220kV變電站電氣一次系統設計

220kV變電站電氣一次系統設計,kv,變電站,電氣,一次,系統,設計 華 北 電 力 大 學 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計（論 文）附 件 外 文 文 獻 翻 譯 學 號： 081901090204 姓 名： 崔查秀 所在系別： 電力工程系 專業(yè)班級： 農電08K2 指導教師：牛勝鎖 原文標題： EFFECTS OF TOPOLOGY AND FEEDER CAPACITY ON SUBSTATION DISTRIBUTIONTRANSFORMERLOADING 2012年6月8日 拓撲結構和饋線容量對變電站配電變壓器負載的影響 10 摘要 Department of Electrical Engineering Arizona State University, Electric System Planning & Performance Salt River Project D. J. Tylavsky ,N. R. Tatikonda ,Ken Alteneder , Kennneth E. Brown 隨著變電站輸送負荷的增加，配電變壓器的負荷特殊和差別待遇的增加，工程師必須決定在什么時間點把備用變壓器添加到負載上確保期望（參數）值在可接受的水平中。?一個替代方案的增加對一個額外的變壓器灣添加到接近自身的特殊和差別待遇的關系，是提供備用電源和停電關系的改善對于任何給定的特殊和差別待遇參數加載水平。?本文提出的方法是對SDT的評估互連拓撲結構的影響、被迫停電率(FOR）、進紙器容量的限制，和負載顧客可靠性的時間數據。本文中包括應用程序相關的理論的成果，工程師正在使用軟件程序計算參數一個相互聯系的SDT系統。 關鍵詞：變電站，配電可靠性，鮑威布局規(guī)劃 1、導言 電力行業(yè)的放松管制和競爭已引起全國各地的公用事業(yè)對削減成本采取的措施是把重點放在運營，設計和維護上，本文提出了一種基于計算機程序提供資料以使工程師他們能夠更有效地攤銷變電站配電變壓器過負荷的資本成本。工程師可以通過加載變壓器可以接受的的顧客參數價值的最高水平，這個加載水平是我們用提供的信息件之一。 通常情況下，變壓器設置中變電站配電負荷確定的標準是變壓器高峰負荷 百分之幾。用確定性的方法沒有衡量出客戶服務的可靠性;因此，這種做法對變壓器用來全面衡量是否提供的資料很少，變壓器正在加載水平的可靠性或是否將產生不可接受的客戶服務。用概率方法允許顧客服務的可靠性來計算加載水平的功能，這些數據可以用于智能載入變壓器。例如，這些數據可以用來證明裝載變壓器最大負荷，保證所需顧客服務的可靠性，或超出該點的負荷極端情況下可靠性和貨幣政策的后果的量化措施。使用概率方法被廣泛推薦，因為它模擬電力系統更實際地考慮在系統狀態(tài)的不確定性，它提供了數據嚴重性以及服務器提供服務的能源的可能性[1]。 通常情況下，電力系統可靠性研究集中在發(fā)電和批量傳輸系統或特征部分的分配制度上。這些可靠性的措施和計算技術這兩個不同的系統有很大的不同?。為了確?？煽啃栽诎l(fā)電和大容量傳輸系統的研究，參數廣泛應用于系統的風險評估措施[1-41。使用強迫停運率計算發(fā)電機和大容量傳輸系統設備參數發(fā)電機和大容量傳輸系統設備的參數可以使用兩種方法：狀態(tài)枚舉計算（東南）[L-41和蒙特卡羅（MC）模擬[L-71。 對于SE管委會方法的優(yōu)點是不需要知識的國家的數目，系統可能有。?這是非常重要的復雜系統，需要考慮的東西很多，當運用的的系統狀態(tài)的數目是不大時，SE內產生一個理論上是正確的迭代答案，根據大容量傳輸和發(fā)電系統模型的復雜性，研究人員對SE和MC適合的途徑所示表1。 關于配電系統的可靠性,一些研究可靠性指標如[4，81，它們包括SAIDI, SAUT, CAIDI, and CAIFI，CAIDI，CAIFI等，這些指數的計算使用經驗數據，但[4，81不建議用方法這些指標來分析預測。 （見表1） 表1，可靠性指標的審查和使用方法通常用來計算發(fā)電和配電系統的指數。 在一篇論文中，R. Billinton等。 [9]管委會提出了變電站可靠性評估方法的使用其他工程[LO-141可能也可用目前的方法來解決一個特殊和差別待遇的互聯電網的可靠性，但沒有運用他們的技術來計算這種類型定期連接電網的可靠性。 變電站配電變壓器系統，我們要處理的是發(fā)電和配電兩者之間的問題。無論是參數還是SAID1指標的類型可以用來評估這種類型的中斷風險系統。如果我們考慮把每個變電站變壓器作為一個獨立的電源配電系統，那么利用系統的相似結構可以構成相互聯系的多區(qū)域發(fā)電系統。因此，我們選擇使用LOLE來評估 系統中斷的風險。因為我們系統的研究要求考慮，我們只選擇約5個州（和亞國家的少數）用SE的方法計算參數。 2、系統拓撲計算參數 鹽河項目的變電站配電變壓器系統是相互關聯的，所以，一旦變壓器在一個特定的變電站中發(fā)生故障，位于同一變電站或附近的變電站的?其他變壓器的備用容可以提供變壓器斷電的負載。主變壓器附近中變壓器互連拓撲可挑選的物理負載量取決于幾個因素。圖1顯示了一個典型的互連拓撲結構，在其中1（主）變壓器與四個相鄰變壓器。（這個數字盒代表負載這個數字代表了必要的特征，描述了負載的部分的基本特征和后備變壓器的操作。一些斷路器和不必要的饋線連接的詳細信息在我們的調查中已被省略。）?每個節(jié)點由饋線導體連接相鄰的變壓器饋線和常開開關。這種拓撲結構使用的經營理念很簡單，一旦變壓器在停電，（四）常開開關閉合，允許備用變壓器的動力電源饋線加載。 圖1表了只有一小部分特殊和差別待遇互連，在實踐中，每個備用變壓器連接到其他變壓器上（簡稱第三變壓器）這有助于提高備用變壓器中客戶的可靠性。在這種常規(guī)方式中互連中（幾乎循環(huán)往復），這種實用的方法顯示在互連拓撲圖2上 圖2表示每個正方形表示一個變壓器框。這個數字變壓器被分為三類。位于系統中心的變壓器為主變壓器（叫做'M“）、與拓撲相鄰的主變壓器（備份變壓器）所示使用'B'。變壓器拓撲相鄰到B變壓器（不包括主變壓器）被稱為第三變壓器并使用'T'標志如圖2所示。每個系統圖中的變壓器有四條饋線，四個饋線連接關系是自身都靠近變壓器。在圖2框圍起來的面積是圖1所示的系統的一部分。 圖1，主要運用系統中的變壓器。 圖2，變電站互連拓撲數等于四。 “四個關系拓撲”圖是一個近似許多不同拓撲系統中的一個子集。由于可能大量不同的拓撲結構，選擇研究了兩個額外的拓撲結構，“六個節(jié)點”和“八個節(jié)點”的拓撲分別在圖3和4所示。 3、臨界條件與假設 這項工作的目標是建立一個基于用戶個人電腦的軟件程序來計算上述討論的系統配置參數。在計算參數的挑戰(zhàn)是，系統的大?。ㄈ鐖D2所示，其中的一部分）使得參數計算（MC或SE）不同尋常。為了計算的可行，我們決定研究部分系統（虛線方塊內的數字2,3和4所示）并申請邊界條件（在近似??的方式）計算出丟棄系統的影響。我們考慮了兩種不同的邊界條件：確定性和隨機性。 確定性是最簡單的邊界條件，根據這一假設，我們對所有第三變壓器提供100％可靠的電源100％可靠的變壓器。更復雜的是隨機邊界條件。在這種情況下，我們把第三變壓器作為主體的具有相同和備用變壓器供應電源和特殊和差別待遇的值。由于變壓器的外主，備份或第三不能有助于正在研究的領域（例如，圖2虛線框內），假設他們的可靠性不影響所研究系統的參數。 由于時間和資源的限制，這項工作我們選擇了確定性的邊界條件。 圖3.變電站互連拓撲：數關系等于六。 系統內的成本，我們計算了由主變壓器擔任的客戶的兩個參數，計算的參數由所有的變壓器內送達客戶到感興趣的區(qū)域（即，數字2,3和4的虛線盒）;我們把第二參數作為系統參數。變壓器參數是一個真正的隨機結果，因為所有變壓器供電負載主變壓器隨機建模送達的。（作者：停電第三變壓器通過主變壓器可以對客戶沒有影響。） 因此，主變壓器的參數是保守的變壓器，由所提供的假設是也是保守的。三級中斷變壓器會由于備份變壓器影響正常服務的負載。由于第三變壓器仿照確定性，系統參數的值在研究下（系統參數）不一定會保守，但這些結果仍然可以被用來比較的節(jié)點參數不同數目，配合?能力等的影響。 包括以上討論的邊界條件假設，在這項工作中使用的是假設的完整列表 如下所示： 1）（邊界條件）第三變壓器（用虛線表示的系統外盒）建模與確定性的假設;他們是100％可靠的服務。所有電源由變壓器的高壓側提供，在研究中是100％可靠。 2）（容量均勻性）系統認為所有變壓器是相同的，具有同等額定容量。所有饋線和節(jié)點上具有相同的容量。 3）（隨機均勻）變壓器等于強迫停運率所用的的值.，所有其他設備是100％可靠。 4）（載入均勻）變壓器負載從來沒有超過他的容量和變壓器負載有相同的時間歷程。 4、方法 參數是可能是該系統是在一個給定的概率下乘以時間的狀態(tài)，負荷不擔任該狀態(tài)。如果在狀態(tài)k的概率是PK而且 tk的時間不提供負載（一個假定的負荷水平），然后參數為第k個狀態(tài)時是 在系統的多個狀態(tài)中，參數是簡單的所有可能的狀態(tài)參數的總和（即所有可能的組合變壓器停電），這是 這里有三個步驟必須先計算，首先我們必須確定系統的狀態(tài)，第二，我們必須計算系統將在每個操作狀態(tài)的概率，?然后，負載持續(xù)的數據，我們必須計算這些狀態(tài)中每一個負載量將無法送達的時間（注意，沒有送達的時間，負載會從一個負載持續(xù)曲線道從負荷持續(xù)時間曲線的高峰負荷有個形狀曲線。。 狀態(tài) 這兒有大量可能不同變壓器停電的組合系統的在表2,3和4。這個數字可以減少到5個狀態(tài)（幾個子狀態(tài)）如下：典型的特殊和差別待遇值，，三個或更多變壓器是如此之停電如此之小，他們參數的作用可以忽略不計; 因此，只有此狀態(tài)兩個或更少的變壓器停運時被認為是在這樣的。此外，因為載入的均勻性假設（以上所列），有一臺備用變壓器停運與任何其他單一的備份變壓器區(qū)別，使用這種方法，我們可以減少以下變壓器的狀態(tài)數目，與5個停電： 狀態(tài)0 ：沒有停運變壓器， 狀態(tài)1：在主變壓器停電， 狀態(tài)2：一個備份中斷， 狀態(tài)3：主要和一個中斷備份， 狀態(tài)4：兩個備份中斷。 狀態(tài)概率 五個系統狀態(tài)的概率是使用二項式概率公式[1]計算。如果n是變壓器（圖2虛線方塊，3，4），（常數）的中斷概率，然后正是R型服務和NR的概率變壓器在停運描述 例如，考慮系統中的四臺變壓器（例如，4個備用變壓器圖2），并承擔變壓器（FOR）的損失為0.005的概率。然后從方程（1）和（2），失去了兩個概率 變壓器系統（狀態(tài)4）已經給出。 在主變壓器狀態(tài)服務下這個概率是不符合狀態(tài)4要求的因此，我們必須用上述結果乘以（1）得到的概率在狀態(tài)4 表2顯示了系統狀態(tài)概率的一般方程。在這里，'NT'代表有價值的拓撲關系（4或6個或8個）。 表2展示了五個系統狀態(tài)下的方程 圖4。變電站互連拓撲：數關系等于8。 沒有送達 的負荷時間 到目前為止，我們已經確定了在其中系統可運作的概率的狀態(tài)和該系統可存在在這些狀態(tài)，下一步就是要找到負載這些狀態(tài)下將無法送達的時間。 為了找到負荷不擔任任何系統狀態(tài)下的時間量，我們首先計算負載量不擔任在每個系統狀態(tài)。在節(jié)點4的情況下考慮狀態(tài)1。為了假設示例的目的，每個變壓器容量25MW，供應高峰負荷20MW假設線路容量是有限的7兆瓦。每個備份變壓器有5兆瓦備用容量（足夠供應負載正常142920按主要供應），但由于每個饋線已經必須要為它的負載提供5兆瓦備用容量只有2兆瓦可用的，因此沒有送達的負荷為20 - （4 * 2）= 12兆瓦，實際負荷為8兆瓦。（請注意，此計算假設，是分發(fā)而不是集中，，并沿每條饋線的長度分割開關可以打開或關閉最大可能的允許負載由送達備用變壓器是。） 使用樣品負載持續(xù)數據如圖5，負載的時間沒有送達是15.7％。主變壓器參數的由狀態(tài)1提供是： 參數圖解 如果我們從每一個狀態(tài)總結參數，我們得到假設的高峰負荷參數。 這給了點上參數與高峰負荷的圖解。如果我們反復執(zhí)行此參數計算，而不同的假設高峰負荷（并同時保持固定的負載時間曲線形狀圖5），我們可以得到一個參數與主要圖所示的變壓器高峰負荷6。 請注意在此圖的橫坐標是主變壓器的高峰負荷作為縮放主變壓器容量％。同樣計算系統參數值;在這里，但是我們計算時間負載不提供每個變壓器內的系統（負荷時間沒有送達）在參數的的最大值使用中計算。 請注意，此計算的數量取決于線路，變壓器容量，饋線（并列）的能力，變壓器的負荷。 5、軟件的優(yōu)點 我們已經開發(fā)了一個用戶友好的軟件包，自動生成參數，與高峰負荷圖為4 -6，關系的拓撲結構。這軟件需要輸入以下數據的數量 （1）節(jié)點的數目 （2）變壓器容量 （3）配合能力 （4）用于 特殊和差別待遇 （5）灣的名字 （6）季（ 夏，秋，冬，春，年度） 海灣的名稱和季節(jié)投入使唯一標識數據文件軟件包含了采樣負載的變壓器灣和利益賽季的時間數據，該軟件是基于Excel提供了一個直觀的用戶接口（在Windows環(huán)境），并使用Visual基本模塊執(zhí)行復雜的重復參數計算 圖5夏季負荷持續(xù)時間（LD）曲線 圖6。主變壓器參數與％容量25兆瓦，線路容量7MW，4關系=0.005 優(yōu)點 P3軟件實用工程師提供許多好處。它提供了系統的精確值和主變壓器參數和提供變壓器負荷水平的不同參數圖。對不同數量的線路，變壓器參數能力，進紙器容量和不同類型的負載時間剖面（例如，夏季與年度，住宅與商業(yè)等）。 實用的工程師正在使用P3的產生，以確定最佳裝載的特殊和差別待遇參數圖，對一個給定的容忍值參數或在極端情況下加載與超越的最佳點來量化措施的可靠性和貨幣后果。 此外，通過觀察在破發(fā)點參數圖解，工程師可避免增加負載特殊和差別待遇下導致突然增加的參數值水平。 載入SIDT保證所需的客戶服務最大負荷的可靠性，允許公用事業(yè)工程師更有效的攤銷特殊和差別待遇資本成本。 P3軟件可用于研究上的影響但是不同研究參數。例如，在負載特殊和差別待遇的提高，工程師必須決定在什么時間點，第二變壓器灣需要被添加到保持參數值在可接受的水平上。有時值在可接受的水平。有時，它可能是值得的在短期內有效地降低高達升級LQLE進紙器容量和/或安裝線路到備份變壓器。要么安裝的經濟影響額外麩前的能力或增加額外的線路（充分了解每個效果研究LOLE）和適當的決定出。 圖7，％加載的數為參數的關系值的0.0001％。 圖7可顯示地百分數變壓器容量的六種不同的組合，使用'商用'的負荷持續(xù)曲線的容量值如圖5。這個數字是構建策劃的最大變壓器的負載，將產生一個0.0001％參數的價值饋線/線路的變壓器的容量表3。這些曲線表明，變壓器容量的 增加，恒定參數百分數負荷減少。這是因為固定饋線/線路停電時能力限制，可提供備用電源。在曲線4和5的情況下，沒有遇到饋線容量限制，;因此這個曲線是相同的。像這些曲線可以用來定性以及定量衡量不同數量關系的影響。線路變壓器上的最大負載容量可以提供一個給定的參數值。 6．結論 全國各地的公用事業(yè)一直專注于整個公用事業(yè)的成本削減措施運營，設計內。文和維護范圍提出了一種用戶友好的，個人電腦為基礎的應用軟件，這種應用軟件用來計算互聯變電站配電變壓器系統負載預期損失（參數）。這個軟件是能夠調整其輸出，把連接在帳戶變化的拓撲結構，變壓器容量，變壓器被迫停運率，饋線和線路的容量，負載持續(xù)型材考慮在內的。此應用程序軟件開發(fā)，鹽河項目，坦佩AZ。 公用事業(yè)工程師正在使用由本軟件生成的變壓器LQLE加載水平圖以幫助確定變電站 配電變壓器最佳負荷。通過優(yōu)化意味著最大負荷能保證所需的客戶服務可靠性（即LQLE），這一信息使實用工程師能夠更有效地攤銷變電站配電變壓器的資本成本。 7．致謝 這項研究由亞利桑那州立ACEPS中心大學鹽河項目提供了資金支持。