电力设计范文

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关键词：

电力工程；电力系统；规划设计

21世纪以来，我国经济不断高速发展，这离不开电能的基础作用，随着人们的生活水平提高，电能不仅是工业基础建设的基本条件，也是人们日常生活的必需品。电力系统规划设计是整个电力工程设计的基础环节，关系着电力工程的正常运行。电力系统规划设计是有效利用电能的指导方针，关系着我国经济发展，对我国综合国力的提升有着重要影响。

一、电力系统规划设计的基本内容

（一）电力系统规划设计的设计原则

合理的电力系统规划设计离不开设计原则的指引，电力系统规划设计原则可以简单地归纳成以下的3个方面。第一，对于大型的电力系统规划设计，设计要从大局考虑，严格按照电力系统规划设计自身的周期性设计，保证设计方案完善。第二，安全性是整个电力系统规划设计的首要保证，没有安全性，整个电力系统规划设计就没有意义。第三，电力系统规划设计中的成本控制是设计师要重点考虑的，需要根据不同的情况设计出最佳的解决方案。

（二）单项电力工程系统规划设计主要内容

电力系统规划设计对单项电力工程设计具有重大的指导意义，依据时间的长短可以将其分为长期的电力系统发展规划和中期电力系统发展设计。单项电力工程规划设计的主要内容可以概括为以下的几个方面。

1.预测和分析

电力负荷电力负荷的分析预测是整个电力规划设计的基础性工作，一般的电力规划设计要求进行中短期负荷预测，时间在10年以内。例如已知一个地区的基础负荷为23MW，按照当年的负荷增长率计算，目前可供选择的主变容量及台数的配置方案见表1。利用MATLAB计算可得LCC费用如下所示，根据实际情况选择最佳的方案，见表2。

2.电源规划

电源规划是通过对周边以建和拟建工程的统计分析，规划出电源的处理策略，保证各个用户安全用电。电力电源可以分为统调电源和地方电源两个类型，各大类型的发电厂是统调电源，一般归电网统一调度。企业的自备发电机和小型的水电站属于地方电源。两种类型的电源在不同的水文期有不同的调度策略，不同的处理情况，随着新建的电源机组不断地投入使用，电源的统计分析就变得十分必要，这也是电源分析的意义。例如，江西省某城镇的两个系统电源扩展规划如下所述：该城镇要求容量为100MV和容量为150MV的机组λ=2次/年，r=87.6小时/次，容量为50MV的剧组λ=2次/年，r=87.6小时/次。第一种方案平均投资为每千瓦10000元，每年的机组平均运行费用为300元。第二种方案为9000元和320元。现已规划期30年，停电损失为10元/kWh，贴现率为10%计算。第一种方案的总投资金额为5.6×105万元，运行维修费用为1.63×105万元，停电损失费用为1.66×104万元，总体投资金额为7.96×105万元。第二种方案的总投资金额为4.95×105万元，运行维修费用为1.74×105万元，停电损失费用为2.46×104万元，总体投资金额为7.92×105万元，故方案2为最佳方案。

3.电力电量平衡

电力电量平衡是通过电力负荷预测和电源出力分析，对所在区域的供电项目进行电力电量平衡计算，保证各个项目合理用电，这是整个电力规划设计的约束条件。首先根据负荷预测得到各水平年的系统最大负荷，计算出电力电量盈亏、出电力系统所需要的发电总量、变电设备的容量。

4.接入系统方案

在分析当地情况后，设计师需要依据原有的负荷分布、网络特点和电网发展规划确定项目接入系统比较方案，说明项目工程在整个电力系统中的重要地位和意义，并等待政府部门的审批意见。在制定接入系统方案时，不仅要考虑建设距离、节约用地、电网新技术和节能降耗，还要依据该地区投产年的电网结构、供电电压和运行方式确定项目工程各方案的规模和布局结构。

5.地按期计算是电力规划设计最重要的部分，主要包括潮流计算、短路计算、稳定计算和无功补偿计算4部分

潮流计算可以得出各网络元件电力损耗、电网各节点电压和电力潮流的分布情况，这是分析各接入系统合理性、可靠性的举出。短路计算保证了熔体的额定电流和整定值，便于在故障情况下迅速地切断短路电流，尽可能地减少损失。稳定计算包括电压稳定计算、频率稳定计算和系统暂态稳定计算，设计人员通过这些计算的具体数值提出相应的保障措施和稳定策略无功补偿计算为电力网络中的感性负荷提供无功功率，以降低网络元件的电能损耗。

6.方案比较和系统专业提资

在完成上述内容后，要对所有的项目接入方案在安全性、实时性和经济性等方面进行比较，选出其中最佳的接入方案。合理的接入方案基本规定了建设规模和投产时间，这为其他专业设计提供了设计依据和数据支撑。以1999年江西省某一地区发电厂的退役决策为例来说明电力系统规划设计中方案比较，该地区的全部负荷由60kV辐射式输电线路供电，地区总负荷为54MW，电源主要来自与系统相连的GLD变电站，此外有50MW的发电机组容量的本地发电厂作为备用电源，由于发电机的运行年限已经到达最后的寿命终止年限。其中的一台涡轮机已经失效，实际的容量为25MW，该机动组还有启动失败的记录，因此，电力公司需要比较机组完全退役，修复改造恢复到50MW和维持现有容量只进行常规修复3种方案的利弊。通过计算可以发现，据实践经验来看，50MW的燃气轮机的平均有效强迫停运概率为12.2%，平均修复时间为56.04h。如果只对该地区机组进行常规维修，使其维持在25MW的容量，假设机组不会进一步恶化，机组的平均有效强迫停运概率为23.38%，平均修复时间为为181.81小时。从投资成本来看，发电机组退役和保持原来状况不会产生费用，修复发电机组西药追加120万元，退役方案需要支出45万元的拆除费用。估计机组修复方案和常规修复方案的运行成本和风险损失费用。机组修复的风险损失为每年6.0万元，维持现有状况的风险损失为每年13.0万元。机组退役方案的总费用为206.44万元，机组修复方案的总费用为304.16万元，机组维持不变方案的总费用为260.22万元。

二、电力系统规划设计的工作经验

我国不断壮大的电力系统要求更加专业的电力系统规划设计为其服务，在中小规模电力设计单位开展电力系统面临着新的挑战。在实际工作中总结很多有效经验，主要在准备阶段和开展工作阶段两个方面。针对新项目要注意收集最新负荷情况。总之，完备的数据库是开展各项工作的基础，需要不断地添加更新。

三、结语

我国的电力工程已经向大电网、高电压的方向不断发展，这对电力系统规划设计提出了更高的要求，本文简单地总结了电力系统设计的主要内容和一些实践经验，但是电力系统规划设计还需我们不断的完善发展，才能保证国家的电力供应。

参考文献：

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关键词：

电力系统规划设计；电力工程设计；应用

0前言

随着电力系统的不断发展，在电力工程设计中，其设计的主要原则就是要保证电力系统正常稳定运行，因此，为了使电力工程设计得到长期稳定地发展，就要在设计过程中应用电力系统规划设计，并且对电力系统规划设计进行总结，从而使电力工程设计得到进一步提高。

1电力系统规划设计在电力工程设计中的应用

在电力系统规划设计中，可以将其分为中期和长期的发展规划设计，电力系统规划设计对电力工程设计具有重要的指导意义，同时也是工程设计论证的主要依据，在单项电力工程设计中，电力系统规划设计主要有：电力负荷预测和特性分析；电源的规划情况和出力分析；通过负荷预测和电源规划，进行电力电量平衡；接入电网系统方案；对方案进行电气计算；分析计算结果，进行方案比较；提供系统专业资料。

1.1电力负荷预测和特性分析

在电力系统规划设计中，其设计的基础是对电力工程就近的片区，进行电力负荷预测和特性分析。在实际的电力负荷预测中，针对十年之内的电力系统，要进行中短期电力负荷预测。在中短期电力负荷预测中，通过国民经济的发展和运行进行的，同时需要对往年的经济数据进行了解，基于此，通过社会经济发展，进而对中短期附近的区域的最大负荷逐年进行负荷预测。在一些已建或在建的大项目的基本情况，对其电力负荷的特性要进行分析，并且，要看该项目对电网供电是否具有影响。在实际的负荷预测中，具有很多的方法。在预测中有传统的方法也有新方法。对于一些输送量大的电力线路、容量大的发电机组、枢纽变电站等重要的电力工程，在电力负荷预测中，要使用多样性的预测方法，对其电力负荷的增长和发展进行具体分析研究[1]。

1.2电源的规划情况和出力分析

电力系统规划设计的主要内容就是电源的规划情况。那么，电力电源主要可以分为：地方电源和统调电源。地方电源主要包括企业自备发电机组和小型水电站。统调电源是各类大型的发电站。每种不同电源的出力情况都不一样，就要对其进行具体地分析，进而使接下来的工作得到顺利进行[2]。

1.3通过负荷预测和电源规划，进行电力电量平衡

通过以上的电力负荷预测和电源规划，进行电力电量平衡。在电力系统规划设计中电力电量平衡主要具有约束作用。在实际的电力电量平衡中，主要根据电力负荷预测从而确定电力系统每年平均的最大负荷，同时还要根据不同电源的出力分析，得出具体的电力电量，进而可以确定电力系统需要的设备容量。

1.4接入电网系统方案

在接入电网系统方案中，要根据原有的电网、负荷、网络等情况，通过电网的发展和规划，进而提出比较方案。在实际的接入系统方案中，要进行综合考虑，从电网技术、节能降耗到节约用地都需要进行全面的考虑，同时要远近结合。

1.5对方案进行电气计算

对方案要进行电气计算，电气计算主要包括：无功补偿计算、短路电流计算、稳定计算以及潮流计算。首先，在潮流计算中，主要对电力网络的电压和功率，进行详细地计算。潮流计算的主要作用在于能够为稳定计算和继电保护提供有利地依据。潮流计算能够确定系统的运行，检查其元件可否达到运行条件。潮流计算是整个电力系统设计中最为基本的。也是比较方案最直观的方式，根据潮流计算能够掌握多方面的情况，能够对各个接入系统方案进行具体地分析。在稳定计算中，主要对电力系统中可能出现的故障进行设想计算，进而保证了电力系统的稳定性。稳定计算要在潮流计算的基础上进行。那么，在短路电流计算中，主要对给定网架的电气元件，由于产生故障而形成的不正常电流值，进行验算。对工程接入系统的各种短路电流进行计算。通过短路电流计算，能够为熔体的额定电流及继电保护整定值提供有效地选择依据，进而使电路发生故障时能及时地切断短路电流。有效地降低了短路故障形成的损失。在无功补偿计算中，可以对电力网络的感性负荷提供无功功率，进而使网络元件因传输无功功率形成的电能耗损得到减少[3]。

1.6分析计算结果，进行方案比较

对各个计算结果进行分析，同时对项目接入进行方案比较。对项目接入方案要进行全面分析，从发展的经济性和适应性到安全可靠性进行具体分析，从而进行方案比较，选出最佳方案。1.7提供系统专业资料通过对系统设计和电气计算，选择出最佳系统方案，确定项目具体的建设时间和规模，为电力工程设计提供有效地依据。

2电力系统规划设计总结

在电力系统的发展中，随着电网规模的逐步扩大、电网电压的升高。电源装机总容量的提高，从而使其进入了全新的发展时期。在电力工程的设计中，电力系统的专业设计以及论证，对电力工程设计具有重要的指导意义，目前，对于中小规模的电力设计单位，电力系统规划设计工作的开展已经成为重要的问题。因此，为了使问题得到有效解决，就要在电力系统的规划设计中做好充分地准备，进而设计工作得到顺利开展。

3总结

电力资源不仅是人们日常生活中不可或缺的重要部分，同时在各个领域的发展中也得到了广泛地应用，因此，为了使社会经济的发展得到有效地保障，就要全面提高电力工程设计，从而使电力系统为社会发展提供有利地基础条件，因此，电力系统规划设计在电力工程设计中的应用具有重要意义。

参考文献：

[1]王轩,程沛沛,田野,刘进明.电力系统规划设计在电力工程设计中的应用[J].机电产品开发与创新,2014(06):26-28.

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准备建设项目所在区域内电网中电源规划情况统计及出力情况分析，是论证单项电力工程项目建设必要性的重要依据。电力电源可以分为统调电源和地方电源，统调电源是指由电网调度统一调度的电力电源，比如各类大型发电厂等；地方电源主要包括各类小型水电站和企业自备发电机组等。电源在不同的水文期出力会有所变化，新建的电源机组也会随着逐步投产而使各电源的出力情况发生改变，因此针对这些电源要进行详细的分析统计，以对下一步的工作开展打好基础。

1.2电力电量平衡

电力电量平衡是指以以上两项内容所得出的结论为依据，对项目附近区域内实施电力电量平衡计算，并将计算结果作为确定电力工程布局和规模的依据，电力电量平衡是电力工程规划的约束条件。具体计算是要以负荷预测的结果为依据，确定各水平年的系统负荷上限，并结合电力电源规划情况和出力分析结果，掌握电力电量盈亏情况，最终得到电力系统所需的发电、变电设备容量。

1.3接入系统方案

在对近区原有电网负荷分布和发展规划分析的基础上，为拟建项目在电力系统中所起的作用作出准确的定位，以此为依据提出接入系统方案，在此过程中要关注电网新技术的引入和坚持“远近结合、节约用地、节能降耗”的原则。

1.4电气计算

电气计算主要包括潮流计算、稳定计算、短路电流计算和无功补偿计算等。潮流计算主要是对电力网中的功率和电压分布进行计算，通过潮流计算可以确定系统的运行方式，对各元件能够满足运行要求进行检查，并为系统继电保护和稳定计算提供依据和初值；稳定计算是指按要求对电力系统的可能出现的故障进行模拟计算和分析，以此来确定电力系统稳定问题的主要特征和稳定水平；短路电流计算主要是针对因发生故障而导致短路的情况下，给定的网架中电气元件上产生的异常电流值，该项点的计算为电气设备选型提供可靠的依据；无功补偿计算是针对电网中运行的感性负载进行的分析和计算，该计算为有效消除谐波污染、减少电能消耗和净化电网提供了基础数据。

1.5方案优选

方案的优选要以以上各项分析或计算的结果为依据，从安全可靠性、发展的适应性和经济运行能力等方面入手进行分析和考虑，从而对各方面做出全面客观的评价，对其进一步优选并确定一个最佳方案予以推荐。

2经验和方法

在单项电力工程设计过程中，怎么样合理的开展电力系统规划设计，以及对专业系统设计进行相关的论证已成为中小规模电力设计部门面对的新课题。

2.1准备阶段

在系统规划设计开始前，首先应该收集所在区域内有关电力系统现状的材料，弄清楚大网区的基本情况和特点，并对这些资料分析、整理；对已投运的变电站线路以及统调电源的相关资料进行收集并录入到数据库中，使其作为电网网架的基础数据；尽可能查清近区最新的电力规划情况和掌握其发展趋势，并将相关数据录入数据库中使其形成各规划水平年的网架基础数据。

2.2开展工作

规划工作开始后，要持续关注电力系统的新变化，收集和分析各地区负荷情况及特点，摸清网内各类电力设备的分布情况及参数，并对数据库进行实时更新，为系统设计准备好数据资料；针对新工程，要对当地负荷情况进行收集并对当地和周边的电力系统资料及时更新，并以这些数据资料为依据进行电气计算，配合项目工程的设计工作。

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中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）18-0036-02

温、湿度控制广泛应用于人们的生产和生活中，人们使用温度计、湿度计来采集温度和湿度，通过人工操作加热、加湿、通风和降温设备来控制温湿度，这样不但控制精度低、实时性差，而且操作人员的劳动强度大。即使有些用户采用半导体二极管做温湿度传感器，但由于其交换性差，效果也不理想。在某些行业中对温湿度的要求较高，特别是在大型的电力系统中，由于温度过高或过低引起的元器件失效或由于环境湿度过高而引起的漏电事故时有发生，对电力系统的可靠运行造成非常大的影响，甚至危及到电力系统局部及操作人员的安全。为了避免这些故障，需要在配电柜柜体内安装控温、除湿设备。由于采用了新型单片机对温湿度进行控制，所以特别适用于对温湿度控制要求较高的继电保护柜、仪表箱、计量柜等设备。通过加热去湿使其干燥获得一个独立的温湿度可以自动控制的恒温恒湿空间。

一、系统硬件平台

本系统以89C系列单片机为核心，将采集到的信号送给温度传感器、通过HS系列湿度传感器对所接收到的温度、湿度等信号进行采集，送到89C系列单片机系统中对数据进行分析处理，通过单片机系统的外设对获取的信号进行显示、控制，这样就将采样到的非电信号转化为电信号加以实现，从而解决了对温湿度的电气控制方案。本系统的工作原理是当配电柜内的温度低于系统中所设定值的最低值或设备内部的环境湿度大于系统所设定的最高值候，单片机将输出低电平，这是系统会自动启动加热系统使电加热元件开始升温工作，对设备内部进行温度升高，干燥环境；当配电柜内的环境温度高于系统所设的最高值或测试到空间湿度小于系统的最小值候，系统电路将输出高电平，对加热电路控制，停止加热；当工作环境温度值超过通过循环风来降低工作温度的上限设定值时，系统处理器会输出低电平，促使风扇工作的控制电路开始工作，排风散热降温；当设备内部温度值小于排风降温设定得最低值时，微处理器将输出高电平，停止风扇工作。对环境的温、湿度可以得到有效的控制。以89C系列为核心的温湿度控制系统主要由如下几部分组成：输入电路，数据转换电路，警示及加热控制电路和排风控制电路，还有一些外设电路构成。该控制系统以微处理器为控制器中心，采用数字PID算法，经过详细核算、调试确定出参数KP、KI及KD的数值，达到满意的控制效果从而构成一个循环的控制系统。提高环境温、湿度的控制精度，达到用电单位所提出的精度要求。

二、各模块组成

信号采集模块由温度检测电路和湿度检测电路组成。温度检测电路，在此系统中，由一个高性能的双运算放大器、r1、r2、r3组成比例运算，且输入信号从运算放大器的反相输入端输入；则它是一个反向比例运算放大电路。采集到的信号Ui经输入端电阻r1送到反相输入端；而同相输入端通过电阻r2接“地”。经过AD590的输入信号经双运算放大器进行IV转换后可得到电压输出，输出的电压Uout为100mV℃，最后由模数转换电路的通道CH0送给微处理器。测温传感器采用AD系列，它是集成温度传感器，其电源电压为4～30V，测温范围-55℃～+150℃。整个测温范围内精度可达±0.5℃，且线性度好，直接输出为电流（1?滋AK）由于采用了线性度良好的AD590进行温度测量，故测出的温度值不需要进行线性校正。湿度检测电路由湿敏传感器、多谐振荡器和单稳态触发器等组成，采用CV变换完成湿度检测。湿敏传感器采用电容式湿敏元件HS1101，这种元件有响应快、线性度和可靠性高、长时间工作稳定性好、长时间饱和下快速脱湿等特点。因而采用一般处理即可达到精度为±5％RH的要求。

外部电路由89C51扩展接口芯片8155来实现的6位LED显示和24键的键盘显示器接口电路。接口芯片8155也可用8255来代替。AT89C51外扩1片8155，8155的RAM地址为7E00H~7EFFH，IO地址为7F00H~7F05H。8155PA口为输出口，控制键盘列线的扫描，PA口同时又是6位共阴极LED显示器的位扫描口。PB口作为显示器的段码（字型码）口，8155H的PC口作为键盘的行线状态的输入口。

后向通道中光耦合双向晶闸管驱动器是一种单片机输出与双向晶闸管之间较理想的接口器件，它由输入和输出两部分组成，输入部分是一种一砷化镓发光二极管，该二极管杂5～15mA正向电流作用下发出足够迁都的红外光，触发输出部分，输出部分是一硅光敏双向晶闸管，在红外线的作用下可双向导通。在使用晶闸管的控制电路中，常常要求晶闸管在电源电压为零或刚过零时触发晶闸管，来减少晶闸管在导通时对电源的影响。这种触发方式称为过零触发。过零触发需要过零检测电路，有些光电耦合器内部含有过零检测电路，如MOC3061双向晶闸管触发电路。去湿干燥机采用我国新型的发热材料PTC半导体陶瓷加热，其加热部件下面配有微型风扇，使热气流均匀快速流畅，它可以根据端子箱的大小尺寸配定。其功率可在300～800W之间调节，与其配套的排风机可带走端子箱内的湿气。这套去湿干燥机，结构合理、高效、节能，其热效率超过9000，并且安全可靠无明火，不会引燃物体，其使用寿命比传统电热干燥元件高十几倍。

三、软件系统