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陇南地区电网稳定性分析

时间:2018-04-07 16:28来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
本文是电气工程论文,电气工程(Electrical Engineering),简称EE,是现代科技领域中的核心学科和关键学科。例如正是电子技术的巨大进步才推动了以计算机网络为基础的信息时代的到来
本文是电气工程论文,电气工程(Electrical Engineering),简称EE,是现代科技领域中的核心学科和关键学科。例如正是电子技术的巨大进步才推动了以计算机网络为基础的信息时代的到来,并将改变人类的生活工作模式等等。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇电气工程论文,供大家参考。
 
第 1 章 绪 论
 
1.1 电网安全稳定性分析的意义
电网的安全性分析是指电网在发生任意故障时,电网能够继续保持正常供电和安全稳定运行的风险等级程度。电网的稳定性一般是指,电网在已知的初始状态时,受到某种扰动后,电网仍能重新恢复平衡状态,并且电网大多数运行状态量都未超出规定的界限范围,进而保持电网完整性的能力强弱[1-5]。电网的安全性是建立在电网稳定性的基础上,研究电网安全能力的大小的前提,必须是该电网处于稳定的状态[6-9]。电网稳定性分析包括静态稳定性分析和动态稳定分析。电网动态稳定性一般是指电网在发生故障时,电网重新恢复稳定的动态特性,通常包括电网的频率的稳定性、功角的稳定性、电压的稳定性等内容[10-12]。回顾全球电网的发展过程,国内外电网均发生过由于电网稳定性遭到破坏,从而引发电网大面积停电的事故,对社会和人民的正常生活造成巨大影响。上世纪八十年代以来,国内电网发生的大停电事故就高达 100 多起。目前,我国电网已经基本完成西电东送,南北互联的电网布局,已经基本形成全国联网的超大型电网。在此情况下,如果电网的安全稳定性遭到破坏,将会出现大面积的电网停电事故,造成的国民经济损失将是个天文数字[13-17]。所以,研究电网的稳定性和安全性,具有重大意义。
 
1.2 国内外研究现状
随着电网的不断发展,电网电源点日益增多,各种电力负荷也日益增多,电网结构也日益庞大。为进一步保证电网的安全稳定运行,各种各样的保证电网稳定的新手段、新技术也加快了应用的步伐。早期电网稳定性主要研究暂态问题,目前电网稳定性的分析已经扩大为振荡失稳、频率失稳和电压失稳的分析。国际组织 CIGR 在 2006 年重新定义了电力系统稳定的内容,我国也在此基础上重新修订了电力系统稳定的定义和分类,并形成了完整的定义体系。我国最新公布的《电力系统安全稳定导则》中规定,电网的稳定性是指电网受到事故扰动后电网仍能保持稳定运行的能力[18-19]。根据电网发生波动的动态过程的特征,电网的安全稳定又可以进一步将分为频率稳定、功角稳定和电压稳定三类,见图 1-1 所示。功角稳定反映了电网中各发电机保持同步的能力,假如电网中的各发电机之间,不能相互保持同步,或者在电网发生扰动时,各发电机在暂时失去同步后不能重新恢复同步运行,那么电网将失去稳定,进而发生停电事故[20-23]。频率稳定是指电源或负荷发生突然的变化,电网受到突然的有功功率扰动后,电网的频率仍能够恢复到规定的范围内的能力[24.27]。频率稳定性课题的研究,可以分析出电网低频减载装置和配置策略是否合理,以及机网是否协调。我国电力系统的标准频率是 50Hz,规定的频率偏差不得超过士 0.5Hz[28-29]。电压稳定是指电网受到突然的扰动后,电网的电压水平仍仍能够恢复到规定的范围内的能力。根据电网受到扰动的大小,电压稳定性可以分为受到小扰动的静态电压稳定性和受到大扰动后的动态电压稳定性。
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第 2 章 电力系统情况介绍
 
2.1 电网中常用负荷预测的方法介绍
在长期的生活生产实践中,无数学者总结并开发了多种负荷预测的理论方法,大体可以分为定量的负荷预测方法和定性的负荷预测方法。定性的负荷预测方法,根据历史经验,依靠“专家”或“专家组”的经验判断,仅能得到一个方向性的结论。定性的负荷预测方法主要是基于数量模型的负荷预测方法,预测结果大部分是数值型的。由于电力负荷既有逐年增长趋势的确定性一面,同时也具有随机变化的不确定性的一面,符合灰色系统的特征,因而,可以将灰色系统理论应用于电力系统的负荷预测。灰色系统电力负荷预测法,在建模时不需要计算统计特征量,一般用于电力系统中长期的负荷预测[38-39]。灰色系统理论认为对既含有已知信息又含有未知或非确定信息的系统进行预测,就是对在一定方位内变化的、与时间有关的灰色过程的预测。尽管过程中所显示的现象是随机的、杂乱无章的,但毕竟是有序的、有界的,因此这一数据集合具备潜在的规律,灰色预测就是利用这种规律建立灰色模型对灰色系统进行预测。灰色预测通过鉴别系统因素之间发展趋势的相异程度,即进行关联分析,并对原始数据进行生成处理来寻找系统变动的规律,生成有较强规律性的数据序列,然后建立相应的微分方程模型,从而预测事物未来发展趋势的状况。其用等时距观测到的反应预测对象特征的一系列数量值构造灰色预测模型,预测未来某一时刻的特征量,或达到某一特征量的时间。随着我国电力行业的飞速发展,电力负荷预测技术日益受到人们更多的关注,并已成为电力系统的一个重要领域。科学的电力负荷预测是制定决策的基础和保证。在灰色系统理论的研究中,将各类系统分为白色、黑色和灰色系统。“白”指信息完全已知,“黑”指信息完全未知;“灰”指信息部分已知,部分未知,或者说信息不完全。对于电力负荷系统,供电机组、电网容量等情况是已知的,但是影响负荷的其他因素如天气情况、地区经济活动等等是难以确切知道的,因此,电力负荷是灰色系统,预测负荷符合 GM( 1, 1)模型的使用条件。
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2.2 电网潮流计算方法介绍
电网的潮流方程是一组多变量的非线性方程式,不能直接求解,一般采用计算机编程进行求解,常用的近似数值解求解方法有牛拉法、高斯-塞德尔法和快速解耦法[36-39]。由于牛拉法求解非线性方程的计算效率高、算法收敛性好,所以本文也采用牛拉法求解地区电网潮流[40-45]。牛拉法求解潮流流程图见图 2-1 所示。2016 年度末陇南电力系统的变电站包括:330kV 变电站 4 座,主变 10 台,总容量 2640MVA;220kV 变电站 1 座,主变 2 台,总容量 360MVA;110kV 变电站26 座,总容量 1322.5MVA,其中,公司直属 110kV 变电站 18 座,主变 28 台,总容量 1065MVA,工专用户 110kV 变电站 8 座,主变 10 台,总容量 257.5MVA;35kV变电站 88 座,总容量 774.15MVA,其中,公司直属 35kV 变电站 8 座,主变 14台,总容量 81.1MVA,农网 35kV 变电站 80 座(不含用户变),总容量 693.05MVA。2016 年度陇南电网变电设备增长率如表 2-1 所示。
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第 3 章 陇南电网静态稳定分析 ...... 14
3.1 陇南电网夏季潮流计算分析 ........ 14
3.1.1 夏季陇南电网网架及负荷预测 ..... 14
3.1.2 夏季高峰陇南电网潮流及静态 N-1 分析 ..... 15
3.2 陇南电网冬季潮流计算分析 ........ 20
3.2.1 冬季陇南电网主网网架及负荷预测 ..... 20
3.2.2 冬季高峰陇南电网潮流及静态 N-1 分析 ..... 21
3.3 本章小结 ........ 25
第 4 章 陇南电网暂态稳定性分析 .........26
4.1 计算边界条件 ........ 26
4.2 短路电流计算基本方式 ........ 26
4.3 陇南电网短路电流计算分析 ........ 29
4.4 功角稳定和电压稳定暂态分析 .... 32
4.5 本章小结 ........ 36
第 5 章 结论及展望 .........38
 
第 4 章 陇南电网暂态稳定性分析
 
由于电力系统的复杂性,不可避免会发生各种故障,一旦电力系统发生故障,开关如果不能可靠跳闸,隔离故障元件,很可能造成大面积停电,甚至造成电力系统的崩溃。通过分析陇南电网发生短路时,计算各厂站母线的短路电流,并根据电网实际开关型号和瞬时遮断容量,校核开关的开断能力。针对陇南电网发生线路三相短路故障、变压器三相短路故障、发电机失磁故障等常见故障的情况,采用电科院的 PSD 软件对陇南电网进行了故障模拟,电网的暂态稳定性。
 
4.1 计算边界条件
影响短路电流计算准确度的主要因素有:(1)元件的数学模型,主要是发电机、变压器、动态负荷、线路分布电容、并联补偿设备等;(2)运行方式,比如开机方式、网络接线方式、实际电压水平等;(3)负荷类型及其分布状况。本节采用基于网架方式对陇南地区进行短路电流计算分析,陇南电网外部数据由甘肃地区电网中调提供,陇南地区电网采用实际电网结构,电压等级从330kV~10kV。进行短路电流计算分析时,电网网架为基本网架,天水、陇南 330/110kV 电磁环网解环运行,330kV 天-晒-武-临系统直馈运行。220kV 早阳变与碧口 220kV母线并列运行,陇南主系统通过 330kV 成天线、330kV 天晒线与甘肃主网相连。电源开机为大开机方式。在计算主网短路容量时,碧口水电厂用三台或二台大机通过 220kV 碧早线、220kV 早成线并入主网,汉坪嘴三台机、金口坝两台机、柳园两台机、横丹两台机、汉王、椒园坝各两台机通过何玉双回线或临玉双回线、临石双回线并入陇南南部电网。
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结论
 
选取 2017 年陇南电网规划网架为研究网架,并以预测得到的电力负荷数据为背景,在仿真软件中完成了陇南电网的建模工作,为保证陇南电网的安全、稳定、经济运行,提供了技术支撑。课题的研究结论将为陇南电网的调度控制与电网规划提供参考和建议,能进一步提高电网的安全稳定运行水平。本文所做的工作主要包括以下三个方面:(1)对陇南电网的实际数据和参数进行调研,选取 2017 年为研究水平年,选取2017 年陇南电网规划网架为研究网架,并以预测得到的电力负荷数据为背景,在仿真软件中完成了陇南电网的建模工作。(2)根据陇南电网不同的运行方式,选取未来一年为研究的规划期,选取 2017年陇南电网规划网架为研究网架,首先对陇南电网未来 1 年的的电力负荷进行预测,依据 2017 年陇南电网负荷预测数据,分别分析电网在夏季高峰负荷与冬季高峰负荷的时刻,进行电网的潮流分析、主变 N-1 分析、线路 N-1 分析。同时,针对陇南电网发生线路三相短路故障、变压器三相短路故障、发电机失磁故障等常见故障的情况,采用电科院的 PSD 软件对陇南电网进行了故障模拟,进而可以判断出电网的薄弱环节,并得到电力系统的安全稳定水平。(3)针对陇南电网的薄弱环节,提出提高陇南电网安全稳定性的建议和措施。根据 2017 年陇南地区夏季大负荷方式和冬季大负荷方式时,主变和线路的潮流分析、静态 N-1 安全校核、短路电流和暂态稳定分析,可得出如下结论:1)主变及线路潮流分析2017 年夏季电网的主变潮流分布整体上基本合理,夏季大负荷时,陇南电网220kV 及以上电压等级主变变负载率最高的变电站是临江变,主变负载率达到89.50%,110kV 变电站的主变负载率最高的变电站是徽县变,主变负载率达到90.15%,2017 年冬季电网的潮流分布整体上基本合理,冬季大负荷时,陇南电网220kV 主变负载率最高的变电站是成县变,主变最高负载率达到 109.00%,最大负荷时,成县变主变已经过载,成县变(84.00%)。110kV 变电站的主变负载率最高的变电站是徽县变,主变负载率达到 98.41%。
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参考文献(略)
(责任编辑:gufeng)
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