第一章 绪论

　　1.1 地区电网规划设计的研究背景

　　随着社会的发展和人民生活水平的提高，一个地区对电力的需求不断增长。而原来的电网存在很多的问题，比如不能良好的解决电力供需矛盾、电力损耗较大等。

　　2009年5月21日，国家电网公司在“特高压输电技术国际会议”上提出了名为“坚强智能电网”的发展规划。坚强智能电网，是一个坚强可靠、经济高效、清洁环保、友好互动、透明开放的现代电网。电网规划是建设坚强智能电网的基础，其合理性直接决定着我国智能电网的建设目标能否实现，以应对当前经济、能源危机等问题对我国电力发展带来的严峻挑战。因此，电网规划与优化近年来在国内外日益受到广泛的重视，成为工业界和学术界研究的热点。[1]

　　1.2 地区电网规划设计的研究目的和意义

　　电力工业直接关系到一个国家的国民经济和社会效益。社会的发展离不开能源的供应，而电力在终端能源中所占的比例逐年提高，所以电力的发展与社会的发展、人民日常生活密不可分。电网作为连接电厂和用户之间关键桥梁，电网的稳定性和可靠性就不言而喻，而电网的规划设计又是在电网建设中占据相当关键的一环，所以电网的规划设计必须予以重视，电网的合理规划，一方面可以解决电力的供需矛盾，提高电力系统的供电可靠性和安全性;另一方面，在满足电网稳定性安全性的情况下节约成本，提高经济效益和社会效益。

　　1.3 地区电网规划设计的国内外研究现状

　　从20世纪80年代中期开始的城市电网规划工作到近几年来力度较大的城乡电网改造，人们已经逐步意识到通过电网规划，寻求最佳电网投资决策和网络新建改造的重要意义。用电网规划来指导电网的建设发展，可以保证资金的有效利用和网络的长期最有发展;可以为电网的安全稳定运行及经营管理奠定基础;可以建立统一、开放的电力市场服务;也可以保证电网及电力工业的发展与国民经济的发展和城乡建设协调一致。同时，人们还认识到应该对电网规划问题进行研究，以期最大限度的提高规划质量，具有较大的现实意义和历史意义。【3】21世纪，电力工业在世界范围内得到大力的发展，电力在终端能源中所占的比例大幅提高。国内电力将进一步朝着大电网、超高压、远距离输电的方向发展，超高压、特高压、直流输电、智能电网等一大批先进的技术得到广泛的应用。

　　国外的电网规划根据自身的实际情况而侧重点不同。北美由于电力发展较早，自身经济状况良好，电力市场相对成熟，所以其电网规划的侧重点是电网可靠性和稳定性。南美地区的电网规划是在电网可靠性和稳定性的基础上，侧重电网线路工程队环境和社会的影响。欧洲地区电网规划特点就是跨度小，输电线路短，所以在规划时就不是很强调电网的稳定性。

　　第二章 Power World Simulator软件介绍

　　2.1 Power World 软件介绍

　　Power World是一个面向对象的电力系统大型可视化分析和计算程序，其设计特点是用户界面友好以及优异的交互性能。V11.0版的Power World集电力系统潮流计算、灵敏度分析、静态安全分析、短路电流计算、最优潮流、无功优化等多种庞大复杂功能于一体，并利用数据挖掘技术实现强大丰富的三维可视化显示技术。[3]

　　2.2 Power World软件主要功能面板

　　2.2.1 编辑面板

　　编辑面板(Edit)如图1-1，包括一些工程编辑工具。可剪切或复制单线图上的单个设备或元件并将它粘贴在图中。也可以通过选取操作或者矩形框对一组元件进行相同的操作。

　　图1-1

　　2.2.2 插入面板

　　插入面板(Insert)如图1-2，是用来在单线图中添加元件。元件包括有：节点、输电线、变压器、负荷、发电机、无功补偿设备以及地区、区域、饼图等提供测量、标注和显示信息的框件。这里也能显示文本框或者矩形等形状的显示框。

　　图1-2

　　2.2.3 格式面板

　　格式面板(Format)如图1-3，可改变模型中的字体、颜色、线型等。当然主要的是用于设定模型中元件参数的缺省值。

　　图1-3

　　2.2.4 选项/信息栏

　　选项/信息栏(Options)如图1-4，用于查阅模型中的有关信息和设置选项，可以设置仿真和求解的选项、定义过滤显示、进行潮流计算等。

　　图1-4

　　2.2.5 工具栏

　　工具栏(Tools)如图1-5，是用来提供母线运行信息、全网潮流、指定母线潮流信息的按钮。并且可以用此来进行容量ATC计算、短路电流计算、网损计算、功率传输分布因子计算等高级功能。

　　图1-5

　　2.2.6 其他工具

　　除了上述各功能，Power World软件还提供负荷预测可视化、用户自定义界面、母线颜色选择、饼图和线路颜色的对应等功能。

　　2.3 电力系统建模

　　2.3.1 电力系统单线图

　　对于一个电力系统分析前，都要对其进行建模。基于Power World软件来说，可以通过创建单线图来建模，并且可以再建模的同时设置元件的参数。

　　创建模型：点击File-New Case，创建一个新的模型。

　　添加节点/母线：从Insert栏中选择节点(Bus)，在模型的合适位置单击，则弹出节点的对话框，设置节点的有关参数，再点击确定(OK)，这时节点添加完毕。如图1-6。

　　图1-6添加节点/母线元件

　　添加发电机元件：从Insert栏中选择发电机(Generator),在模型中与该发电机相连的母线处单击左键，则弹出发电机的对话框，设置发电机的有关参数，再点击确定(OK)，这时发电机添加完毕。如图1-7。

　　图1-7 添加发电机元件

　　添加传输线(Transmission Line):从Insert栏中选择传输线(Transmission Line),在模型中选择将要连接的两个元件，单击左键，则弹出传输线的对话框，设置传输线的有关参数，再点击确定(OK)，这时传输线添加完毕。

　　2.3.2 仿真环境

　　按上述方法逐个将系统中的各元件正确添加，并输入相关的参数，则完成了系统单线图模型的绘制。这时就可以进行模型的仿真了。从主菜单上选择Run Mode，在工具栏中选择Simulation-Solve and Animate，这时系统模型开始运行。如图1-8。

　　图1-8

　　第三章 确定初步方案

　　3.1 原始资料

　　某地区的电力原始资料如表3-1所示。

发电厂	类型	总装机容量（MW）	单机容量（MW）	台数	机端电压（KV）	功率因数
G	火电	600	200	3	15.8	0.85

　　表3-1发电厂装机情况

　　3.2 初步方案确定

　　电力系统的接线方式可分为无备用和有备用两类。

　　无备用接线的主要优点在于简单，经济，运行方便，主要缺点是供电可靠性差。因此，这种接线不适用于一级负荷占很大比重的场合。但在一级负荷的比重不大，并可为这些负荷单独设置备用电源时，仍可采用这种接线。这种接线之所以适用于二级负荷是由于架空电力线路已广泛采用自动重合闸装置，而自动重合闸的成功率相当高。

　　有备用接线中，双回路的放射式，干线式，链式网络优点在于供电可靠性和电压质量高，缺点是可能不够经济。因双回路放射式接线对每一负荷都以两回路供电，每回路分担的负荷不大，而在较高电压级网络中，往往由于避免发生电晕等原因，不得不选用大于这些负荷所需的导线截面积，以致浪费有色金属。干线式或链式接线所需的断路器等高压电器很多。有备用接线中的环式接线有与上列接线方式相同的供电可靠性，但却较它们经济，缺点为运行调度较复杂，且故障时的电压质量差。有备用接线中的两端供电网络最常见，但采用这种接线的先决条件是必须有两个或两个以上独立电源，而且它们与各负荷点的相对位置又决定了采用这种接线的合理性。

　　根据原始资料的地理位置图，设计初步方案如下表：

序号	方案	断路器数	导线长
1

　　上述五个方案都是有备用接线的方式，这是从电网供电的可靠性与安全性出发考虑的。当网络中一条线路因为发生故障或者检修而断开时，该节点不会因此而断电。其中方案1、方案3为环网，方案2中既存在环网也有双回线路，方案4、方案5为双回线路。

　　3.3 电压等级的确定

　　查阅相关设计手册，选择合适的电压。根据表1-1来确定电压等级：

额定电压（KV）	输送功率（KW）	输送距离（KM）		额定电压（KV）	输送功率（KW）	输送距离（KM）
3	100～1000	1～3		60	3500～30000	30～100
6	100～1200	4～15		110	10000～50000	50～150
10	200～2000	6～20		220	100000～500000	100～300
35	2000～10000	20～50		500	800000～2000000	400～1000

　　表1-1 传输功率与电压等级关系

　　根据方案1的输送功率和各节点之间的距离去确定每个方案的电压等级，如表1-2。

节点	功率（MW）	距离(KM)	节点	功率（MW）	距离(KM)
1-2	255	90	2-3		120
1-3	275	100	1-5		120
3-4	135	140	1-4		110
4-5	105	100
5-2	135	120

　　表1-2 确定电网电压等级

　　3.4 方案初步比较的指标

　　3.4.1线路长度(公里)

　　线路长度反映架设线路的直接费用，对全网建设投资的多少起很大作用。考虑到架线地区地形起伏等因素，单回线路长度应在架设线路的广、站间直线距离的基础上增加(5-20)%的弯曲度。这里对各种方案的架空线路的长度统一增加10%的弯曲度。

　　方案1的全网总线路长度约为622Km;

　　方案2的全网总线路长度约为699Km;

　　方案3的全网总线路长度约为754Km;

　　方案4的全网总线路长度约为935Km;

　　方案5的全网总线路长度约为990Km;

　　3.4.2 路径长度(公里)

　　它反映架设线路的间接费用，路径长度为架设线路的厂、站间直线距离再增加(5-20)%的弯曲度。这里对有双回线路的线路统一再增加10%的弯曲度。当全网均为单回线路时，路径长度与线路长度相等。

　　方案1的全网总线路长度约为622Km;

　　方案2的全网总线路长度约为958Km;

　　方案3的全网总线路长度约为754Km;

　　方案4的全网总线路长度约为1020Km;

　　方案5的全网总线路长度约为1080Km;