电力系统分析报告——李明哲

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规划设计指导教师健辰院（系、部）电气与控制工程学院专业班级电气工程及其自动化13级2班学号1305040210姓名明哲日期2016.07.04课程设计标准评分模板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新增网损的费用（如果新增网损为负值，则减去未来五年新增网损的费用）。

（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围。

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2、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。

3、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）五年系统网损保持不变。

电价为55元/MW.h。

电气13-2班数据（mile）目录一、分析未加入AMA69前的系统 (1)1.1节点电压情况 (1)1.2潮流分析情况 (2)1.2.1变压器运行情况分析 (4)1.2.2线路运行情况分析 (5)二、静态安全分析 (6)三、选择AMA69接入方案 (7)四、结论 (24)摘要电力系统规划作为电力人最基本的任务，对电网的可靠性，经济性和安全性都有着决定性的影响。

对电力系统进行科学的分析规划并结合实际加以优化，是目前电力发展研究的热门问题之一。

城市供电方案设计的质量直接影响到城市供电的可靠性和经济型。

城市电网规划设计许多方面也涉及很多问题，首先需要对电网进行运行分析，找出存在的隐患和问题，提出需要完善的容，并在后续改造中逐步实施。

其次，对未来需要加入或撤出的变电站进行安全可靠经济性分析，并考虑未来几年的可变因素。

进行科学高效的分析。

提出应对方案，对未来系统的改建等提前做出准备。

本设计要求对原有系统进行分析，并加入AMA69变电站，选择方案并分析，选择最好的方案关键词：城市供电网；规划改造；AMA69；可靠性；安全性；经济性；一、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围。

潮流计算，作为电力系统稳态分析中最基本、最常用的计算，现在已经发展成为电力系统规划设计、发电调度以及安全性和可靠性分析的基础，同时也是各种电磁暂态和机电暂态分析的基础和出发点。

潮流计算后的系统运行图1.1 节点电压情况正常运行下，节点电压信息如下根据《电力系统电压质量和无功电力管理规定》第五条（一）35KV及以上用户供电电压正负偏差绝对值之和不超过额定电压的10%（二）10KV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%（三）220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%第六条（一）发电厂和变电站的母线电压允许偏差值1.500（330）KV及以上母线正常运行方式时，最高运行电压不得超过系统额定电压的+10%；最低运行电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级电压调节。

2.发电厂220KV母线和500（330）KV及以上变电站的中压侧母线正常运行方式时，电压允许偏差为系统额定电压的0%—+10%；事故运行方式时为系统额定电压的-5%—+10%。

3.发电厂和220kV变电站的110kV—35kV母线正常运行方式时，电压允许偏差为系统额定电压的-3%—+7%；事故运行方式时为系统额定电压的±10%。

4.带地区供电负荷的变电站和发电厂（直属）的10（6）KV母线正常运行方式下的电压允许偏差为系统额定电压的0%—+7%。

（二）特殊运行方式下的电压允许偏差值由调度部门确定。

根据以上规定，345KV母线正常运行为1.0—1.1之间，即345—379.5KV，138KV正常工作时1.0—1.1，即138—151.8KV，69KV正常运行时为0.97—1.07，即66.93—73.83KV所以，各电压等级（345KV、138KV、69KV）电压都维持在0.996—1.026之间，不仅合格率是百分之百，电压波动也并不大。

1.2潮流分析情况正常运行方式下，系统有功损耗为9.7899MVA，该城市供电系统网负荷为808.7220MVA。

此时，有功网损率为1.21%，可以看出，该城市网损较低。

线路和变压器运行情况如下线路及变压器运行情况1.2.1变压器运行情况分析从变压器回路可以看出，最大容载比为BOB138到BOB69变压器，视在功率极限的百分数为68.2%，最小的为SLACK345到SLACK138变压器，视在功率极限的百分数为22.1%，SLACK345到SLACK138变压器比较小的原因在于SLACK345侧东部电源比较充足，有一台220MV和两台150MV共三台发电机支持。

南部网络有多个小型发电机支持。

向南部传输功率较小，所以，极限百分数小。

而BOB138到BOB69变压器是东北部138KV变到到69KV的主要变压设备，负责支持东北部69KV有功功率的提供和西北部138KV到69KV变压器无功功率，并且无大功率发电机直接支持，所以极限百分数大。

建议双变压器运行，减小极限百分数，提高可靠性。

正常运行时，变压器负载情况均正常。

1.2.2线路运行情况分析首先，BOB69到WOLEN69双回路线路仅由BOB69端单台变压器供电，供电可靠性低，线路视在功率极限百分数为55.2%，随着负荷的增长，防止线路负载率过高并需保证WOLEN69端供电可靠性，建议从SLACK138母线出搭设变电站138—69，为WOLEN69端供电。

然后，BLT69到UIUC69三回路线路由两台发电机供电，但线路潜在供电压力极大，一旦BLT138端发电机故障，供电立即崩溃并且线路负载率过高。

建议从HANNAH69处架设架空线为UIUC69端供电，缓解线路压力，保证供电可靠性。

其次，TIM69到HANNAH69线路，虽然有双变压器供电，并且HOMER69供电，但是线路负载率过大。

建议建设双回路提高稳定性。

最后，RAY69到FERNA69线路仅由一台变压器供电，且线路负载率过大，建议从SLACK138母线处架设变压器为FERNA69供电，保证供电可靠性。

其余线路负载率均比较低。

二、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。

根据计算结果，分析可能出现的越限原因。

静态安全分析是指当电力系统正在运行时，在已经形成的网络结构中运用N-1准则，进行单个元件的投切，然后在观察整个网络的运行情况，检查是否出现电压跌落或是线路过载越线情况，对各种运行方式进行综合评估，确定是否符合系统安全运行标准。

如下图所示（T表示变压器，L表示线路，其余未越线的已删除）标签跳过已处理已求解越限最大支路越限% L_00021WOLENNO YES YES 1 111 69-00048BOB69C1L_00021WOLENNO YES YES 1 111 69-00048BOB69C2T_00048BOB69-NO YES YES 1 111.3 00047BOB138C1会出现越线的三条线路如下所示L_00021WOLEN69-00048BOB69C1（2）双回路线线路及T_00048BOB69-00047BOB138C1变压器线路因故障切开后，电压会越限，越限电压节点为WOLEN69以及BOB69，越限电压为111.04%、111.29%。

由于进入BOB138母线的有功潮流为90.55MV，而WOLEN69母线端负荷为74MV，因此，当线路或变压器故障切除后，负荷骤减，造成WOLEN69电压升高至1.1104pu，BOB69电压升高至1.1129pu。

为了防止N—1后电压越限，可采用的措施是对BOB138—BOB69变压器实行双变压器并分接头方式的调节。

三、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。

首先，根据以上一、二分析，线路，变压器视在功率百分数较大的线路已经不适合接入AMA69系统，这样会加重线路负担，影响供电的可靠性；其次，会出现越限的线路也不能接入AMA69系统，原本就会出现越限，在接入其他系统，增加负荷，N—1后，必然越限而且越限电压会变得更大。

排除以上因素，所需考虑的方案如下：方案一：AMA69通过变压器接到JO138通过一个138—69的变压器，将AMA69连到JO138，接入系统。

可以看出，系统总负荷提升，网损降低，有功网损率降低。

潮流计算：电压分析名称基准电压标幺电压实际电压相角名称基准电压标幺电压实际电压相角TIM345 345 1.02512 353.668-15.88 SAVOY138 138 1.0094 139.298-19.29MORO138 138 1.00548 138.757-20.42 SAVOY69 69 1.01242 69.857-20.79所有电压均符合要求。

潮流计算：潮流分析变压器方面：加入AMA69后，各线路，变压器负荷情况并没有明显增加情况，合理。