供配电系统标准设计与分析.doc

网络高等教育本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目： 供配电系统设计和分析 学习中心：广东河源职业技术学院奥鹏学习中心层 次： 专科起点本科 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 年 春 季 学 号： 学 生： 指导老师： 康永红 完成日期： 年11月18日 内容摘要伴随中国经济不停发展，电力行业也不停发展，电力已经和人民群众生活密不可分，为了能把优质电能从发电厂送到千家万户，这就需要有一个良好输配电力网络，电力系统由发电、变电、输电、配电和用电等步骤组成电能生产和消费系统 。工厂用电量快速增加，对电能质量、供电可靠性能指标也日益提升。而变电所是电力系统中关键步骤，变电站能否正常运行关系到电力系统稳定和安全，尤其是现在居民、企业对供电安全可靠性要求越来越高，所以设计安全、可靠、优质、经济变电所是至关关键。本文首先介绍了选题背景和意义，然后介绍了中国外发展现实状况，列举了负荷估计方法及特点，对高压、低压配电进行了计划。关键词：配电网；配电计划；输电网络目 录内容摘要I1 绪论11.1 课题背景及意义11.1.1供配电系统概述11.1.2供配电系统意义21.2 中国外发展现实状况31.2.1 国外供配电发展现实状况31.2.2 中国供配电发展现实状况31.3 本文关键内容42 负荷估计方法及特点52.1 单耗法52.2趋势外推法52.3弹性系数法52.4回归分析法62.5时间序列法62.6灰色模型法62.7德尔菲法72.8教授系统法72.9神经网络法72.10优选组合估计法72.11小波分析估计技术83 高压配电计划93.1 高压配电计划要求93.2 高压配电中需注意问题94 中压配电计划114.1 引言114.2 主电路设计中压配电网络计划步骤115 结 论14参考文件151 绪论1.1 课题背景及意义 1.1.1供配电系统概述供配电系统由总降压变电所（高压配电所）、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。下面分别介绍多个不一样类型供配电系统。1一次变压供配电系统（1） 只有一个变电所一次变压系统。对于用电设组成较少小型工厂或生活区，通常只设一个将610kV电压降为380V/220V电压变电所，这种变电所通常称为车间变电所，图1-1a所表示为装有一台电力变压器车间变电所，图1-1b所表示为装有两台电力变压器车间变电所。图1-1（2） 拥有高压配电所一次变压供配电系统，通常中小型工厂，多采取610kV电源进线，经高压配电所将电能分配给各个车间变电所，由车间变电所再将610kV电压降至380V/220V，供低压用电设备使用；同时，高压用电设备直接由高压配电所610kV母线供电。高压深入负荷中心一次变压供配电系统。一些中小型工厂，假如当地电源电压为35kV，且工厂多种条件许可时，可直接采取35kV作为配电电压，将35 kV线路直接引入靠近负荷中心工厂车间变电所，在由车间变电所一次变压为380/220V，供低压用电设备使用。2二次变压供配电系统 大型工厂和一些电力负荷较大中型工厂，通常采取含有总降压变电所二次变压供电系统。该供配电系统，通常采取35110kV电源进线，先经过工厂总降压变电所，将35110kV电源电压降至610kV，然后经过高压配电线路将电能输送到各车间变电所，在将610kV电压降至380/220V，供低压用电设备使用；高压用点设备则直接由总降压变电所610kV母线供电。这种供配电方法称为二次变压供配电方法。3低压供配电系统 一些无高压用电设备且用电设备总容量较小小型工厂，有时也直接采取380/220V低压电源进线，只需设置一个低压配电室，将电能直接分配给各车间低压用电设备使用。1.1.2供配电系统意义电能是现代工业生产关键能源和关键动力。电能既易于由其它形式能量转换而来，又易于转换为其它形式能量以供给用；电能输送分配既简单经济，又便于控制、调整和测量，有利于实现生产过程自动化。所以，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在企业工厂里，电能即使是工业生产关键能源和动力，不过它在产品成本中所占比重通常很小（除电化工业外）。电能在工业生产中关键性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占比重多少，而在于工业生产实现电气化以后能够大大增加产量，提升产品质量，提升劳动生产率，降低生产成本，减轻工人劳动强度，改善工人劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从其次来说，假如工厂电能供给忽然中止，则对工业生产可能造成严重后果。 可见，做好工厂供电工作对于发展工业自动化生产，实现工业现代化，含有十分关键意义。因为能源节省是工厂供电工作一个关键方面，而能源节省对于国家经济建设含有十分关键战略意义，所以做好工厂供电工作，对于节省能源、支援国家经济建设，也含有重大作用。伴随科学技术发展和人民生活水平不停提升，大家对相关供照明、配电、消防、防雷接地、通信等系统要求越来越高，使得建筑开始走向高品质、多功效领域，并深入向多功效纵深方向和综合应用方向发展。而合理供配电系统设计不仅节省一次性投资，而且对提升供电质量、节省大量电气材料、节省运行中电能、便于日常运行管理和维修等全部含有较大现实意义。利用建筑电气及自动化相关知识从而使建筑电气安全性，可靠性达成更高标准，表现现代办公环境智能化，为大家提供了一个快捷、舒适办公和生活环境。本建筑电气设计是在认真实施国家技术经济政策和相关国家标准和规范前提下，进行民用建筑电气设计，并满足保障人身、设备及建筑物安全、供电可靠、电能节省、技术优异和经济合理，含有较大现实意义。1.2 中国外发展现实状况1.2.1 国外供配电发展现实状况现在国外很多办公建筑将供配电系统控制、电气照明控制、给排水系统控制、空调系统控制、设备维修管理等多方面内容综合到一个系统中。尤其是工业发达国家已经逐步形成了一批定型智能化供配电系统产品，这种智能化供配电系统除了含有常规供配电系统应有功效外，还有很多其它功效，比如：远程自动监测变配电设备运行情况和运行参数，远程控制或自动控制变配电设备运行，和楼宇自控系统或建筑设备监控系统通信联网等功效。中国对于建筑供配电和照明方面即使起步较晚，不过中国政府主管部门高度重视并引导建筑供配电技术正确发展，组织相关专业教授进行深入研究，同时还引进国外优异建筑供配电和照明技术。从而大大提升了中国建筑供配电安全可靠、照明系统节能高效环境保护。1.2.2 中国供配电发展现实状况在中国电力工业发展过程中，长久以来存在着“重发轻供不管用”倾向，致使大多数配电系统网架微弱。多年来，经济连续发展和人民生活水平不停提升使得配电系统问题愈加严峻。配电系统是整个电力系统关键组成部分。资料显示，配电系统投资费用大约占整个电力系统投资40，对于采取地下电缆城市配电系统，这个百分比更大。而且，因为配电系统电压低且分布广，相对于输电系统有更多线路损耗，有时高达整个系统线损85。怎样经过优化计划和设计尽可能降低配电系统投资费用和运行费用，含有显著经济意义。另外，配电系统是电力系统到用户最终一环，和用户联络最紧密，配电系统安全、可靠、经济运行不仅关系到电力企业经济效益，而且对于提升用户满意度和树立良好企业形象有着关键意义。所以，为了找到最合理设计方案，必需对新建和扩建配电网进行科学计划。科学计划对于指导配电网建设和改造至关关键，对电网经济建设、合理布局和提升供电可靠性含有重大指导意义。1.3 本文关键内容本文研究是介绍供配电系统设计和分析。全文共分为5章，各章内容介绍以下：第一章绪论，简述课题背景和意义、论题中国外发展现实状况，介绍论文关键内容；第二章负荷估计方法及特点；第三章高压配电计划；介绍了高压配电计划要求和高压配电中需注意问题；第四章中压配电计划；本文最终对全文进行总结，并指出了研究课题未来发展方向。2 负荷估计方法及特点负荷估计是从已知用电需求出发，考虑政治、经济、气候相关原因，对未来用电需求做出估计。负荷估计包含两方面含义：对未来需求量(功率)估计和未来用电量(能量)估计。电力需求量估计决定发电、输电、配电系统新增容量大小；电能估计决定发电设备类型(如调峰机组、基荷机组等)。负荷估计目标就是提供负荷发展情况及水平，同时确定各供电区、各计划年供用电量、供用电最大负荷和计划地域总负荷发展水平，确定各计划年用电负荷组成。2.1 单耗法根据国家安排产品产量、产值计划和用电单耗确定需电量。单耗法分“产品单耗法”和“产值单耗法”两种。采取“单耗法”估计负荷前关键是确定合适产品单耗或产值单耗。从中国实际情况来看，通常规律是产品单耗逐年上升，产值单耗逐年下降。单耗法优点是：方法简单，对短期负荷估计效果很好。缺点是：需做大量细致调研工作，比较笼统，极难反应该代经济、政治、气候等条件影响。2.2趋势外推法当电力负荷依时间改变展现某种上升或下降趋势，而且无显著季节波动，又能找到一条适宜函数曲线反应这种改变趋势时，就能够用时间t为自变量，时序数值y为因变量，建立趋势模型yf(t)。当有理由相信这种趋势能够延伸到未来时，给予变量t所需要值，能够得到对应时刻时间序列未来值。这就是趋势外推法。应用趋势外推法有两个假设条件：假设负荷没有跳跃式改变；假定负荷发展原因也决定负荷未来发展，其条件是不变或改变不大。选择适宜趋势模型是应用趋势外推法关键步骤，图形识别法和差分法是选择趋势模型两种基础方法。外推法有线性趋势估计法、对数趋势估计法、二次曲线趋势估计法、指数曲线趋势估计法、生长曲线趋势估计法。趋势外推法优点是：只需要历史数据、所需数据量较少。缺点是：假如负荷出现变动，会引发较大误差。2.3弹性系数法弹性系数是电量平均增加率和中国生产总值之间比值，依据中国生产总值增加速度结合弹性系数得到计划期末总用电量。弹性系数法是从宏观上确定电力发展同国民经济发展相对速度，它是衡量国民经济发展和用电需求关键参数。该方法优点是：方法简单，易于计算。缺点是：需做大量细致调研工作。2.4回归分析法回归估计是依据负荷过去历史资料，建立能够进行数学分析数学模型。用数理统计中回归分析方法对变量观察数据统计分析，从而实现对未来负荷进行估计。回归模型有一元线性回归、多元线性回归、非线性回归等回归估计模型。其中，线性回归用于中期负荷估计。优点是：估计精度较高，适适用于在中、短期估计使用。缺点是：计划水平年工农业总产值极难具体统计；用回归分析法只能测算出综适用电负荷发展水平，无法测算出各供电区负荷发展水平，也就无法进行具体电网建设计划。2.5时间序列法就是依据负荷历史资料，设法建立一个数学模型，用这个数学模型首先来描述电力负荷这个随机变量改变过程统计规律性；其次在该数学模型基础上再确立负荷估计数学表示式，对未来负荷进行估计。时间序列法关键有自回归AR(p)、滑动平均MA(q)和自回归和滑动平均ARMA(p,q)等。这些方法优点是：所需历史数据少、工作量少。缺点是：没有考虑负荷改变原因，只致力于数据拟合，对规律性处理不足，只适适用于负荷改变比较均匀短期估计情况。2.6灰色模型法灰色估计是一个对含有不确定原因系统进行估计方法。以灰色系统理论为基础灰色估计技术，可在数据不多情况下找出某个时期内起作用规律，建立负荷估计模型。分为一般灰色系统模型和最优化灰色模型两种。一般灰色估计模型是一个指数增加模型，当电力负荷严格按指数规律连续增加时，此法有估计精度高、所需样本数据少、计算简便、可检验等优点；缺点是对于含有波动性改变电力负荷，其估计误差较大，不符合实际需要。而最优化灰色模型能够把有起伏原始数据序列变换成规律性增强成指数递增改变序列，大大提升估计精度和灰色模型法适用范围。灰色模型法适适用于短期负荷估计。灰色估计优点：要求负荷数据少、不考虑分布规律、不考虑改变趋势、运算方便、短期估计精度高、易于检验。缺点：一是当数据离散程度越大，即数据灰度越大，估计精度越差；二是不太适合于电力系统长久后推若干年估计。2.7德尔菲法德尔菲法是依据有专门知识人直接经验，对研究问题进行判定、估计一个方法，也称教授调查法。德尔菲法含有反馈性、匿名性和统计性特点。德尔菲法优点是：能够加紧估计速度和节省估计费用；能够取得多种不一样但有价值见解和意见；适适用于长久估计，在历史资料不足或不可估计原因较多尤为适用。缺点是：对于分地域负荷估计则可能不可靠；教授意见有时可能不完整或不切实际。2.8教授系统法教授系统估计法是对数据库里存放过去几年甚至几十年，每小时负荷和天气数据进行分析，从而聚集有经验负荷估计人员知识，提取相关规则，根据一定规则进行负荷估计。实践证实，正确负荷估计不仅需要高新技术支撑，同时也需要融合人类本身经验和智慧。所以，就会需要教授系统这么技术。教授系统法，是对人类不可量化经验进行转化一个很好方法。但教授系统分析本身就是一个耗时过程，而且一些复杂原因(如天气原因)，即使知道其对负荷影响，但要正确定量地确定她们对负荷地域影响也是极难。教授系统估计法适适用于中、长久负荷估计。此法优点是：能聚集多个教授知识和经验，最大程度地利用教授能力；占有资料、信息多，考虑原因也比较全方面，有利于得出较为正确结论。缺点是：不含有自学习能力，受数据库里存放知识总量限制；对突发性事件和不停改变条件适应性差。 3 高压配电计划3.1 高压配电计划要求高压配电计划是各地供电企业一项不可忽略关键工作。进行计划前不仅要具体了解计划地域负荷情况，了解城建部门城镇计划和环境保护部门环境保护要求，还要考虑近期负荷要求，兼顾中期、远期要求，并合适为未来发展作好准备。依据城市电力规范要求，对城市高压配电网计划有以下要求：电网计划编制，应从调查研究现有电网入手，分析在社会主义市场经济条件下负荷增加规律，处理电网微弱步骤，优化电网结构，提升电网供电能力和适应性；做到近期和远期相衔接，新建和改造相结合和实现电网接线规范化设施标准化；在电网运行安全可靠和确保电能质量前提下，达成电网发展，技术领先，装备优异和经济合理目标。3.2 高压配电中需注意问题在高压配电计划过程中，应注意以下多个问题：因为负荷估计存在不确定性，所以高压配电变电站选址和容量选择应能满足负荷不确定性改变需求，也就是说要求计划方案应能够适应不一样负荷增加水平。站址应尽可能靠近负荷中心（或经过教授干预微调），以不破坏环境为宜，站址确实定要经过相关市政计划部门同意后方可继续进行配电网计划。站址选择应考虑小区周围环境情况和上一级电源情况（如电压等级协调），使之和周围环境相协调、和高压配电网相协调。1）电源点分布在配电网计划中，对于变电站选址问题，有以下多个问题需要注意：方便和电源或其它变电站相互联络，符合整体布局和城网发展要求。在选择变电站位置时，应该尽可能靠近负荷中心，经过相关计划部门同意以后，在不破坏环境前提下，进行变电站设置，配电网计划。选择变电站时，需要对周围小区环境和电源情况进行充足了解，方便于以后维护和管理。变电站设计应尽可能节省用地，用地面积应依据变电站容量接线和设备选型确定。2）配电网系统无功赔偿标准无功赔偿根据分层、分区和就地平衡标准，采取以就地赔偿为主、分散就地赔偿和集中赔偿相结合方法。配电站无功赔偿宜采取动态赔偿装置，赔偿过程中应不引发系统谐波显著放大，应避免大量无功电力穿越变压器。电力用户处应配置合适无功赔偿装置，应避免向电网反送无功电力。35110 kV变电站，其高压侧功率因数，在主变最大负荷时不应低于0.95，在低谷负荷时不应高于0.95，配电变压器最大负荷时高压侧功率因数和用户处功率因数均不应低于0.9。接入配电网各类发电机额定功率因数宜在0.850.9中选择，并含有相运行能力。3）无功赔偿容量35110kV变电站无功赔偿容量应以赔偿变压器无功损耗为主，并合适兼顾负荷侧无功赔偿，宜按主变容量1030配置，无功赔偿按主变最终规模预留安装位置。35110kV变电站赔偿装置单组容量分别小于35Mvar和6Mvar，当1l0kV变电站单台主变压器容量为31.5MVA及以上时，每台主变配置2组容性无功赔偿装置。中低压配电网，变压器配置电容器容量应依据负荷性质确定，宜按变压器容量2040配置。4）配电系统自动化多年来，中国城市电力事业不停发展，对供电质量和电力行业服务质量要求也越来越高，所以，配电系统自动化受到越来越多关注。经过多年来发展，电力通信已经初具规模，形成了含有光纤通信体系。电力系统开通了生产管理系统、计算机MIS业务等等，能够满足基础生产和管理需求，不过配电系统自动化工程仍然是一个急需处理问题。4 中压配电计划4.1 引言中压配电网络计划是电力网施工设计最基础依据和基础。它必需在城市供电总体计划和区域电力系统基础上进行。首先要确保供电系统安全可靠运行，同时要考虑社会效益、经济效益，讲求综合投资效果，远期目标和近期目标相结合，技术上优异可靠，布局经济合理，满足不一样用户需求，并适应用电负荷增加。4.2 主电路设计中压配电网络计划步骤其中可包含计划标准和目标、计划区负荷估计、变电站选址和定容、计划方案确实定等。计划区中压配电网计划方案除了要满足供电安全性和可靠性、运行及投资经济性和电力供需平衡等要求外，中压配电网计划仍然存在着很多不确定性。所以，最优方案判别不仅仅以一个既定条件下经济性和供电质量为关键目标，还应重视计划方案对环境和未来改变适应性。4.2.1 负荷估计电力负荷估计是配电网计划基础性工作。在进行负荷估计之前搜集所需数据工作是巨大，比如计划年地块发展计划，历史年电量和负荷数据，居民用电情况，GDP数据，工业企业MD值等全部是必需数据。通常来说，依据搜集到数据来选择合适负荷估计方法。现在，负荷估计方法很多，选择适宜方法是负荷估计关键。在这里尤其强调负荷密度法实用性，所谓负荷密度指标法，是依据计划区各地块用地性质，采取和其它地域类比方法确定计划地块单位建筑面积负荷指标，进而对计划区负荷加以估计。其关键是选择适宜负荷密度。4.2.2 变电站选择及站址确定变电站是电网中变换电压、聚集、分配电能设施，关键包含不一样电压等级配电装置、电力变压器、控制设备、保护和自动装置、通信设施和赔偿装置等。对于城市变电站而言，要求容量大，占地少，可靠性高，外型美观，噪音小和建设费用合适。这些全部要求从简化接线，优化变电站容量，提升设备运行率和选择变电站部署和设备等方面来实现。变电站站址确定理论依据是：最小准则原理，即变电站安放最优位置应在某个用户群中心，当然能够按实际情况作对应调整。依据提出方案，并结合负荷估计结果，经计算分析后可划分出各个时期每座变电站供电区域。因为很多情况下变电站土地使用要和政府计划部门协商，同时变电站要和周围环境相协调，所以计算出变电站位置要依据实际情况进行调整。4.2.3 中压配电系统计划中压配电网是由10kV架空线路、电缆、配电站、开关站和变压器等组成份布面广公用电网，其功效是将电能安全、可靠、经济、合理地分配并输送到用户。配电系统计划方案是要建立在负荷估计基础之上。计划地块现有配电网络对10kV电网计划含有很大影响，需要计划人员在做计划时考虑到。在提出配电网络计划方案之前，首先要考虑是对整个计划区采取环网方法供电，不设开关站；还是设置几座开关站，采取环网和开关站相结合供电方法。（1）开关站计划。对于开关站设置，需要遵照靠近负荷中心，便于维护管理，有利于降低配电电缆长度敷设方案和节省投资。配电网开关站通常采取单母线分段接线，两回进线。（2）配电变压器选择。用各地块中期负荷估计结果，考虑到变压器利用率和功率因数（0.9），在考虑原有配变基础上，可确定各地块中对应部署变压器容量。在确定变压器容量时，对于居民生活区内配电变压器，其容量通常统一规范为250、400、630、800kVA。对于大容量用户，其配电变压器具体位置可作合适调整，为了提升供电可靠性，变压器台数最少选定为两台，以满足N1标准。（3）架空线和电缆选择。它选择决定着整个配电系统是否能安全、经济、可靠地运行。区内10kV架空线路采取绝缘导线，对线路截面选择参考当地供电企业技术要求。通常来说，35kV电缆选YJV3400mm2；10kV架空线选JKLYJ120mm2；10kV电缆选YJV3240mm2。（4）35kV变电站电缆进线。对于35kV变电站电缆进线，基于经济性和方便性标准，应合理利用电缆通道，有利于降低配电电缆长度和敷设方案，节省投资。（5）提出配电计划方案。结合计划区中期变电站部署情况，提出多个10kV配电系统计划方案。各个方案给出计划10kV电缆线路和架空线路走向和供电方法。10kV多回出线组成若干相对独立，供电范围不交叉重合片状分区配电网，宜采取多分段、多联络系统。其接线标准是为了在事故时可转移负荷，缩短恢复供电时间。提出多个计划方案要充足发挥计划人员发明力。（6）计划方案经济技术比较。第一步就是计划方案时尚计算。为了确定各计划方案线路负荷、网损及电压损失情况，需要对各个计划方案进行时尚计算，采取简化时尚计算在项目许可情况下能够避免繁琐计算。计算时假定各用户均工作在最大负荷条件下，网络运行方法按正常开环运行（使每一个环上分段负荷尽可能分配均匀）。对于双放射线路而言，为了确保在N1条件下线路不过负荷，正常运行方法下线路负荷率应小于0.5。经过计算得出正常运行方法下线路负荷水平情况及不一样计划方案网损情况。（7）可靠性分析。关键考虑开关故障和架空线对系统可靠性影响。在进行可靠性分析时，只从35kV变电站低压母线开始考虑，同时假如10kV配电变压器在多个计划方案中分布位置是相同，是否考虑它也不影响比较结果。在架空线或开关出现故障后，影响用户停电时间关键原因是开关倒闸操作时间。用户概念采取评定中传统用户概念，即一台10kV公用配电变压器视为10kV电压级配电系统一个用户统计单位。通常能够从供电可靠率（ASAI）和用户停电连续时间（CAIDI）这两个可靠性指标来说明计划方案可靠性。5 结 论所以，做好工厂供电工作对于发展工业生产、实现工业现代化，含有十分关键意义。因为能源节省是工厂供电工作一个关键方面，而能源节省对于国家经济建设含有十分关键战略意义，所以做好工厂供电工作，对于节省能源，支援国家经济建设，也含有重大作用。工厂供电设计应做到确保人身和设备安全，供电可靠，电能质量合格、技术优异和经济合理。设计中应采取负荷国家现行相关标准效率高、能耗低、性能优异电气产品。工厂供电设计必需从全局出发，统筹兼顾，根据负荷性质、用电容量、工程特点和地域供电条件等合理确定设计方案。参考文件1 戴绍基.建筑供配电和照明M.北京:中国电力出版社,.105-120.2 翁双安.供配电工程设计指导M.北京:机械工业出版社,.62-90.3 黄民德.建筑电气照明M.北京:中国建筑工业出版社,.233-257.4 史新.建筑电气图解和数据-电力、照明、防雷接地分册M.北京:化学工业出版社,:21-50.5 段春丽,黄仕元.建筑电气M.北京:机械工业出版社,.192-220.6 汤继东.中低压电气设计和电气设备成套技术M.北京:中国电力出版社,:46-78.