【正文】 經(jīng)濟(jì)效率提高。（4）防止因功率因素過低而造成的電壓崩潰，電網(wǎng)瓦解的事故發(fā)生，提高電網(wǎng)運(yùn)行安全水平。（5）用戶提高功率因數(shù)可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少電費(fèi)開支，從而降低成本。本設(shè)計(jì)的功率因數(shù)需要電容器的補(bǔ)償。補(bǔ)償前總平均功率因數(shù)：電容器補(bǔ)償容量：(kvar/kw)那么每相應(yīng)補(bǔ)償5184/3=1782(kvar/kw)表81電容器的參數(shù) capacitor parameters型號(hào)額定電壓無功補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)電容相數(shù)外形尺寸（mm）重量334可156513385575并聯(lián)電容器個(gè)數(shù)（為單個(gè)電容器的容量） =18(臺(tái))。補(bǔ)償后總平均功率因數(shù)：此種選擇方法合格。9 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析由于本設(shè)計(jì)是對(duì)變電站電氣部分在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面進(jìn)行設(shè)計(jì)的。以下僅對(duì)電氣部分做技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析。1）通過對(duì)負(fù)荷計(jì)算以及無功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算，可以對(duì)前面線路或變壓器的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，使功率因數(shù)得以提高，從而使經(jīng)濟(jì)性大為提高。2）通過對(duì)變電站從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行位置和型式的選擇，本變電站選擇建在靠近負(fù)荷中心、電源側(cè)且設(shè)備運(yùn)輸方便的地方，應(yīng)遠(yuǎn)離高溫、有劇烈振動(dòng)、多塵、有腐蝕性氣體以及易燃易爆物品的場(chǎng)所；并且變電站的型式應(yīng)選擇屋內(nèi)式。3）主變壓器都是變電所中最重要的電氣設(shè)備。在對(duì)他們選擇時(shí)首要考慮的就是技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性的比較。通過大量的理論和時(shí)間證明，大容量的發(fā)電機(jī)效率高，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。4）電氣主接線是變電所設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬訂有較大影響，因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線方案。5）電氣設(shè)備的選擇是發(fā)電廠和變電站電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。正確的選擇電氣設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電氣設(shè)備選擇時(shí)必須符合國(guó)家有關(guān)經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策。技術(shù)要先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)要合理，安全要可靠，運(yùn)行要靈活，而且要符合現(xiàn)場(chǎng)的自然條件要求。所選設(shè)備正常時(shí)應(yīng)能可靠工作，短路時(shí)應(yīng)能承受多種短路效應(yīng)。因此根據(jù)以上技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，選擇的變電站高壓一次設(shè)備及進(jìn)出線均符合經(jīng)濟(jì)技術(shù)要求。6）電力系統(tǒng)在選擇繼電保護(hù)裝置時(shí)，不僅要求滿足選擇性、靈敏性、速動(dòng)性和可靠性，還要求滿足經(jīng)濟(jì)性，便于調(diào)試及維護(hù)。因此根據(jù)以上要求，對(duì)繼電保護(hù)裝置的選擇符合經(jīng)濟(jì)技術(shù)要求。10 結(jié)論電力工業(yè)是能源工業(yè)、基礎(chǔ)工業(yè)，在國(guó)家建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)十分重要的地位。變電站是連接電力系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，用以匯集電源、升降電壓和分配電能，而變電站電氣一次部分設(shè)計(jì)是變電站設(shè)計(jì)最主要的設(shè)計(jì)工作之一。因此變電站電氣部分的設(shè)計(jì)合理運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)至關(guān)重要，只有變電站能發(fā)揮它的作用，才能使電能更好地為國(guó)民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。本文根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，設(shè)計(jì)了遼河油田地區(qū)變電所，電壓等級(jí)為60/10kV。在整個(gè)設(shè)計(jì)中主要研究了變電站的負(fù)荷計(jì)算、無功功率補(bǔ)償、變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇、電氣主接線方案的設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、一次設(shè)備的選擇和校驗(yàn)、進(jìn)出線的選擇和校驗(yàn)、繼電保護(hù)裝置的整定、防雷保護(hù)等內(nèi)容，達(dá)到了安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)要求。由于本人知識(shí)水平有限，本設(shè)計(jì)可能還存在一些不足之處，如對(duì)公式的選取、經(jīng)驗(yàn)數(shù)值的采用不當(dāng)?shù)龋@些都需要進(jìn)一步研究和探討。致謝本文是在我的導(dǎo)師赫飛老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的。衷心感謝赫老師給予我的全部支持和鼓勵(lì)。論文撰稿期間，導(dǎo)師淵博的知識(shí)、遠(yuǎn)見的卓識(shí)、深刻的洞察力和獨(dú)到的見解，給予我極大的啟發(fā)。赫老師嚴(yán)謹(jǐn)、求是、創(chuàng)新的治學(xué)精神，誨人不倦的師者風(fēng)范、勤懇踏實(shí)的工作態(tài)度和樂觀積極的人生態(tài)度無不深深的感染、激勵(lì)和鞭策著我，在此，我對(duì)赫老師表示深深的謝意。此刻，恩師的關(guān)懷和同學(xué)間的友誼此刻是那么親切，感激之類簡(jiǎn)單的語言已顯得蒼白，在今后的工作中，我會(huì)將老師和同學(xué)們對(duì)我的幫助，轉(zhuǎn)化為一種動(dòng)力，堅(jiān)強(qiáng)面對(duì)挫折與失敗，用事業(yè)上的成功來報(bào)答學(xué)校，報(bào)答恩師。參考文獻(xiàn)[1] 溫步瀛．電力工程基礎(chǔ)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2006. 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The Development Prospects of Substation for Smart Grid. IEEE Control System Magazine, 2000, 20(4): 4052.附錄A 譯文面向智能電網(wǎng)的變電站發(fā)展前景摘 要：在本文簡(jiǎn)要分析智能電網(wǎng)的定義、特點(diǎn)、功能實(shí)現(xiàn)，以及智能電網(wǎng)和現(xiàn)有電網(wǎng)之間的區(qū)別，詳細(xì)介紹了變電站的發(fā)展過程，總結(jié)不同發(fā)展過程中變電站的主要特征，指出智能變電站是變電站發(fā)展的必然趨勢(shì)。重點(diǎn)研究分析智能變電站的概念和模型構(gòu)建，以及智能變電站建設(shè)過程中的主要技術(shù)。 關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；智能變電站；結(jié)構(gòu)建模1. 引言電力事業(yè)是關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和公用事業(yè)?，F(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)迎來機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的關(guān)鍵期。隨著以特高壓為骨干網(wǎng)架和以各級(jí)電網(wǎng)為分區(qū)的中國(guó)特色電網(wǎng)的形成，風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、燃料電池發(fā)電等分布式可再生能源發(fā)電資源數(shù)量的不斷增加，傳統(tǒng)的電力網(wǎng)絡(luò)以及控制措施已經(jīng)難以支持如此多的發(fā)展要求。為此，我國(guó)提出了發(fā)展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的設(shè)想。其中，變電環(huán)節(jié)是實(shí)現(xiàn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，所以面向智能電網(wǎng)的智能變電站的建設(shè)也將成為變電站發(fā)展的必然趨勢(shì)。2. 智能電網(wǎng)概述 . 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的定義由于發(fā)展環(huán)境和驅(qū)動(dòng)因素的差異，不同國(guó)家的電網(wǎng)企業(yè)和組織都在以自己的方式來理解智能電網(wǎng)，對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行研究和實(shí)踐，各國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展的思路、路徑和重點(diǎn)也各不相同。因此智能電網(wǎng)概念本身也在不斷發(fā)展、豐富和明晰中?？偟膩碚f，智能電網(wǎng)指的是電力輸配系統(tǒng)綜合傳統(tǒng)的和前沿的電力工程技術(shù)、復(fù)雜的感應(yīng)和監(jiān)控技術(shù)、信息技術(shù)和通訊技術(shù)以提高電網(wǎng)運(yùn)行效率并支持客戶端廣泛的附加服務(wù)的新型電網(wǎng)。智能電網(wǎng)在廣義上包括可以優(yōu)先使用清潔能源的智能調(diào)度系統(tǒng)、可以動(dòng)態(tài)定價(jià)的智能計(jì)量系統(tǒng)以及通過調(diào)整發(fā)電、用電設(shè)備功率優(yōu)化負(fù)荷平衡的智能技術(shù)系統(tǒng)。針對(duì)我國(guó)電力需求持續(xù)高速增長(zhǎng)、電力資源和用電負(fù)荷分布極不均衡、輸電過程損耗大、能源利用率低等多方面因素，我國(guó)將電網(wǎng)建設(shè)為以特高壓為骨干網(wǎng)架，各級(jí)電網(wǎng)為分區(qū)的具有中國(guó)特色的電網(wǎng)。特別是特高壓輸電，它具有輸電容量大、送電距離長(zhǎng)、線路損耗低、工程投資省、走廊利用率高和聯(lián)網(wǎng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，是輸電技術(shù)的重要發(fā)展方向，對(duì)推動(dòng)世界電力工業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。因此特高壓的發(fā)展是建設(shè)智能電網(wǎng)的重要前提，所以我國(guó)的智能電網(wǎng)正是以特高壓為網(wǎng)絡(luò)實(shí)體基礎(chǔ)的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。. 智能電網(wǎng)的特點(diǎn) 根據(jù)智能電網(wǎng)具有的靈活性、易接入性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等多方面優(yōu)點(diǎn)，智能電網(wǎng)的主要特征可以歸納為：(1) 自愈：對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連接的在線自我評(píng)估，并采取預(yù)防性的控制手段，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、快速診斷和消除故障隱患；故障發(fā)生時(shí)，在沒有或少量人工干預(yù)下，利用分布式電源等設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行恢復(fù)，能夠快速隔離故障、自我恢復(fù)、避免大面積停電的發(fā)生。 (2) 互動(dòng)：系統(tǒng)運(yùn)行與批發(fā)、零售電力市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)無縫連接，支持電力交易的有效開展，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置；同時(shí)通過市場(chǎng)交易更好地激勵(lì)電力市場(chǎng)主體參與電網(wǎng)安全管理，從而提升電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平。電網(wǎng)將使得用戶可以更好地控制自己的用電設(shè)備或用電裝置，無論是家庭用戶還是工商業(yè)用戶。電網(wǎng)將與智能建筑物的能源管理系統(tǒng)相連以幫助用戶管理其能源使用并減少能耗開銷。 (3) 優(yōu)化：實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)等全壽命周期環(huán)節(jié)的優(yōu)化，合理地安排設(shè)備的運(yùn)行與檢修，提高資產(chǎn)的利用效率，有效地降低運(yùn)行維護(hù)成本和投資成本，減少電網(wǎng)損耗。電網(wǎng)將在自然狀態(tài)和計(jì)算機(jī)狀態(tài)下更安全，新技術(shù)的配置將可以更好地識(shí)別和應(yīng)對(duì)人為的和自然的侵害。 (4) 兼容：電網(wǎng)能夠同時(shí)適應(yīng)集中發(fā)電與分散式發(fā)電模式，實(shí)現(xiàn)與負(fù)荷側(cè)的交互，支持風(fēng)電等可再生能源的接入，擴(kuò)大系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)的可選資源范圍，滿足電網(wǎng)與自然環(huán)境和諧發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)化了的電力和通訊的界面接點(diǎn)將使得用戶可以接連燃料電池、可再生能源發(fā)電及其他分散的電源，并以簡(jiǎn)單的“即插即用”方式來實(shí)現(xiàn)。 (5) 集成：通過不斷的流程優(yōu)化、信息整合、實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理、生產(chǎn)管理、調(diào)度自動(dòng)化與電力市場(chǎng)管理業(yè)務(wù)的繼承，形成全面的輔助決策支持體系，支撐企業(yè)管理的規(guī)范化和精細(xì)化，不斷提升電力企業(yè)的管理效率。. 智能電網(wǎng)與現(xiàn)有電網(wǎng)的區(qū)別從宏觀上看，與傳統(tǒng)電網(wǎng)管理運(yùn)行模式相比，智能電網(wǎng)是一個(gè)完整的企業(yè)級(jí)信息框架和基礎(chǔ)設(shè)施體系，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力客戶、資產(chǎn)及運(yùn)營(yíng)的持續(xù)監(jiān)視，提高管理水平、工作效率、電網(wǎng)可靠性和服務(wù)水平。傳統(tǒng)的電力分配方式，類似于經(jīng)濟(jì)學(xué)上的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)，電力資源沒有被合理配置，造成能源和財(cái)富的損失，而智能電網(wǎng)將基本杜絕此類的浪費(fèi)，它會(huì)把暫時(shí)不用的電賣給其他需要電力的人，供或需都由電力資源市場(chǎng)決定。 從微觀上看，與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)進(jìn)一步優(yōu)化各級(jí)電網(wǎng)控制，構(gòu)建結(jié)構(gòu)扁平化、功能模塊化、系統(tǒng)組態(tài)化的柔性體系結(jié)構(gòu)，通過集中與分散相結(jié)合，靈活變換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、智能重組系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、最佳配置系統(tǒng)效能、優(yōu)化電網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)電網(wǎng)截然不同的電網(wǎng)構(gòu)成理念和體系。. 智能電網(wǎng)與現(xiàn)有電網(wǎng)的區(qū)別 (1) 智能控制中心 智能控制中心(SCC)是現(xiàn)有EMS、 DMS、 SCADA、虛擬電廠(virtual power plant)等技術(shù)的再升級(jí)和結(jié)合。智能輸電網(wǎng)的 SCC的概念，具備可靠、彈性、協(xié)調(diào)、綠色、高效和智能等特征。 (2) 智能變電站智能變電站系統(tǒng)可分為設(shè)備層和系統(tǒng)層，各層之間的聯(lián)系均采用光纜。智能變電站系統(tǒng)融入了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、光電技術(shù)及具有豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的GIS 技術(shù)、測(cè)控技術(shù)和繼電保護(hù)技術(shù)。此外，智能變電站還能實(shí)現(xiàn)預(yù)警報(bào)警、自動(dòng)故障診斷和處理等功能。 (3) 智能線路 在智能線路中，基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)水平將會(huì)提高，在線監(jiān)控和智能檢修會(huì)投入應(yīng)用。智能電網(wǎng)能實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)線路上的電壓、電流、功率、頻率、覆冰、絕緣、污閃、植被、弧垂、桿塔應(yīng)力、設(shè)備狀態(tài)等；并利用相關(guān)信息實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修，進(jìn)行故障定位、自動(dòng)融冰等操作。(4) 智能需求側(cè)管理 智能電網(wǎng)的主要功能體現(xiàn)在兩大方面，一個(gè)是電力需求側(cè)管理，另一個(gè)是電網(wǎng)可靠性管理。需求側(cè)管理是需要有技術(shù)和設(shè)備投入的，需要一個(gè)投資機(jī)制的支撐，需要?jiǎng)?chuàng)建一種盈利模式，需要一個(gè)專業(yè)化管理團(tuán)隊(duì)來執(zhí)行。 就需求側(cè)管理的技術(shù)而言，分布式能源是最主要的技術(shù)構(gòu)成。分布式能源是能源需求側(cè)管理的主要技術(shù)手段，也正是需求側(cè)管理催生了分布式能源技術(shù)的發(fā)展，而分布式能源又進(jìn)一步將需求側(cè)管理推進(jìn)到一個(gè)更高的境界，使需求側(cè)管理不僅能夠“節(jié)流” ，而且還能“開源”，進(jìn)一步擴(kuò)大了它的盈利空間，使其更加富有吸引力。3. 變電站的發(fā)展歷程 我們回顧一下變電站的發(fā)展過程中，不難發(fā)現(xiàn)在變電站發(fā)展的過程中所經(jīng)歷的階段，以及每個(gè)階段的主要技術(shù)特征；在階段升級(jí)過程中，哪方面的技術(shù)是最主要，最核心的；最后又是如何發(fā)展到智能變電站的。. 傳統(tǒng)變電站 20 世紀(jì) 80 年代及以前，變電站保護(hù)設(shè)備以晶體管、集成電路為主，二次設(shè)備均按照傳統(tǒng)方式布置，各個(gè)部分獨(dú)立運(yùn)行。其中最重要的是安全性、可靠性不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)高可靠性的要求。傳統(tǒng)的變電站大多數(shù)采用常規(guī)的設(shè)備，尤其是二次設(shè)備中的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置等（有不少變電站沒有自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置）采用電磁型或晶體管式設(shè)備，設(shè)備本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性不高，而且又沒有故障自診斷的能力。目前的辦法是依靠對(duì)常規(guī)二次系統(tǒng)進(jìn)行定期的測(cè)試和校驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)問題，這