分比；厂用电率是指发电厂自用电量占发电量的百分比。

我国电力系统中，发电机单机容量不断增长，300MW的单机已成为系统中的主力机组，600MW的单机也逐步进入一些大型电力系统[9]。世界各国电力工业发展的经验告诉我们，电力系统愈大，调度运行就愈能合理和优化，经济效益就愈好，应变事故的能力就愈强。所以很多发达国家的电力系统都已联合成统一的国家电力系统，甚至联合成跨国电力系统。例如，西欧各国、前苏联与东欧各国、北欧各国、北美的美国与加拿大的电力系统都已互联。这可以说是现代化电力工业发展的重要标志。我国也必然要向这一方向发展。

电力系统是由发电厂、输电网、配电网和电力用户组成的整体，是将一次能源转换成电能并输送和分配到用户的一个统一系统。输电网和配电网统称为电网，是电力系统的重要组成部分。发电厂将一次能源转换成电能，经过电网将电能输送和分配到电力用户的用电设备，从而完成电能从生产到使用的整个过程。电力系统还包括保证其安全可靠运行的继电保护装置、安全自动装置、调度自动

化系统和电力通信等相应的辅助系统（一般称为二次系统）。

输电网是电力系统中最高电压等级的电网，是电力系统中的主要网络（简称主网），起到电力系统骨架的作用，所以又可称为网架。在一个现代电力系统中既有超高压交流输电，又有超高压直流输电。这种输电系统通常称为交、直流混合输电系统。

配电网是将电能从枢纽变电站直接分配到用户区或用户的电网，它的作用是将电力分配到配电变电站后再向用户供电，也有一部分电力不经配电变电站，直接分配到大用户，由大用户的配电装置进行配电。

在电力系统中，电网按电压等级的高低分层，按负荷密度的地域分区。不同容量的发电厂和用户应分别接入不同电压等级的电网。大容量主力电厂应接入主网，较大容量的电厂应接入较高压的电网，容量较小的可接入较低电压的电网。 配电网应按地区划分，一个配电网担任分配一个地区的电力及向该地区供电的任务。因此，它不应当与邻近的地区配电网直接进行横向联系，若要联系应通过高一级电网发生横向联系。配电网之间通过输电网发生联系。不同电压等级电网的纵向联系通过输电网逐级降压形成。不同电压等级的电网要避免电磁环网。 电力系统之间通过输电线连接，形成互联电力系统。连接两个电力系统的输电线称为联络线。

电力系统的额定电压等级（输电线路的额定线电压）有：kV 3，kV 6，kV 10kV 35，kV 60，kV 110，kV 220，kV 330，kV 500，kV 750，kV 1000。 按电压等级分类：

a.低压网：电压等级在1kV 以下；

b.中压网：1～10kV ；

c.高压网：高于10kV 、低于330kV ；

d.超高压网：低于750kV ；

e.特高压网：1000kV 及以上

不同电压等级的适用范围如下：

3kV ——工业企业内部采用

500、330、220kV ——大电力系统主干线

110kV ——中小电力系统的主干线，也用于大电力系统的二次网络。

35kV——大城市或大工业企业内部网络，或农村电网

10kV——最低一级配电电压

电力系统运行接线方式就是调度部门制定的发电厂、变电所、换流站和输配电线路之间的连接方式。接线方式有如下一些：

1.一次回路接线种类

变电站一次回路接线是指输电线路进入变电站之后，所有电力设备（变压器及进出线开关等）的相互连接方式。其接线方案有：线路变压器组，桥形接线，单母线，单母线分段，双母线，双母线分段，环网供电等。

1)线路变压器组

变电站只有一路进线与一台变压器，而且再无发展的情况下采用线路变压器组接线。

2)桥形接线

有两路进线、两台变压器，而且再没有发展的情况下，采用桥形接线。针对变压器，联络断路器在两个进线断路器之内为内桥接线，联络断路器在两个进线断路器之外为外桥接线。

3)单母线

变电站进出线较多时，采用单母线，有两路进线时，一般一路供电、一路备用(不同时供电)，二者可设备用电源互自投，多路出线均由一段母线引出。

4)单母线分段

有两路以上进线，多路出线时，选用单母线分段，两路进线分别接到两段母线上，两段母线用母联开关连接起来。出线分别接到两段母线上。单母线分段运行方式比较多。一般为一路主供，一路备用（不合闸），母联合上，当主供断电时，备用合上，主供、备用与母联互锁。备用电源容量较小时，备用电源合上后，要断开一些出线。这是比较常用的一种运行方式。对于特别重要的负荷，两路进线均为主供，母联开关断开，当一路进线断电时，母联合上，来电后断开母联再合上进线开关。单母线分段也有利于变电站内部检修，检修时可以停掉一段母线，如果是单母线不分段，检修时就要全站停电，利用旁路母线可以不停电，旁路母线只用于电力系统变电站。

5)双母线

双母线主要用于发电厂及大型变电站，每路线路都由一个断路器经过两个隔离开关分别接到两条母线上，这样在母线检修时，就可以利用隔离开关将线路倒在一条件母线上。双母线也有分段与不分段两种，双母线分段再加旁路断路器，接线方式复杂，但检修就非常方便了，停电范围可减少。

2.母线接线

1)接线方式

a.单母线。单母线、单母线分段、单母线加旁路和单母线分段加旁路。

b.双母线。双母线、双母线分段、双母线加旁路和双母线分段加旁路。

c.三母线。三母线、三母线分段、三母线分段加旁路。

d.3/2接线、3/2接线母线分段。

e.4/3接线。

f.母线一变压器一发电机组单元接线。

g.桥形接线。内桥形接线、外桥形接线、复式桥形接线。

h.角形接线(或称环形)。三角形接线、四角形接线、多角形接线。

2)特点：

a)单母线接线。单母线接线具有简单清晰、设备少、投资小、运行操作方便且有利于扩建等优点，但可靠性和灵活性较差。当母线或母线隔离开关发生故障或检修时，必须断开母线的全部电源。

b)双母线接线。双母线接线具有供电可靠、检修方便、调度灵活或便于扩建等优点。但这种接线所用设备(特别是隔离开关)多，配电装置复杂，经济性较差;在运行中隔离开关作为操作电器，容易发生误操作，且对实现自动化不便;尤其当母线系统故障时，须短时切除较多电源和线路，这对特别重要的大型发电厂和变电所是不允许的。

c)单、双母线或母线分段加旁路。其供电可靠性高，运行灵活方便，但投资有所增加，经济性稍差。特别是用旁路断路器带该回路时，操作复杂，增加了误操作的机会。同时，由于加装旁路断路器，使相应的保护及自动化系统复杂化。

d)3/2及4/3接线。具有较高的供电可靠性和运行灵活性。任一母线故障或检修，均不致停电;除联络断路器故障时与其相连的两回线路短时停电外，其他任何断路器故障或检修都不会中断供电;甚至两组母线同时故障(或一组检修时另

一组故障)的极端情况下，功率仍能继续输送。但此接线使用设备较多，特别是断路器和电流互感器，投资较大，二次控制接线和继电保护都比较复杂。

e)母线一变压器一发电机组单元接线。它具有接线简单，开关设备少，操作简便，宜于扩建，以及因为不设发电机出口电压母线，发电机和主变压器低压侧短路电流有所减小等特点。

电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算。它的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。

其意义在于：

(1)在电网规划阶段,通过潮流计算,合理规划电源容量及接入点,合理规划网架,选择无功补偿方案,满足规划水平的大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。

(2)在编制年运行方式时,在预计负荷增长及新设备投运基础上,选择典型方式进行潮流计算,发现电网中薄弱环节,供调度员日常调度控制参考,并对规划、基建部门提出改进网架结构,加快基建进度的建议。

(3)正常检修及特殊运行方式下的潮流计算,用于日运行方式的编制,指导发电厂开机方式,有功、无功调整方案及负荷调整方案,满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。

(4)预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行方式调整方案。

总结为在电力系统运行方式和规划方案的研究中，都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。同时，为了实时监控电力系统的运行状态，也需要进行大量而快速的潮流计算。因此，潮流计算是电力系统中应用最广泛、最基本和最重要的一种电气运算。在系统规划设计和安排系统的运行方式时，采用离线潮流计算；在电力系统运行状态的实时监控中，则采用在线潮流计算。

参考文献

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