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1、本科生课程设计（论文） 辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 电力系统自动化电力系统自动化 课程设计（论文）课程设计（论文） 题目：题目： 利用调相机实现电力系统电压调整（利用调相机实现电力系统电压调整（1） 院（系）：院（系）： 电气工程学院电气工程学院 专业班级：专业班级： 电气电气 学学 号：号： 11031103 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： （签字） 起止时间：起止时间：2013.12.262013.12.262014.01.112014.01.11 本科生课程设计（论文） 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室： 电气工程及
2、其自动化 本科生课程设计（论文） 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号学生姓名专业班级 课程设计 题目 利用调相机实现电力系统电压调整（1） 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，cosN=0.8，UN=10.5KV，Xd=Xq=1.7； 2 变压器 T1：SN=300MVA,Uk%=12,Pk=1.5MW,I0%=3,P0=0.8MW,变比 K1=24281.25%/10.5KV. 3 变压器 T2：SN=300MVA,Uk%=15,Pk=1.5MW,I0%=3,P0=0.8MW,变比 K2=22081.25%/11
3、KV. 4 每回线路:L=250KM,X1=0.42/KM, R=0.07/KM, b1=2.810-6S/KM. 5 末端最大负荷: S=250MVA.最小负荷: S=120MVA. 功率因数均为 0.8。 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 240KV，变电所 10KV 母线电压在 9.6KV 到 10.8KV 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
4、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 T1 T2 本科生课程设计（论文） 摘 要 我国电力系统的整体现状比较好，但电力需求也越来越大，
5、随着我国电力系 统的逐步发展，规模的日益扩大和网络的复杂性对我国的电力系统建设和控制提 出了更为严格的要求，电源建设的告诉发展是其中一个方面，更为重要的是，用 户对电压质量要求的提高等因素也要求对现有的电力系统进行改进和完善。 对于电力系统自动化电压的调整，采用调相机的调整电压的方法，进行了调 压原理的学习，系统等值电路的计算，同时对于系统各个节点的电压进行计算， 还进行 CPU 控制的研究，然后确定调相机型号，能够实时的进行控制，然后进结 果分析，确定调相机能够满足电力系统要求。 利用调相机进行电压的调整可以进行实时的控制，因此可以根据具体负荷的 大小进行适当的补偿，其在投入电力系统后，有时
6、可以在极端情况下对电力网进 行无功功率的补偿。可以为电力系统的功率的最优传输进行适当的调整。而且利 用单片机控制，可以根据实际的情况可以很方便的进行控制的修改。次调相机在 系统进行补偿后可以很好满足了负荷端对电压的要求。 关键词：调相机；电压；无功功率；调整；CPU 本科生课程设计（论文） 目 录 第 1 章 绪论 1 1.1 电力系统电压调整概况 .1 1.2 本文主要内容 .1 第 2 章 安装调相机补偿前系统电压计算 2 2.1 等值电路 .2 2.2 参数计算 .2 2.3 电压计算 .3 第 3 章 安装调相机补偿后的电压计算 6 3.1 安装调相机的电压调整原理与方法 .6 3.2
7、 补偿容量的计算 .6 3.3 调相机的选择 10 第 4 章 控制系统设计 .11 4.1 输入通道设计 11 4.2 输出通道设计 11 4.3 最小系统设计 12 4.4 软件设计 13 第 5 章 课程设计总结 .16 参考文献 17 本科生课程设计（论文） 1 绪论 电力系统电压调整概况 电压调整是电力系统调节的一个重要组成部分。无功功率是电力系统中的一 个重要的概念。有网络结构与参数确定的情况下，电压损耗与输送的无功功率有 关，如果输送无功功率过多，则线路电压损耗可能超过最大允许值，从而引起用 户端电压偏低。无功功率在电力系统运行中的冗余或者缺乏都对电力系统有极大 的影响，甚至造成
8、电力系统电压的崩溃。所以，无功功率平衡对系统电压质量的 重要保证。电力系统的无功功率的调节是电压调整的一个非常重要的方面。其中 无功功率电源有同步发电机，同步调相机及同步电动机，并联电容器，精致武功 功率补偿器等。随着电力电子器件的发展人们能够用于调节电压的方法越来越多， 从而系统能够运行的可靠性更高、实用性更好。 本文主要内容 电力系统电压调整方式有很多种。比如，调整发电机、调相机、并联电容器、 并联电抗器等设备。本文主要对于调相机的研究，其中要进行电力系统等值电路 的计算以及电力系统各个元件的参数进行计算，采用符合端装设调相机，根据系 统负荷的参数情况来确定调相机的型号和容量。同时进行 C
9、PU 的控制从而实现系 统输入通道设计、输出通道设计以及最小系统结构图的设计。通过实践验证系统 并顺利通过后，进行系统比较进行分析，最后确定自己的所选设备是否满足标准。 本科生课程设计（论文） 2 安装调相机补偿前系统电压计算 等值电路 根据题目所给的电力系统图，可以得到等值电路图（图 2.1） 。 图 2.1 电力系统等值电路图 参数计算 对于发电机： 其他元件的参数，对于变压器归算到高压侧： 对于变压器： 1 T S V SI B S V P G S VV X S VP R N N T N T N NX T N NK T 4 22 0 1 5 22 0 1 2 2 1 2 2 2 2 1
10、1054 . 1 242100 3003 100 % 1037 . 1 242 8 . 0 42.23 300100 24212 100 % 97 . 0 300 2425 . 1 6 . 0 300 5 .10 7 . 1 5 . 10 2 G N X KVU Un XT2XGXL 1K XT1 GT2BlBT1 RT1RLRT2 GT1-jBT2 Bl SLD12345 本科生课程设计（论文） 3 对于变压器： 2 T 对于输电线路： 电压计算 根据所学的知识采用最好的方法是潮流法潮流法，从末端的功率推算到起始端末端的功率推算到起始端的的 功率，在利用起始端的已知电压再潮流到各个节点的电压
11、各个节点的电压。 由于我们只知道末端负荷的最大最小功率因此我们采用其的平均功率为此次 潮流计算的末端功率输送。负荷的功率因数为 0.85，所以 两台变压器运行时，它们的励磁功率为： 由于线路电压未知，可以用线路的额点电压计算线路产生的充电功率，并将 其分成两个部分，变得 S V SI B S V P G S VV X S VP R N N T N T N NX T N NK T 4 22 0 2 5 22 0 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1086.1 220100 3003 100 % 1065.1 220 8.0 36.19 300100 22012 100 % 81.0 300 2
12、205.1 SLbB RLR LXX l l l 36 1 1 104 . 1250108 . 222 75 . 8 07 . 0 250 2 1 2 1 5 . 5242 . 0 250 2 1 2 1 MVAjQjPS MVAjQjPS TTT TTT ) 5 . 138 . 0( ) 5 . 138 . 0( 22 11 66.402201068. 1 2 1 2 1 232 jjVjBQ NlB 45.9725.157 2 maxmin j SS SAV 69.131 5 . 21285 . 0 125085 . 0 250 21.6310285 . 0 112085 . 0 120
13、2 max 2 min jjS jjS 本科生课程设计（论文） 4 末端的功率传送到节点 4 的变压器损耗 节点 4 的总负荷 线路的损耗 得到节点 3 的功率 节点 3 到节点 2 的变压器损耗 同样变压器 1 的励磁功率也看做节点 2 的负荷功率，节点 2 的功率 由于发电机的电压额定，发电机出口的电压为 10.5KV，所以节点 2 的电压 从节点 2 到节点 3 的传输功率 根据电压降落的公式 得 AMVAMVjST j3.16)+ 0.18()13.1636 . 0 ( 220 45.9725.157 2 22 2 45.7323.158 66.4045.9725.157 5 . 13
14、8 . 016 . 3 18 . 0 4 24 jS jjjjQSSSS BAVTT j5.85+ 4.52) 5 . 5275 . 8 ( 220 45.7323.158 2 22 jSl 64.3875.16285 . 5 52. 445.7323.15866.40 43 jjjjSSQS lB AMVAMVjST j0.60)+0.44()36.1981 . 0 ( 220 64.3875.162 2 22 1 74.5299.163 5 . 138 . 064.3875.16260 . 0 44 . 0 312 jjjjSSSS TT KV K U U N 242 242 5 . 10
15、 5 . 10 1 2 24.3919.163 5 . 138 . 074.5299.163 223 jjjSSS T 2 1 2 112 1 11 1 1 11 1 )()(VVVV V RQXP V V XQRP V KVUUUU KVU KVU 66.238)()( 88.12 242 81 . 0 24.3936.1919.163 69 . 3 242 36.1924.3981 . 0 19.163 2 23 2 2323 23 23 本科生课程设计（论文） 5 变压器的功率损耗 节点 3 线路充电功率 节点 3 到节点 4 的传输功率 可节点 4 的电压 线路的功率损耗 节点 4 的线路等效的充电功率 则由节点 4 流到节点 5 的功率 此时变压器的损耗 损耗后的电压 则末端电压 85.4766.2381068 . 1 2 1 23 1 jjQB
