电力系统自动化课设

辽宁工业大学电力系统自动化课程设计（论文）题目：利用调相机实现电力系统电压调整(2)院（系）：电气工程学院专业班级：电气113学号：110303102学生姓名：秦梦露指导教师：起止时间：2014.12.01—12.12辽宁工业大学课程设计说明书（论文）I课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算学号110303102学生姓名秦梦露专业班级电气113课程设计题目利用调相机实现电力系统电压调整（2）课程设计（论文）任务电力系统图如图：1．励磁可调节发电机：PN=300MW，cosφN=0.85，UN=10.5KV，Xd=Xq=1.8；2．变压器T1：SN=350MVA,Uk%=12,Pk=1.5MW,I0%=3,P0=0.8MW,变比K1=242±8×1.25%/10.5KV.3．变压器T2：SN=350MVA,Uk%=15,Pk=1.5MW,I0%=3,P0=0.8MW,变比K2=220±8×1.25%/11KV.4．每回线路:L=220KM,X1=0.42Ω/KM,R=0.07Ω/KM,b1=2.8×10-6S/KM.5．末端最大负荷:S=250MVA.最小负荷:S=100MVA.功率因数均为0.85。任务要求：1计算各元件的参数，并画出系统的等值电路。2对给定的系统（变压器为主分接头，发电机电压额定），计算各点电压。3采用在负荷端安装调相机的方法，确定调相机的容量和型号，使发电厂220KV母线电压不超过230KV，变电所10KV母线电压在9.5KV到11KV之间。5利用单片机（或PLC等）实现对调相机励磁的实时控制。4对调压结果进行分析总结。进度计划1、布置任务，查阅资料，理解电压调整的基本方法和原理。（1天）2、系统等值电路绘制及参数计算。（1天）3、变压器取主分接头，发电机取电压额定，计算各点电压（1天）4、采用负荷端安装调相机的调压方法，选择调相机，完成电压调整要求。（2天）5、利用单片机（或PLC等）实现对调相机的实时控制。（3天）6、对结果进行分析总结。（1天）7、撰写、打印设计说明书（1天）指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日～T1T2辽宁工业大学课程设计说明书（论文）II摘要电力系统的电压和频率一样，都是电能质量的重要指标，保证供给用户的电压与额定电压值的偏移不超过规定的数值，是电力系统运行调整的基本任务之一。电力系统电压降低时，发电机的定子电流将因其功率功率角的增大而增大，电动机各绕组中电流增大，温升增大，效率将降低，寿命缩短，严重时则会电动机在启动过程中因温度过高而烧毁。而电压过高，各种电气设备的绝缘会受到损坏，在超高压输电线路中还将增加电晕损耗。所以调整电压至不超过规定的数值是非常有必要的。电力系统中的有功功率电源为发电机，而无功功率电源除发电机外还有调相机、电容器和静止补偿器等。本次课程设计就是利用调相机来对电压进行调整。而对于同步调相机而言，它是特殊状态下的同步电动机，当过激运行时，它向电力系统提供感性无功功率；欠激运行时，从电力系统中吸收感性无功，因此改变调相机的励磁就可改变无功功率大小及方向，从而平滑的对电压进行调节。对于本次课程设计而言，首先根据电力系统图，计算各点电压并掌握调相机的使用方法，在负荷的末端安装调相机的方法将电压调整在规定范围内。并对结果进行分析。关键词：调相机；电压；无功功率；调整辽宁工业大学课程设计说明书（论文）III目录第1章绪论..........................................................11.1电力系统电压调整概况.........................................11.2本文主要内容.................................................1第2章安装调相机补偿前系统电压计算..................................22.1等值电路.....................................错误!未定义书签。2.2参数计算.....................................错误!未定义书签。2.3电压计算.....................................错误!未定义书签。第3章安装调相机补偿后的电压计算....................................23.1安装调相机的电压调整原理与方法...............................63.2补偿容量的计算...............................................63.3调相机的选择................................................10第4章控制系统设计.................................................114.1输入通道设计................................................114.2输出通道设计.................................错误!未定义书签。4.3最小系统设计................................................124.4软件设计.....................................错误!未定义书签。第5章课程设计总结.................................................13参考文献............................................................18辽宁工业大学课程设计说明书（论文）1第1章绪论1.1电力系统电压调整概况我们把输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电与用电的统一整体称之为电网。在电力系统中，各种用电设备只有在电压为额定值时才具有最好的技术和经济指标。所以调整电压在规定的范围内是非常有必要的。电压是电力系统无功功率供需平衡的具体表现，无功功率的传输不但产生很大的损耗而且沿传输途径有很大的电压降落，因而系统中各中枢点的电压特性更具有地区性质。电压过高过低均能造成用电设备的损坏，并能降低产品的质量和生产效率，甚至使某些设备不能工作。所以必须装设一定的设备来对电压进行一定的调节。例如，调相机，电容器和电抗器等无功补偿设备，满足和适应电网电压控制和调整的要求，并保证事故后系统最低电压大于规定值，防止出线电压崩溃事故和稳定破坏事故。并且电力系统每一节点电压的质量的好坏除了与调压设备有关外，也与整个电力系统中运行人员对电压的监视和调整有关，特别是与电力系统各级值班调度员的调压工作有关。所以对电力系统电压的调整十分重要。1.2本文主要内容对于本文而言，对电力系统电压的调整利用的是调相机。调相机运行于电动机状态，不带机械负载也不带原动机，只向电力系统提供或吸收无功功率的同步电机，用于改善电网功率因数，维持电网电压水平。当同步电机在过励状态时，可以从电网汲取相位超前于电压的电流，从而改善电网的功率因数，对于本次课程设计的要求可在电网的受电端装设调相机用于改善电网的功率因数，并可根据电网的负载不同，适当调节调相机的励磁电流，以改变调相机汲取的无功功率，使电网的功率因数接近于1，此外在长距离输电线路中，线路电压降随负载情况不同而发生不同的变化，也可通过装调相机来改变功率因数，改变无功功率，从而改变电压。本文首先要绘制等值电路并对参数进行计算，变压器取主接线头，发电机取额定电压，计算各点电压并采用负荷端安装调相机的方法选择调相机，利用单片机来实现对调相机的实时控制。辽宁工业大学课程设计说明书（论文）2第2章安装调相机补偿前系统电压计算2.1等值电路根据所给电力系统图，绘制等值电路图如下图所示：图2.1电力系统等值电路图2.2参数计算发电机：KVUN5.1057.03505.108.12GX其他元件的参数，将变压器归算到高压侧：变压器1T：72.03502425.122221NNKTSVPR08.2035010024212100%221NNKTSVVXSVPGNT522011037.12428.0SVSIBNNT422011079.12421003503100%变压器2T：59.03502205.122222NNKTSVPR辽宁工业大学课程设计说明书（论文）374.2035010022015100%222NNKTSVVXSVPGNT522021065.12208.0SVSIBNNT4222021017.22201003503100%输电线路：2.4622042.021211LXXl7.722007.02121RLRlSLbBl361102.1220108.2222.3电压计算这里对于电压计算我们采用的是潮流计算法，所以：68.528585.0110085.01002minjjS69.1315.21285.0125085.02502maxjjS19.9275.148269.1315.21268.52852maxminjjjSSSAV两台变压器运行时，它们的励磁功率为：MVAjQjPSTTT)5.38.0(11MVAjQjPSTTT)5.38.0(22由于线路电压未知，可以用线路的额定电压计算线路产生的充电功率，并将其分成两部分，变得04.29220102.121212321jjVjBQNB末端的功率传送到节点4的变压器损耗AMVjAMVjST)12.1337.0()74.2059.0(22019.9275.1482222节点4的总负荷：04.2919.9275.1485.38.012.1337.024jjjjQSSSSBAVTT77.7992.149j辽宁工业大学课程设计说明书（论文）4线路损耗：53.2759.4)2.467.7(22077.7992.149222jjSl节点3的功率：26.7851.15453.2759.477.7992.14904.2943jjjjSSQSlB节点3到节点2变压器损耗：45.1245.0)08.2072.0(22026.7851.1542221jAMVjST节点2功率：21.9476.1555.38.026.7851.15445.1245.0312jjjjSSSSTT节点2电压：KVKUUN2422425.105.1012节点2到节点3传输功率：71.9096.1545.38.021.9476.155223jjjSSSTKVVXQRPUTT15.824274.2071.9059.096.154222322323KVVRQXPUTT06.1324259.071.9074.2096.154222322323KVUUUU25.212)()(223223233变压器的功率损耗：42.1132.0)74.2059.0(24271.9096.15422223jjS节点3线路充电功率：03.2725.212102.121231jjQB节点3到节点4的传输功率：32.10664.15403.2742.1132.071.9096.1541232334jjjjQSSSB节点4的电压