ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Электрические станции»

Курсовая работа по дисциплине:

«Планирование электрических режимов электроэнергетических систем»

Вариант 2

Выполнил: магистрант Денисов А.К.

Проверил: к.т.н. Ведерников А.С.

Самара 2012.

Оглавление

Цель. 2

Задание (вариант 2). 3

Список литературы: 20

Цель.

Целью данной курсовой работы является приобретение практических навыков работы ПК LinCorWin, предназначеного для решения задач оптимизации по активной мощности и освоение методов, применяемых при решениях задач планирования электроэнергетических режимов.

Согласно заданию создать расчетную модель в ПК LinCorWin сделать оптимизационный расчет для нормальной и ряда ремонтных схем. Проанализировать режимы, сделать выводы.

Задание (вариант 2).

Исходные данные по курсовой работе:

Рис.1 Нормальная схема энергосистемы

Таблица 1. Наименование и состав сечений энергосистемы

Наименование сечение	Состав сечения
СЧ-1	ВЛ 500 кВ 2-4
	ВЛ 500 кВ 2-3 цепь 1
	ВЛ 500 кВ 2-3 цепь 2
СЧ-2	ВЛ 500 кВ 3-13 цепь 1
	ВЛ 500 кВ 3-13 цепь 2
	ВЛ 220 кВ 220 кВ 7-12

Таблица 2. Допустимые перетоки в сечении СЧ-1

Схема	МДП, Мвт
нормальная	1400
ремонт ВЛ 500 кВ 2-4	1100
ремонт ВЛ 500 кВ 2-3 цепь 1,2	1000

Таблица 3. Допустимыхперетоки в сечении СЧ-2

Схема	МДП, Мвт
нормальная	1000
ремонт ВЛ 500 кВ 3-13 цепь 1,2	300
ремонт ВЛ 220 кВ 220 кВ 7-12	700

Таблица 4. Марки проводов ЛЭП

Наименование ВЛ	Марка провода ВЛ/длина ВЛ, км
ВЛ 500 кВ 2-4	3АС-480/64, 150
ВЛ 500 кВ 2-3 цепь 1,2	3АС-480/64, 160
ВЛ 500 кВ 3-5	3АС-400/51, 200
ВЛ 500 кВ 3-13 цепь 1,2	3АС-480/64, 120
ВЛ 220 кВ 220 кВ 1-9	АС-300/39, 70
ВЛ 220 кВ 220 кВ 6-7	АСО-400/51, 23
ВЛ 220 кВ 220 кВ 6-8 цепь 1,2	АСО-400/51, 45
ВЛ 220 кВ 220 кВ 7-12	АСО-400/51, 75
ВЛ 220 кВ 220 кВ 9-10	АС-300/39, 34
ВЛ 220 кВ 220 кВ 9-11 цепь 1,2	АС-300/39, 20
ВЛ 220 кВ 220 кВ 10-12	АСО-400, 15
ВЛ 220 кВ 220 кВ 11-12	АСО-400, 37

Таблица 5. Марки трансформаторного оборудования

Наименование объекта	Марка трансформатора
ГЭС	2хАОДЦТН 167000/500/220
ПС 500 кВ 5-7	АОДЦТН 267000/500/220
ТЭЦ-1	АОДЦТН 167000/500/220
ПС 500 кВ 12-13	АОДЦТН 267000/500/220

Таблица 6. Длительно-допустимые токовые загрузки ЛЭП

Наименование ВЛ	Iдл.доп, А
ВЛ 500 кВ 2-4	1960
ВЛ 500 кВ 2-3 цепь 1,2	1700
ВЛ 500 кВ 3-5	1960
ВЛ 500 кВ 3-13 цепь 1,2	1500
ВЛ 220 кВ 220 кВ 1-9	600
ВЛ 220 кВ 220 кВ 6-7	1960
ВЛ 220 кВ 220 кВ 6-8 цепь 1,2	1200
ВЛ 220 кВ 220 кВ 7-12	710
ВЛ 220 кВ 220 кВ 9-10	600
ВЛ 220 кВ 220 кВ 9-11 цепь 1,2	710
ВЛ 220 кВ 220 кВ 10-12	720
ВЛ 220 кВ 220 кВ 11-12	700

Таблица 7. Перегрузочная способность трансформаторного оборудования

Наименование объекта	Номанальная мощность, МВА	Номинальная токовая нагрузка (ВН), А
ГРЭС	3х267	692
ГЭС	2/3х267	925
ТЭЦ-1	3х210	700
ПС 500 кВ 12-13	3х210	692

Таблица 8. Данные об электростанциях.

электростанция	Диапазон, МВТ	Цена, руб/МВт	Pуст
ГЭС	50-1700	700	2000
ГРЭС	100-1800	950	2200
ТЭЦ-1	100-400	1050	540
ТЭЦ-2	100-900	1150	1180

Таблица 9. Данные о нагрузочных узлах

Наименование нагрузки	Мощность нагрузки, МВт
Н1	400
Н2	500
Н3	200
Н4	230
Н5	500

Таблица 10. Ремонты электросетевого оборудования

№ ремонта	Наименование оборудования выводимого в ремонт
1	ВЛ 220 кВ 1-9
2	1-го из АТ 500/220 кВ ТЭЦ 1 и ВЛ 500 кВ 3 – 13.

Примечания:

• За балансирующий узел принять шины ГЭС.

• Потребление реактивной мощности в узлах нагрузки 0,5Рн.

• Заданное напряжение на шинах электростанций принять 1,05Uном.

• Диапазон регулирования по реактивной мощности электростанций +/-2000 МВар.

• При расчетах не учитывать РQ характеристики генераторов электростанций.

Порядок выполнения курсовой работы:

1. Расчет параметров элементов энергосистемы.

2. Создание расчетной модели энергосистемы в ПК Lincor.

3. Оптимизационный расчет электрического режима в ПК Lincor .

4. Анализ возможности вывода в ремонт электросетевого оборудования.

5. Выводы.

Расчет параметров схемы замещения сети .

Исходные данные:

-длины, марки и сечения линий электропередач;

-удельные параметры проводов;

-номинальные параметры трансформаторов и автотрансформаторов.

Расчет параметров схемы замещения:

Для моделирования линий электропередач применил П-образную схему замещения

Рис. 2 П-образная схема замещения ЛЭП.

Значения R [Ом], X [Ом], B [См] определил по формулам:

R=r₀L; X=x₀L; B=b₀L  ;

где L [км] длина линии между соседними узлами расчетной схемы , r₀ [Ом/км], x₀ [Ом/км], b₀ [См/км] значения удельных параметров. Aктивную проводимость (G )не учитывал.

Для двухобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов, когда не используется третья обмотка, использовал Г-образная схему замещения:

Рис. 3 Г-образная схема замещения.

Параметры Г-образной схемы замещения определил по формулам:

Условные обозначения.

-U_ном - номинальное междуфазное напряжение стороны трансформатора, к которой приводится сопротивление трансформатора (как правило, это сторона высокого напряжения);

-S_ном - номинальная мощность трехфазного трансформатора или трехфазной группы однофазных трансформаторов;

-u_k - напряжение КЗ, % номинального напряжения;

-Р_k - потери КЗ (потери в меди) трех фаз трансформатора;

-Р_хх - потери холостого хода (потери в стали) трех фаз трансформатора;

-I_хх - ток холостого хода трансформатора, % номинального тока.

Для автотрансформаторов трансформаторов использовал схему замещения в виде трехлучевой звезды:  

Рис. 4Трехлучевая схема замещения.

Параметры данной схемы замещения определил по следующим формулам:

G [См] и B [См] - по таким же формулам, как и для двухобмоточного трансформатора:

Полные сопротивления Z [Ом]:

        

активные сопротивления R [Ом]:

По найденным Z и R определил индуктивные сопротивления X [Ом]:

                    

Условные обозначения:

• U_ном и S_ном - то же, что и для двухобмоточного трансформатора;

• u_к(ВС), u_к(ВН), u_к(СН) - напряжение КЗ между обмотками ВН-СН, ВН-НН, СН-НН соответственно, отнесенные к номинальной мощности (авто)трансформатора S_ном, % номинального напряжения;

• Р_кз(ВС), Р_кз(ВН), Р_кз(СН) - потери КЗ между обмотками ВН-СН, ВН-НН, СН-НН соответственно. Р_кз(ВС) в справочниках приводится отнесенной к номинальной мощности (авто)трансформатора S_ном, а Р_кз(ВН), Р_кз(СН) - к номинальной мощности обмотки НН S_НН, поэтому необходимо использование k_S;

• k_S - коэффициент, показывающий долю номинальной мощности обмотки НН S_НН от номинальной мощности (авто)трансформатора S_ном, если S_НН не указана, то k_S принимается равным коэффициенту выгодности автотрансформатора.

Создание расчетной модели ПК LinCorWin.

Программный комплекс LinCorWin предназначен для решения следующих задач по оптимизации режимов электрических сетей и систем:

• расчет оптимального режима по активной мощности;

• расчет оптимального  режима по напряжению и реактивной мощности;

• расчет комплексной оптимизации по активной и реактивной мощности;

• оптимизация мгновенного и интервального режима

• эквивалентирование характеристик относительных приростов;

• расчет узловых цен и полного набора множителей Лагранжа.

Перед проведение расчетов оптимизации режима по активной мощности необходимо подготовить расчетную модель.

В ПК LinCorWin Созданы три файла:

• режим.rg2

• сечения.sech

• графика.grf

В файле режим.rg2 заполнены таблицы:

Таблица 11. узлы

Таблица 12. ветви

Таблицы 13, 14. токовая загрузка ЛЭП и токовая загрузка Тр-ров

Таблица 15. Опт – Генераторы

В файле сечения.sechзаполнена таблицы Сечения и Гр. линий:

Таблицы 16, 17. Сечения и Гр. линий

Создан файл графики.grf

Рис. 5 Расчетная схема.

Оптимизационный расчет по активной мощности

Параметры оптимизации:

Целевой функцией оптимизационного расчета выступает минимизация денежных затрат на выработку электроэнергии, исходя из заданных тарифов электростанций.

При решении задачи, ограничивающими факторами являлись:

• максимально допустимые перетоки в контролируемых сечениях,

• токовые загрузки ЛЭП и трансформаторов,

• предельно допустимые уровни напряжений в узлах,

• диапазон по выработке активной и реактивной мощности электростанций.

Оптимизационный расчет прошел успешно

Таблица 18. Загрузка станций после оптимизации ПК LinCorWin

Электростанция	Р, МВт	Q, МВар
ГЭС	909.8	-192,5
ГРЭС	724,5	265,8
ТЭЦ-1	427,4	91,5
ТЭЦ-2	594,8	39,4

Таблица 19. Загрузка контролируемых сечений

Наименование сечения	МДП, МВт	Переток мощности. МВт
Сеч-1	1600	679
Сеч-2	1100	709

Анализ возможности вывода в ремонт электросетевого оборудования.

1). Рассмотрим режим энергосистемы при выводе в ремонт ЛЭП 1-9

Рис. 6 Расчетная схема с отключенной ЛЭП 1-9

Таблица 20, 21 Токовая загрузка ЛЭП и Тр

Оптимизационный расчет неуспешен. Для выполнения оптимизационного расчета необходимо ввести ограничение нагрузки в узле 9 на 20 МВт и в узле 11 на 170 МВт.

Таблица 22, 23 Токовая загрузка ЛЭП и Тр

Таблица 14. Загрузка станций после оптимизации ПК LinCorWin

Электростанция	Р, МВт	Q, МВар
ГЭС	759	-199,5
ГРЭС	767,4	271,9
ТЭЦ-1	333,4	104,3
ТЭЦ-2	596,3	21,4

Таблица 15. Загрузка контролируемых сечений

Наименование сечения	МДП, МВт	Переток мощности. МВт
Сеч-1	1600	758
Сеч-2	1100	738

1). Рассмотрим режим энергосистемы при выводе в ремонт 1-го из АТ 500/220 кВ ТЭЦ 1 и ВЛ500 кВ 3 – 13.

Рис. 7 Расчетная схема с выведенными в ремонт 1-го из АТ 500/220 кВ ТЭЦ 1 и ВЛ 220 кВ3 – 13.

Оптимизационный расчет можно считать успешным, в таблицах 14-17 представлены результаты расчета.

Таблица 24. Загрузка станций после оптимизации ПК LinCorWin

Электростанция	Р, МВт	Q, МВар
ГЭС	835,3	-121,2
ГРЭС	887,8	216,2
ТЭЦ-1	360,1	113,9
ТЭЦ-2	572,7	34,4

Таблица 25. Загрузка контролируемых сечений

Наименование сечения	МДП, МВт	Переток мощности. МВт
Сеч-1	1600	581
Сеч-2	1100	709

Таблицы 26, 27. Токовая загрузка ЛЭП и Тр-ров