關(guān)于電力資源的開題報(bào)告范文
1．課題背景及研究的目的和意義
電力資源是我國目前最主要和應(yīng)用相對(duì)成熟的資源,而隨著我國工業(yè)化取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展,對(duì)電力資源的要求也提高到新的階段。
現(xiàn)階段,由于大型非線性負(fù)載的大量使用,比如亂鋼機(jī),卷揚(yáng)機(jī),化工設(shè)備等,還有各種整流器,逆變器,變頻器等工業(yè)電子設(shè)備的應(yīng)用,直接引入了大量的電網(wǎng)諧波和與電網(wǎng)不匹配的無功功率,使得我國的電網(wǎng)系統(tǒng)遭到重大污染。
其危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1、降低了電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性:感性無功使供電點(diǎn)電壓降低,容性無功使供電點(diǎn)電壓升高。
2、無功功率的增加使得負(fù)載電流增大,導(dǎo)致電氣設(shè)備的功耗和溫升更嚴(yán)重,嚴(yán)重?fù)p害設(shè)備壽命。
3、視在功率隨著無功功率的增加而變大,使得電氣設(shè)備所需容量也隨之增大,進(jìn)而使得電氣設(shè)備的成本增加。
因此,對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行合理的無功補(bǔ)償,對(duì)我國電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、電網(wǎng)安全、降低損耗和提高經(jīng)濟(jì)性等方面有著重大的意義。為解決上述問題,現(xiàn)階段比較有效的手段是采用無功補(bǔ)償裝置對(duì)電網(wǎng)的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償,達(dá)到治理污染的效果。
針對(duì)電網(wǎng)中無功功率的補(bǔ)償不外乎兩個(gè)途徑：一種是裝設(shè)補(bǔ)償裝置，設(shè)法對(duì)無功功率進(jìn)行補(bǔ)償；另一種是對(duì)電力電子裝置本身進(jìn)行改造，使其不產(chǎn)生諧波同時(shí)也不產(chǎn)生無功需求，或根據(jù)需要對(duì)其無功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中后一種措施需要對(duì)現(xiàn)有的電力電子設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模的改造和更新，具有一定的局限性。相比較而言，前一種措施則適合于所有低功率因數(shù)的設(shè)備，實(shí)施起來方法簡單，應(yīng)用前景十分廣闊。
靜止無功補(bǔ)償技術(shù) SVC(Static Var Compensator)是 20 世紀(jì) 70 年代以后發(fā)展起來的，是指用不同的靜止開關(guān)投切電容器或是電抗器，使其具有發(fā)出和吸收無功電流的能力，用于提高系統(tǒng)的功率因數(shù)和穩(wěn)定系統(tǒng)電壓等。現(xiàn)在靜止無功補(bǔ)償器一般專指使用晶閘管的無功補(bǔ)償設(shè)備，它具有各種不同的形式。晶閘管投切電容器 TSC(Thyristor Switched Capacitor)和晶閘管控制電抗器 TCR (Thyristor Controlled Reactor)是其典型代表。TCR 裝置采用相控原理，依靠調(diào)節(jié) TCR 中晶閘管的觸發(fā)延遲角連續(xù)調(diào)節(jié)補(bǔ)償裝置的無功功率。
高壓TSC裝置是指額定工作電壓為6kV以上的晶閘管投切電容器補(bǔ)償裝置。由于采用晶閘管開關(guān)代替了傳統(tǒng)的機(jī)械式開關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)無沖擊涌流投入和電流過零切除，解決了機(jī)械式開關(guān)投切電容器時(shí)發(fā)生的沖擊涌流和過電壓問題。同時(shí)在 TSC 系統(tǒng)中采用特定的電感器，可有效防止諧波放大、有效吸收大部分諧波電流，還能達(dá)到
諧波治理的目的。
高壓 TSC 裝置是提高中高壓輸配電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可靠性的一種實(shí)用技術(shù)手段，可有效的達(dá)到平衡中高壓輸配電網(wǎng)中的無功、提高系統(tǒng)功率因數(shù)、降低網(wǎng)損、改善電壓質(zhì)量、提高系統(tǒng)無功儲(chǔ)備、防止電壓崩潰、提高系統(tǒng)穩(wěn)定極限的目的。另外由于采用控制器進(jìn)行自動(dòng)投切，響應(yīng)速度快，可頻繁投切，可以應(yīng)用于快速波動(dòng)變化、沖擊型、非線性負(fù)載（如電氣化鐵路、電弧爐、軋鋼機(jī)等）的應(yīng)用場合，有效地抑制這些負(fù)荷所引起的電壓波動(dòng)問題。
目前，我國應(yīng)用于中高壓輸配電網(wǎng)及針對(duì)中高壓用電設(shè)備的無功補(bǔ)償技術(shù)相對(duì)落后。很多需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用場合，如煉鋼廠、大中型煤礦等都沒有采用有效的補(bǔ)償手段，造成中高壓電網(wǎng)電能質(zhì)量下降，已經(jīng)投入應(yīng)用的 SVC裝置也大多數(shù)依賴于進(jìn)口。因此對(duì)高壓 TSC 控制技術(shù)進(jìn)行研究，加速高壓 TSC國產(chǎn)化，使其早日在我國電力系統(tǒng)中得到推廣應(yīng)用，具有重要意義。
2．國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析
2.1國外現(xiàn)狀及分析
國外對(duì)于大容量高壓 TSC 控制技術(shù)的研究起步較早，經(jīng)過多年的研究和實(shí)際應(yīng)用，技術(shù)相對(duì)成熟。
19xx年 8 月，安裝在美國西南部新墨西哥州的 Eddy County 變電站的 SVC裝置投入商業(yè)應(yīng)用。該 SVC 裝置單線系統(tǒng)包括一條 76MVar 的高壓 TSC 支路，一條 74MVar 的 TCR 支路，以便連續(xù)調(diào)節(jié)無功功率，還包括兩條基頻容量為24MVar 的雙調(diào)諧濾波支路。該變電站一次側(cè)母線電壓 230kV，將 SVC 裝置裝設(shè)在變電站二次側(cè)
8.5kV 母線上，通過該 SVC 裝置可以滿足 Eddy County 變電站-50MVar（感性）至+100MVar（容性）范圍內(nèi)的無功需求。
19xx 年，日本的 CEPCO(Chubu Electric Power Co., Inc.)為監(jiān)視和控制 500kV主干線，首次引入了主干線高壓 TSC 系統(tǒng)。而后為保護(hù)西部供電區(qū)的大容量輸電系統(tǒng)，又于 1996 年引進(jìn)了電源 TSC 補(bǔ)償系統(tǒng)。1998 年至 2002 年，CEPCO 又在東部供電區(qū)與和 Shin-mikawa 地區(qū)引入了電源 TSC 系統(tǒng)，從而完成了供電網(wǎng)系列補(bǔ)償工程，整個(gè)系統(tǒng)起到了良好的區(qū)域性無功補(bǔ)償和穩(wěn)定電壓的作用。
以色列 ELSPEC 公司研制開發(fā)了一種全自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化的 TSC 無功功率補(bǔ)償裝置，該裝置實(shí)時(shí)檢測感性負(fù)載的無功功率，能夠做到 5-20ms 投切全部電容器組，幾年來在我國四川攀枝花鋼鐵、遼寧錦州鐵路、上海通用汽車、中海油中石化油田等單位得到了推廣應(yīng)用。
2.2國內(nèi)現(xiàn)狀及分析
近幾年，國內(nèi)大型高壓用電企業(yè)引進(jìn)了大量國外的 TSC 無功補(bǔ)償裝置，自20 世紀(jì) 80 年代從 ABB、SIEMENS 等跨國公司引進(jìn) SVC 裝置，至今已有數(shù)十套進(jìn)口 SVC 設(shè)備。
國內(nèi)一些科研單位與生產(chǎn)企業(yè)研究開發(fā)的高壓 TSC 裝置，因受國內(nèi)大功率晶閘管器件水平及高電壓、大電流的電力電子技術(shù)與數(shù)字化的微電子技術(shù)互相結(jié)合的技術(shù)限制，從性能上、元器件的質(zhì)量、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上還有一定的差距。主要表現(xiàn)在：（1）動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間較慢，每一步的補(bǔ)償響應(yīng)時(shí)間均在 100ms 以上，當(dāng)需要投切大的電容器組時(shí)，其裝置響應(yīng)時(shí)間將更長。（2）補(bǔ)償功率不能一步到位，沖擊電流過大，功率因數(shù)、電壓以及電流的波動(dòng)均非常嚴(yán)重，投入時(shí)，因?yàn)榉磻?yīng)時(shí)間不夠，補(bǔ)償電容是逐步加入，會(huì)造成欠補(bǔ)；切除時(shí)，會(huì)造成過補(bǔ)，因?yàn)殡娙萜髦鸩角谐斐上到y(tǒng)電壓抬高、電流抬升，加劇電壓的波動(dòng)和閃變。（3）系統(tǒng)特性容易漂移，維護(hù)成本高、造成設(shè)備整體投資費(fèi)用高。
因此，國內(nèi)各變電站及工業(yè)企業(yè)應(yīng)用的 SVC 裝置多數(shù)依賴進(jìn)口。從己投入運(yùn)行的進(jìn)口大容量高壓 TSC 裝置實(shí)際運(yùn)行情況來看，這些裝置對(duì)支撐電網(wǎng)電壓、增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高輸電能力及改善電能質(zhì)量都發(fā)揮了良好的作用。
3．研究內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問題
3.1研究內(nèi)容
基于目前國內(nèi)的高壓 TSC 裝置的研究現(xiàn)狀，確定本論文主要完成如下任務(wù)：
一、熟悉SVC、TSC的基本結(jié)構(gòu),理解其工作原理,對(duì)電力系統(tǒng)中的TSC裝置,利用等效電路圖,分析TSC是如何影響電網(wǎng)電壓和功率,列出公式分析TSC無功補(bǔ)償?shù)倪^程。
二、深入分析 TSC 無功補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償原理，了解主電路連結(jié)方式、電容投切時(shí)刻的選擇、電容分組方式、電容投切控制策略和無功功率控制判據(jù)的設(shè)計(jì)。
三、對(duì)晶閘管特性進(jìn)行研究,分析晶閘管靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性和應(yīng)用中的相關(guān)特性對(duì)器件串聯(lián)使用的影響。又根據(jù)其特性的分析和試驗(yàn),作出對(duì)閥元件參數(shù)的選擇。
四、利用MATLAB/Simulink搭建理想狀態(tài)下的TSC模型,確定補(bǔ)償參數(shù),對(duì)TSC無功補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行仿真,驗(yàn)證補(bǔ)償系統(tǒng)的合理性。
3.2擬解決的關(guān)鍵問題
一、對(duì)高壓TSC裝置工作原理及結(jié)構(gòu)的分析， TSC無功補(bǔ)償過程分析公式的
列寫。
二、在分析掌握主電路結(jié)構(gòu)和原理的基礎(chǔ)上，對(duì)TSC拓?fù)洹㈦娙萃度霑r(shí)刻、電容分組方式、電容投切控制策略以及晶閘管相關(guān)閥元件參數(shù)的設(shè)計(jì)與選擇。
三、利用MATLAB/Simulink搭建理想狀態(tài)下的TSC模型,對(duì)TSC無功補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行仿真以及補(bǔ)償系統(tǒng)的合理性的檢驗(yàn)。
4. 擬采取的研究方法和技術(shù)路線、進(jìn)度安排、預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)
4.1擬采取的研究方法和技術(shù)路線
一、對(duì)于TSC拓?fù)涑醪經(jīng)Q定使用星型有中線的接法。
二、電容分組方式則采用等容式。
三、電容投切控制策略則采用九區(qū)圖控制以及為解決投切震蕩和設(shè)備動(dòng)作頻繁等問題而產(chǎn)生的改進(jìn)的九區(qū)圖。
四、基于以上方案的選擇和設(shè)計(jì)通過利用MATLAB/Simulink搭建理想狀態(tài)下的TSC模型，對(duì)所設(shè)計(jì)的補(bǔ)償系統(tǒng)的各項(xiàng)功能進(jìn)行仿真和測試，從而確定方案的可行性。
4.2進(jìn)度安排
（1）20xx.12 ——20xx.3：開題工作階段。
主要進(jìn)行文獻(xiàn)搜集和閱讀等相關(guān)準(zhǔn)備工作，完成開題階段各項(xiàng)工作。完成系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型搭建。
（2）20xx.3 ——20xx.5：主體工作階段。
按照計(jì)劃順序，進(jìn)行TSC拓?fù)溥x擇、控制策略研究、MATLAB仿真等，完成研究主體工作。
（3）20xx.5——20xx.6：完善工作階段。
完善前期工作，修改個(gè)別不合理部分。對(duì)研究工作進(jìn)行總結(jié)。
（4）20xx.6：撰寫畢業(yè)論文。
4.3預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)
通過仿真的結(jié)果說明所設(shè)計(jì)的TSC無功補(bǔ)償裝置能夠有效補(bǔ)償電網(wǎng)無功，基本滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。
5．課題已具備和所需的條件
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