【文章內容簡介】 正比。因此，當輸送功率一定時，提高輸電電壓就可減小電流，電網就會相應減少電能損失。(2)降低電壓，分配電能。電能經過升壓分配到用電地區(qū)后，用戶很難使用高電壓的電氣設備，因為高電壓的電氣設備從制造到運行維護都很困難，而且使用也不安全。因此，須經降壓變電站把電壓降低再分配到用戶。(3)集中電能，控制電力流向。一個電網多數(shù)由多個電源點提供電能，這些電能的集中必須通過樞紐升壓變電站來實現(xiàn)。在用電地區(qū)，根據(jù)負荷情況，再由降壓變電站來控制電力的流向。(4)調整電壓，提高電壓質量，滿足用戶的要求。通過變電站的變壓器調壓裝置和無功補償裝置，既可以使用戶得到穩(wěn)定的電壓，也可以提高線路的輸電功率[2]。 變電站的分類(1)樞紐變電站。樞紐變電站位于電力系統(tǒng)的樞紐點，匯集著電力系統(tǒng)中多個大電源和多回大容量的聯(lián)絡線，連接著電力系統(tǒng)的多個大電廠和大區(qū)域，這類變電站的電壓一般為330—500kv。(2)中間變電站。中間變電站的電壓等級多為220—330kv，高壓側與樞紐變電站連接，以穿越功率為主，在系統(tǒng)中起交換功率的作用或使高壓長距離輸電線路分段，它一般匯集2—3個電源，其中壓側一般是110—220kv，供給所在的多個地區(qū)用電并接入一些中小型電廠。這樣的變電站主要起中間環(huán)節(jié)作用。(3)地區(qū)變電站。地區(qū)變電站高壓側一般為110—220kv，低壓側一般為10—110kv，主要對地區(qū)用戶供電，所以這類變電站是一個地區(qū)或城市的主要變電站。(4)企業(yè)變電站。企業(yè)變電站是大中型企業(yè)的專用變電站，電壓等級為35—220kv，1—2回進線。(5)終端變電站。終端變電站位于配電線路的終端，接近負荷處，高壓側10—110kv引入線，經降壓后向用戶供電[3]。 變電站的結構形式(1)室外變電站。室外變電站除控制、直流電源等設備放在室內外，變壓器、隔離開關、斷路器等主要設備均布置在室外。這種變電站建筑面積小，建設費用低，電壓較高的電站一般采用室外布置。(2)室內變電站。室內變電站的主要設備均放置在室內，減少了總占地面積，但建筑費用較高，適宜市區(qū)居民密集地區(qū)，或位于海岸、鹽湖、化工廠及其它空氣污穢等級較高的地區(qū)。(3)地下變電站。在人口和工業(yè)高度密集的大城市， 由于城市用電量大，建筑物密集，將變電站設置在城市大建筑物、道路、公園的地下，可減少占地，隨著城市電網改造的發(fā)展，位于城區(qū)的變電站將更多地采取地下變電站。(4)箱式變電站。箱式變電站又稱預裝式變電站，是將變壓器、高壓開關、低壓電器設備及其相互連接和輔助設備緊湊組合，按主接線和元器件不同，以一定方式布置在一個或幾個密閉箱殼內。箱式變電站是由工廠設計和制造的，結構緊湊、占地少、可靠性高、安裝方便，廣泛應用于居民小區(qū)和公園等場所。箱式變電站一般容量不大，電壓等級一般為3—35kv。箱式變電站按裝設位置不同又可分為戶內和戶外兩種類型。(5)移動變電站。將變電設備裝在車輛上，以供臨時或短期用電場所的需要[3]。 變電站的發(fā)展趨勢隨著社會經濟的發(fā)展，對電能質量的要求的不斷提高，電網正在向智能化發(fā)展。作為其中的變電環(huán)節(jié)，智能變電站必將成為其發(fā)展的主要方向。智能變電站采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網實時自動控制、智能調節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。與常規(guī)站項目比起，智能變電站具有如下特點：(1)一次設備的數(shù)字化、智能化。傳統(tǒng)的電磁式互感器由電子式互感器取代，經合并單元后由光纖介質向外提供經數(shù)字化的一次電量信息；傳統(tǒng)的變壓器、斷路器等一次設備加裝智能組件，實現(xiàn)信號的數(shù)字式轉換與狀態(tài)監(jiān)測，控制命令的數(shù)字化接收與發(fā)送，達到一次設備智能化的要求。(2)二次設備的網絡化、數(shù)字化。由以太網通過GOOSE協(xié)議標準實現(xiàn)間隔層與過程層設備之間以及間隔層設備之間的信息共享與傳遞。如測量控制裝置、繼電保護裝置、故障錄波裝置、防誤閉鎖裝置、以及在線狀態(tài)檢測裝置等都是都采用高速網絡通信連接，并具備對外光纖網絡通信接口。與傳統(tǒng)變電站信息傳輸以電纜為媒介不同，智能化變電站二次信號傳輸是基于光纖以太網實現(xiàn)的，除直流電源之外，傳統(tǒng)的二次電纜全部由光纖或屏蔽網絡代替，通過網絡真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與資源共享。(3)變電站通信網絡和系統(tǒng)實現(xiàn)IEC61850標準統(tǒng)一化。因1EC61850標準的完整性、系統(tǒng)性、開放性，保證了數(shù)字化變電站內設備間具備互操作性的特征。(4)運行管理系統(tǒng)的自動化。在傳統(tǒng)綜自站已有的較大程度自動化特征的基礎上，數(shù)字化變電站在站內設備的互操作性，信號的光纖傳輸，基于IEC61850傳輸協(xié)議的網絡通信平臺信息共享等方面進一步體現(xiàn)了運行管理自動化的特點。綜合以上特點分析，智能變電站的建設與常規(guī)變電站不盡相同，一是新增了智能組件，在智能組件的配合下，傳統(tǒng)的一次設備具有了智能作用；二是智能變電站新型設備的應用，安裝形式將產生變化，如新型保護測控裝置之間的鏈接，由電纜鏈接轉為光纖連接，安裝時需加強對光纖的保護；三是變電站二次設備的調試形式發(fā)生大的變化，保護測控等二次設備輸入量采用數(shù)字化形式，相應的，數(shù)字繼電保護測試儀等新型測試儀器將大量采用[4]。第2章 負荷調查 負荷基本情況調研 現(xiàn)場勘查某縣所在地區(qū)位于河北南部，地區(qū)面積12439平方公里，年平均氣溫13℃，℃(1968年)，極端最低氣溫23℃(1981年)。，無霜期年平均為197天，平均年降水量520毫米，多集中在78月份。該地區(qū)地勢較為平坦，中南部最高點31米。其經濟開發(fā)區(qū)位于縣城西部，發(fā)展環(huán)境條件比較優(yōu)越，京廣、京九、京珠、青銀四大高速東西環(huán)抱，省級邢德路穿區(qū)而過，定魏、巨廣線在此交匯，交通便利。遠離市中心和其他縣市重化工產業(yè)區(qū)，村莊分布相對稀疏，最大限度的滿足開發(fā)區(qū)發(fā)展對建設用地的需要 負荷基本情況該地區(qū)過去經濟發(fā)展以農業(yè)為主, 生產各種農副產品和干鮮果品，經濟發(fā)展比較落后，用電負荷小，主要靠110kv線路供電，供電距離較遠。近年來，隨著地方經濟的發(fā)展，該地區(qū)的工業(yè)得到迅速發(fā)展：鋼鐵制造工業(yè)、冶金工業(yè)、新能源、新型建材等相繼建立，形成了該縣經濟開發(fā)區(qū)，有力帶動了當?shù)亟洕陌l(fā)展。用電負荷迅速增長，原有的供配電網存在的主變已呈現(xiàn)嚴重過負荷情況，供電能力和可靠性已不能滿足負荷對電能質量日益提高的要求，限制了電力市場及當?shù)亟洕陌l(fā)展。由于當?shù)刎摵稍鲩L較快，發(fā)展?jié)摿^大，且電網結構比較薄弱，所以為了滿足當?shù)亟洕l(fā)展的需求，并考慮當?shù)仉娋W的發(fā)展，決定在此地建設新變電站。該經濟開發(fā)區(qū)規(guī)劃如下：新能源產業(yè)，占地100公頃，以神龍巨電、申通LED節(jié)能燈為骨干，重點發(fā)展太陽能、電動汽車等新型儲能電池領域；新醫(yī)藥產業(yè)，占地710公頃，以燕南、三豐銀杞公司為骨干，重點發(fā)展金銀花、枸杞生物技術藥物及醫(yī)療器械；特色紡織服裝產業(yè)，占地247公頃，以三昌、昌盛為骨干，重點發(fā)展新型材料、高檔面料、品牌牛仔服裝；機械裝備制造產業(yè)，占地396公頃，以天成機械、匯工機械為主，重點發(fā)展運輸裝備制造、礦山工程裝備制造。 電網基本情況河北南網是華北電網的重要組成部分，其供電 區(qū)域包括河北省南部的保定、石家莊、邢臺、邯鄲、衡水、滄州6個地區(qū)。河北南網以500千伏和220千伏電網構成主網架，東聯(lián)山東、西通山西、南承華中、北接京津唐，是“西電東送、南北互供、全國聯(lián)網”的重要通道。截至2011年底，全網擁有500千伏變電站13座，容量2100萬千伏安，線路4538公里；220千伏變電站 142 座，容量 4489 萬千伏安，線路8818公里。邢臺電網作為河北南網的重要組成部分，以220kv和110kv為主網架，在承擔著邢臺地區(qū)的電力供應的同時，還肩負著電網向東、向北輸送的任務。邢臺電網由500kv彭村和廣元變電站、邢臺電廠和邯邢4條220kv聯(lián)絡線為電源支撐。全網現(xiàn)有500kv變電站2座，220kv變電站20座，容量591萬千伏安，；110kv變電站79座，；35kv變電站181座，容量245萬千伏安。該縣目前有220kv變電站一座，110kv變電站兩座，35kv變電站四座。110kv電網存在的問題：一、單電源情況較多，不滿足供電可靠性要求。網絡基礎比較薄弱，單線單變情況較多，有些縣只有一路110kv電源，當線路停電時，造成大面積停電。二、缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，網絡結構既復雜又薄弱。由于過去110kv電網由地方集資建設，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，各地方為節(jié)省投資，不注意加強主網架建設，新建變電站往往只是就近破口或T接，一條線路串接或T接多個變電站的情況非常普遍。110kv網絡既薄弱又復雜，不但供電可靠性差、網損高，而且難以滿足日益增長的負荷需求[5]。 負荷預測 負荷預測的意義現(xiàn)代的電力系統(tǒng)十分龐大，有無數(shù)個電氣元件組成，發(fā)電機組有千臺，用戶分布在整個供電區(qū)，要使電能能達到“產”“銷”的動態(tài)平衡，必須對用電量進行預測，按用戶需求來編制發(fā)電機機組的開停計劃，只有這樣才能保證可靠的供電，也只有這樣才能達到電力系統(tǒng)的經濟運行。負荷預測也是電力系統(tǒng)建設的依據(jù)，每年新裝多少容量的發(fā)電機組，造多少容量的變電所、增建多少公里的輸電線路以及如何分布等，都必須與該地區(qū)的經濟、社會發(fā)展和人民生活水平的提高相適應，不然就可能產生電力不足而制約該地區(qū)的經濟文化發(fā)展。電力建設投資過早，會使過剩的電力設備不能發(fā)揮作用、不能產生經濟效益，對一個發(fā)展中國家來說應該避免這樣的情況出現(xiàn)，編制電力系統(tǒng)規(guī)劃的目的也就在于此。電網規(guī)劃的目標是編制一個安全可靠。適應能力強，結構合理，能滿足城市和農村經濟、社會發(fā)展和生活用電需要的電網網架，實現(xiàn)這個目標的第一步就是要做好負荷預測。 負荷預測的內容電力系統(tǒng)負荷一般可以分為城市民用負荷、商業(yè)負荷、農村負荷、工業(yè)負荷以及其他負荷等，不同類型的負荷具有不同的特點和規(guī)律。電力系統(tǒng)負荷預測包括最大負荷功率、負荷電量及負荷曲線的預測。最大負荷功率預測對于確定電力系統(tǒng)發(fā)電設備及輸變電設備的容量是非常重要的。為了選擇適當?shù)臋C組類型和合理的電源結構以及確定燃料計劃等，還必須預測負荷及電量。負荷曲線的預測可為研究電力系統(tǒng)的峰值、抽水蓄能電站的容量以及發(fā)輸電設備的協(xié)調運行提供數(shù)據(jù)支持。負荷預測的內容取決于電網規(guī)劃的目標和內容，為了確定規(guī)劃年的輸配電系統(tǒng)所需要的設備容量，必須先對供電區(qū)與規(guī)劃年相應的負荷總量進行預測；為了確定變電所設備的合理分布，要求對供電區(qū)內進行分塊負荷預測，每塊的面積大小和電網電壓等級有關，電壓高的面積大，如110—35kv電網的分塊為1—3km2，10—，而且還和供電區(qū)的負荷密度相關。 負荷預測的分類(1)超短期負荷預測是指未來1h以內的負荷預測，在安全監(jiān)視狀態(tài)下，需要5～10s或1～5min的預測值，預防性控制和緊急狀態(tài)處理需要10min至1h的預測值。(2)短期負荷預測是指日負荷預測和周負荷預測，分別用于安排日調度計劃和周調度計劃，包括確定機組起停、水火電協(xié)調、聯(lián)絡線交換功率、負荷經濟分配、水庫調度和設備檢修等，對短期預測，需充分研究電網負荷變化規(guī)律，分析負荷變化相關因子，特別是天氣因素、負荷類型等和短期負荷變化的關系。 (3)中期負荷預測是指月至年的負荷預測，主要是確定機組運行方式和設備大修計劃等。 (4)長期負荷預測是指未來3～5年甚至更長時間段內的負荷預測，主要是電網規(guī)劃部門根據(jù)國民經濟的發(fā)展和對電力負荷的需求，所作的電網改造和擴建工作的遠景規(guī)劃。對中、長期負荷預測，要特別研究國民經濟發(fā)展、國家政策等的影響。 負荷預測的方法目前能用于工程的預測方法很多，大體可分為兩類：一類是確定性預測方法，把電量和電力負荷預測用一個或一組方程來描述，他與變量之間有明確的對應關系，如經濟計量預測法、時間序列法、相關法和最小二乘法等等。另一類稱為非確定性預測法，這種方法基于這樣的認識：認為電力負荷的變化受多種因素影響，不可能用簡單的顯式數(shù)學方程來描述它的變化規(guī)律，而應把盡可能多的相關因素反映在預測模型中。 負荷預測的過程負荷預測工作的關鍵在于收集大量的歷史數(shù)據(jù)，建立科學有效的預測模型，采用有效的算法，以歷史數(shù)據(jù)為基礎，進行大量試驗性研究，總結經驗，不斷修正模型和算法，以真正反映負荷變化規(guī)律。其基本過程如下。 (1)調查和選擇歷史負荷數(shù)據(jù)資料多方面調查收集資料，包括電力企業(yè)內部資料和外部資料，從眾多的資料中挑選出有用的一小部分，即把資料濃縮到最小量。挑選資料時的標準要直接、可靠并且是最新的資料。如果資料的收集和選擇得不好，會直接影響負荷預測的質量。 (2)歷史資料的整理一般來說，由于預測的質量不會超過所用資料的質量，所以要對所收集的與負荷有關的統(tǒng)計資料進行審核和必要的加工整理，來保證資料的質量，從而為保證預測質量打下基礎，即要注意資料的完整無缺，數(shù)字準確無誤，反映的都是正常狀態(tài)下的水平，資料中沒有異常的分離項，還要注意資料的補缺，并對不可靠的資料加以核實調整。(3)對負荷數(shù)據(jù)的預處理在經過初步整理之后，還要對所用資料進行數(shù)據(jù)分析預處理，即對歷史資料中的異常值的平穩(wěn)化以及缺失數(shù)據(jù)的補遺，針對異常數(shù)據(jù)，主要采用水平處理、垂直處理方法。 數(shù)據(jù)的水平處理即在進行分析數(shù)據(jù)時，將前后兩個時間的負荷數(shù)據(jù)作為基準，設定待處理數(shù)據(jù)的最大變動范圍，當待處理數(shù)據(jù)超過這個范圍，就視為不良數(shù)據(jù)，采用平均值的方法平穩(wěn)其變化；數(shù)據(jù)的垂直處理即在負荷數(shù)據(jù)預處理時考慮其24h的小周期，即認為不同日期的同一時刻的負荷應該具有相似性，同時刻的負荷值應維持在一定的范圍內，對于超出范圍的不良數(shù)據(jù)修正，為待處理數(shù)據(jù)的最近幾天該時刻的負荷平均值。(4)建立負荷預測模型負荷預測模型是統(tǒng)計資料軌跡的概括，預測模型是多種多樣的，因此，對于具體資料要選擇恰當?shù)念A測模型，這是負荷預測過程中至關重要的一步。當由于模型選擇不當而造成預測誤差過大時，就需要改換模型，必要時，還可同時采用幾種數(shù)學模型進行運算，以便對比選擇。 在選擇適當?shù)念A測技術后，建立負荷預測數(shù)學模型，進行預測工作。由于從已掌握的發(fā)展變化規(guī)律，并不能代表將來的變