电缆输电网络电压分布特性及无功功率补偿研究.docx
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电缆输电网络电压分布特性及无功功率补偿研究
编号
国家电网公司科学技术项目
建议书
项目名称：
电缆输电网络电压分布特性及无功功率补偿研究
申请单位：
武汉大学
起止时间：
年月至年月
项目负责人：
通信地址：
武汉大学电气工程学院
邮政编码：
430072
联系电话：
传真：
申请日期：
2005年7月
简表
项目名称
电缆输电网络电压分布特性及无功功率补偿研究
项目负责 人
姓名
单位
性别
年龄
专业
职称
项 目
分类
技术
攻关
新技术
开发
新产品
试制
技术引进
消化吸收
应用理论
基础研究
软科学
研究
推广
项目组
人数
其中
高级职称
中级职称
研究生
初级职称
协作单位
武汉大学电气工程学院
协作形式
申请金额（万元）
研究起止年月
年月至年月
其中
资助
自 筹
项目内容
、
XX文库-让每个人平等地提升自我意义和预期成果摘要
[项目内容]
（1）研究电缆的等值参数模型，建立电缆输电网络的数学模型；
（2）进行电缆输电网络的潮流计算，给出电缆输电网络中的潮流分布；
（3）研究电缆输电网络中无功补偿装置的安装地点及安装容量的配置原则，并分析动态无功补偿装置安装后对电缆输电网络电压分布的影响；
（4）研究适用于电缆输电网络的VQC装置的调整特性，并通过仿真研究证明其有效性；
（5）电缆、架空线混合网络的电压、无功综合控制策略的研究。
[项目意义]
虽然电力电缆线路的建设费用比架空线昂贵，但是它具有很多优点电力电缆线路一般埋于土壤或敷设于管道、沟道、隧道中，不用杆塔，占用地面和空间少;不受气候和周围环境条件的影响，供电可靠，安全性高;运行简单方便，维护费用低;市容整齐美观等。
因此，随着国民经济的迅速发展，电力电缆在深圳电力系统中得到了越来越广泛的应用。
从某种意义上说，电缆使用的普遍性不仅反映了电力工业发展的水平，同时也反映了城市建设的发展的现代化程度。
电力电缆在深圳电力系统中正逐步取代架空输电线路，成为主要的电能传输通道。
但是电力电缆的特性与架空输电线路相比有很大的不同，在电缆输电网络中，有着独特电压的分布特性，不能套用架空输电线路网络中的电压分布特性和无功功率补偿策略来调节电网中各个节点的电压，因此，对电缆输电网络电压分布特性及无功功率补偿进行研究已成为深圳电力系统中一个亟待解决的问题。
[预期成果]
（1）建立深圳电缆网络的数学模型，进行潮流计算，给出电缆网络中的电压分布；
（2）动态无功功率补偿装置的安装地点和安装容量的配置原则；
（3）给出适用于电缆网络的VQC调整特性，并进行仿真研究；
（4）给出电缆、架空线混合网络的电压、无功综合控制策略，并进行仿真研究。
一、
本研究项目的科技依据（包括科技意义和应用前景，国内外研究概况、水平和发展趋势；应用理论基础研究项目应阐述学术思想，立论根据，特色或创新之处，主要参考文献目录及出处；推广项目说明成果成熟程度，适用范围，以及成果的知识产权等问题）
[项目背景]
随着城市供电网中电力电缆的应用日益增多，电缆输电网络逐渐形成。
在电缆输电网络中，由于电缆的主要参数，如电感、对地电容等与架空输电线路有很大的不同，因此，在电缆网络中，电压的分布和无功功率补偿的策略势必与架空线输电网络有很大的差别。
研究电缆输电网络电压分布特性及无功功率补偿的策略，可以保证电缆输电网络中各处的电压质量符合国家标准的要求，为保障电缆输电网络的安全可靠运行奠定理论基础。
[国内外研究概况]
目前，国外学者对电缆网络的电压分布和无功功率补偿进行了研究，也取得一些成果，但缺乏系统的深入的理论研究和试验研究。
电缆网络中的电压分布特性，国外的一些学者和机构进行了一些研究。
但电力电缆的种类有很多，不同类型的电力电缆的参数差别很大，因此，国外的一些研究成果无法照搬。
在国内，由于电缆网络的应用尚处于起步阶段，电缆网络中电压的分布特性和无功功率的补偿策略尚无人研究，也未查到相应的学术文章发表。
对于深圳电力系统而言，电缆网络的应用已经日益广泛，电缆输电网络已成为深圳供电系统的一种主要的电能传输方式，但是当前尚无针对深圳电力系统电缆网络的研究。
二、研究、推广应用内容和预期成果（说明项目的具体研究、推广内容、技术关键和重点解决的技术问题，预计达到的技术经济指标，预期成果和提供的形式及其依托工程，应用该成果的单位落实情况和可能应用的其它工程或单位及效益。
）
[项目内容]
项目的主要内容有：
（1）建立电力电缆的精确数学模型，能够准确反映电力电缆的电能传输特性；
（2）建立的电缆网络数学模型并进行潮流计算，得出电缆网络的电压分布特性
（3）研究电缆输电网络中无功补偿装置的安装地点及安装容量的配置原则，并分析动态无功补偿装置安装后对电缆输电网络电压分布的影响；
（4）研究适用于电缆输电网络的VQC装置的调整特性，并通过仿真研究证明其有效性；
（5）研究电缆、架空线混合网络的电压、无功综合控制策略，使电缆、架空线混合网络中的电压、无功控制能够协调进行，避免出现电容网络与电感网络的谐振。
[技术关键]
（1）电力电缆精确数学模型的建立；
（2）电缆输电网络中无功补偿装置的配置原则；
（3）电缆网络中VQC调节特性的研究；
（4）混合输电网络的电压、无功综合控制策略的研究。
[技术经济指标]
（1）研究成果将对电缆网络的电压分布给出一个定量的分析，有利于运行人员掌握电缆网络中的电压分布情况；
（2）研究成果将为电缆网络中的动态无功功率补偿装置的配置提供指导原则，为电缆网络中动态无功功率补偿装置的设计及安装提供依据；
（3）研究成果将给出电缆网络和混合网络中VQC系统的控制策略，保证书店网络的电压满足国家标准，保障电网的安全稳定运行。
三、拟采取的研究方法和技术路线
[研究方法]
从理论上研究电力电缆的输电特性和参数，建立精确的电力电缆的数学模型；以此为基础，建立电缆输电网络的数学模型，并进行潮流计算，得出电缆输电网络的电压分布规律。
然后，针对电缆输电网络的特点，研究动态无功功率装置的投入对电缆输电网络中电压分布的影响，从理论上分析电缆输电网络中动态无功功率补偿装置的配置原则，保证动态无功功率补偿装置能够顺利调节安装地点的功率因数，并保证电压在规定范围内。
在电缆网络中，由于动态无功功率补偿装置的配置原则和投切策略与架空输电线路网络不同，所以需要以保证VQC安装地点的电压与功率因数均在规定范围内为目标，重新研究VQC的控制策略。
对于电力电缆和架空输电线路均有的混合网络，由于架空输电线路一般呈感性，而电力电缆网络一般呈容性，因此在考虑混合网络的VQC控制策略的时候，还要采取必要的措施，防止电网中出现谐振。
在理论研究结束以后，还要根据深圳供电局的具体情况，进行仿真研究，并与实际测量结果对比验证，最后给出结论性意见。
[技术路线]
首先进行调研，对深圳供电局采用的各种电力电缆的输电特性和参数进行实地测量或从相关生产厂家取得数据，建立电力电缆的精确数学模型；在此基础上，建立电缆输电网络的数学模型，并进行潮流计算，弄清电缆网络中电压分布的特性。
然后，研究动态无功功率补偿装置在电缆网络中的配置原则。
最后，对电缆网络和混合网络的VQC控制策略进行研究。
在理论研究的基础上，建立电缆网络和混合网络的电力系统仿真模型，利用PSASP进行仿真实验和分析；在PSASP仿真实验的基础上，根据现场测试数据和观测点的实际情况，在实时数字仿真系统（RTDS）上进行现场模拟实验，模拟观测点的电压分布和功率因数的情况，验证相关的理论分析结果。
在完成上述研究和试验后，根据理论分析、仿真实验和RTDS模拟实验的结果，给出电力电缆网络中电压分布和动态无功功率补偿的结论，并给出混合型电力网络中VQC的控制策略。
四、工作总体安排和年度进度
序号
时间段
内容
1
2
3
4
5
6
7
8
9
五、实现本项目预期目标已具备的条件（包括过去的研究工作基础，现有的主要仪器设备、研究技术人员及协作条件，从其它渠道已得到、已申请或申请的经费情况及金额等）
[项目负责人]
[已具备的条件]
具备完成本项目所需要的测试设备，特别是拥有加拿大RTDS公司的实时仿真系统（价值700万），该系统能不仅能进行数字仿真，而且将模拟电力系统的数字信号转换为模拟信号输出，与电能表物理连接，进行电能计量，该系统可模拟谐波源（谐波次数、相角以及谐波含量等）。
本课题组长期从事电力系统谐波方面的研究工作，为本项目打下了坚实的理论基础和工作基础。
项目组成员均具有电力系统谐波以及电气设备在线监测技术等方面的扎实专业知识，多数成员具有自动化理论和技术、数字信号分析和处理以及数学建模等方面的科研经验，能够胜任本项目相关的所有科研和实验工作。
本课题组早在几年前就谐波对电能计量影响的研究做了相关基础研究，并在实时数字仿真系统（RTDS）上进行了初步的仿真实验，对于谐波对电能计量影响已经有了一定的认识和经验。
六、研究项目组成人员情况
序号
姓名
年
龄
职务
职称
专业
本项目
中分工
投入项目工作总月数
工作
单位
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
七、项目经费预算武汉大学电气工程学院单位：
29万元
科 目
金额
申请资助
自筹
备注
（一）直接费用
1.人员费
（1）研究机构人员费
（2）临时工工资
2.设备及软件费
（1）购置元器件
（2）编制软件
3.业务费
（1）材料费
（2）资料费
（3）外协测试试验及加工费
（4）会议费
（5）差旅费
4.其他直接费用
（二）间接费用
1.现有仪器设备使用费
2.直接管理费用
3.其他间接费用
（三）协作研究支出
协作支出1
合计
注：
与项目有关的前期研究（包括阶段性成果）支出的各项经费不列入本项目预算；
八、合作单位意见（对合作研究内容、参加人员及保证研究试验等签署具
体意见）
单位（公章）年月日
单位（公章）年月日
单位（公章）年月日
如有与合同单位的意向书，可不必在此栏中盖章，但应注明另有附件并随《建议书》一同上报.
九、申请单位审查意见（对经费预算是否合理，有无其他经费来源，能否偿还贷款，能否保证研究计划实施所需的人力，工作时间等基本条件提出具体意见）
单位领导（签字） 单位（公章）年月日
十、上级主管部门审查意见（审核申请单位的技术、研究能力、工作条件以及自筹经费的来源，说明为完成本项目所必须的工程试点的落实情况）
单位领导（签字） 单位（公章）年月日
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