金力电机修造厂供电系统毕业设计.doc 51页

'宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计金力电机修造厂供电系统毕业设计51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计目录第一章绪论51.1课题背景、目的及意义51.1.1课题的背景51.1.2课题的目的及意义51.2设计的主要内容、设计图样61.2.1设计的主要包括61.2.2设计图样6第二章设计依据72.1电机修造厂7第三章设计说明93.1负荷计算及功率补偿93.1.1负荷计算的内容和目的93.1.2负荷计算的方法93.1.3各用电车间负荷情况及各车间变电所容量。93.1.4全厂负荷计算153.1.5功率补偿153.2变电所、配电所位置和型式的选择163.2.1电机修造厂总变电所位置和型式的选择173.3电机修造厂总降压变电所主变压器和主结线方案的选择173.3.1变压器容量及台数的选择173.3.2变配电所主结线的选择原则173.3.3变配电所主结线的确定183.4短路电流的计算193.4.1绘制计算电路193.4.2求k-1，k-2点的三相短路电流和短路容量193.5变电所一次设备的选择校验223.5.110kV侧一次设备的选择校验223.5.2变电所高压母线的选择233.6变电所进出线选择。243.6.110kV高压进线的选择校验243.6.210kV高压出线的选择243.6.3作为备用电源的高压线的选择校验273.7变电所的防雷保护与接地装置的设计283.7.1变电所的防雷保护283.7.2变电所公共接地装置的设计28第四章结论3051 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计参考文献31致谢32外文翻译33附件5251 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计第一章绪论1.1课题背景、目的及意义1.1.1课题的背景本课题是根据刘介才主编的《工厂供电设计指导》上两个题目为原型，根据指导老师的要求设计。变电所是电力系统中的一个重要环节,它的运行情况直接影响到电力系统的可靠、经济运行。在35KV—10KV配电变电所设计研究方面，最近几十年发展更是迅猛。尤其是对变电站综合自动化的研究，已经进行了多年,并取得了令人瞩目的进展。变电站综合自动化目前在国外已得到了较普遍的应用。例如美国、德国、法国、意大利等国家,在他们所属的某些电力公司里,大多数的变电站都实现了综合自动化及无人值班方式。在我国，现在变电所的基本也是向着变电站综合自动化这个方向发展的，但是根据我国的国情，现在大多数变电站还是没有完全实现保护和控制综合自动化。传统的变电站的设计发展到现在已经十分的成熟了。根据供电的设计内容和流程，可以十分的方便的按照步骤设计。1.1.2课题的目的及意义工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4）经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。1.1设计的主要内容、设计图样1.1.1设计的主要包括（1）设计的基本依据和资料。（2）区域变电所和车间变电所负荷计算。（3）无功功率补偿计算及补偿电容器选择。（4）短路电流的计算和动稳定度，热稳定度的计算机。（5）变压器容量及台数的选择。（6）变电所进出线的选择。（7）变电所的电缆，电线，高压开关柜，低压配电电屏，动力配电箱，电流互感器，避雷器，母线等主要设备的选择。（8）区域变电所进线侧线路的继电保护，（采用定时限过电流保护）。主变压器的差动保护，瓦斯继电器保护，工厂变电所进线侧单相接地保护。（9）防雷装置与保护接地装置的设计。（10）、域变电所的主接线图、工厂变电所主接线图、各种保护装置接线原理图。（11）画出工厂变电所的平面图。1.1.2设计图样（1）变电所主结线电路图（2）各种保护装置接线原理图：变电所进线侧线路的继电保护图，中央复归能重复动作的事故与预告信号回路控制原理图51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计第二章设计依据2.1电机修造厂（1）本厂承担某大型钢铁联合企业各附属厂的电机、变压器修理和制造任务。年生产规模为修理电机7500台，总容量为45万KW；制造电机总容量为6万KW，制造单机最大容量为5520KW；修理变压器500台；生产电气备件为60万件。本厂为某大型钢铁联合企业重要组成部分。（2）工厂各车间负荷情况及车间变电所的容量如表2-1所示。本表系进行车间供电系统设计后的资料表2-1工厂各车间负荷情况及各车间变电所容量序号车间名称设备容量（千瓦）计算负荷车间变电所代号P30（千瓦）Q30（千乏）S30（千伏安）1电机修造车间2505609500788No1车变2加工车间886163258305No2车变3新制车间634222336403No3车变4原料车间514310183360No4车变5备件车间562199158254No5车变6锻造车间150365868No6车变7锅炉房269197172262No7车变8空压站322181159241No8车变9汽车库53302740No9车变10大线圈车间335187118221No10车变11半成品试验站1730365287464No11车变12成品试验站2290640480800No12车变13加压站256163139214No13车变14设备处仓库（转供负荷）1508338288444No14车变15成品试验站内大型集中负荷360288230368No15车变（3）供用电协议51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计①当地供电部门可提供两为满足二级负荷的需求，从某35/10kV变电所，提供10kV电源，此所距厂南侧4km。②电力系统短路数据，如表2-1所示。其供电系统图，如图2-1所示。表2-1区域变电站10kV母线短路数据系统运行方式系统短路数据系统最大运行方式＝500MVA图2-1供电系统图③供电部门对工厂提出的技术要求：ⅰ区域变电所10kV馈电线的过电流保护整定时间＝1.8s，要求工厂总降压变电所的过电流保护整定时间不大于1.3s。ⅱ在工厂10kV电源侧进行电能计量。ⅲ工厂最大负荷时功率因数应不低于0.9。④供电贴费为700元/。每月电费按两部电费制：基本电费为18元/，动力电费为0.4元/，照明电费为0.5元/（4）工厂负荷性质本厂大部分车间为一班制，少数车间为两班或三班制，年最大有功负荷利用小时数为2300h。锅炉房和空压站是二级负荷。其余为三级负荷。锅炉房供生产用高压蒸汽，停电会使锅炉发生危险。又由于该厂距离市区较远，消防用水需厂方自备。因此，锅炉房供电要求具有较高的可靠性。（5）工厂自然条件气象资料年最高气温38℃，年平均气温23℃，年最低气温-8℃，年最热月平均最高气温33℃，年最热月地下0.8m处平均温度25℃，常年主导风向为南风，年雷暴日数为2051 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计第三章设计说明3.1负荷计算及功率补偿3.1.1负荷计算的内容和目的（1）计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。（2）尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。（3）平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。3.1.2负荷计算的方法有功计算负荷为(3-1)式中，为设备容量。无功计算负荷为(3-2)式中，为对应于用电设备组的正切值。视在计算负荷为(3-3)总的计算电流为(3-4)式中，为额定电压380V。3.1.3各用电车间负荷情况及各车间变电所容量。(1)电机修造车间查《工厂供电》附录表一表得=0.24,=0.8,tan=0.8251 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计(2)加工车间查《工厂供电》附录表一表得=0.18,=0.62,tan=1.58(3)新制车间查《工厂供电》附录表一表得=0.35,=0.55,tan=1.51(4)原料车间查《工厂供电》附录表一表得=0.6,=0.74,tan=0.5951 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计(5)备件车间查《工厂供电》附录表一表得=0.35,=0.6,tan=0.8(6)锻造车间查《工厂供电》附录表一表得=0.24,=0.28,tan=1.61(7)空压站查《工厂供电》附录表一表得=0.56,=0.56,tan=0.88(8)锅炉房查《工厂供电》附录表一表得=0.73,=0.57,tan=0.8751 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计(9)汽车库查《工厂供电》附录表一表得=0.57,=0.55,tan=0.9(10)大线圈车间查《工厂供电》附录表一表得=0.53,=0.72,tan=0.63(11)半成品试验站查《工厂供电》附录表一表得=0.21,=0.62,tan=0.7951 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计(12)成品试验站查《工厂供电》附录表一表得=0.28,=0.64,tan=0.75(13)加压站查《工厂供电》附录表一表得=0.64,=0.58,tan=0.85(14)设备处仓库查《工厂供电》附录表一表得=0.22,=0.58,tan=0.85(15)成品试验站内大型集中负荷查《工厂供电》附录表一表得=0.8,=0.6,tan=0.851 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计如表2-1所示。各车间供电系统计算后的数据总表表2-1工厂各车间负荷情况序号设备名称设备容量(千瓦)需用系数功率因数功率因数角正切tan计算容量车间变电所代号T2变压器1电机修造车间25050.240.80.826095007881197.28No12加工车间8860.180.621.58163258305463.41No23新制车间6340.350.551.51222336403612.31No34原料车间5140.60.740.59310183360547No4小计18562742同期系数K∑=0.611141645.2T1变压器5备件车间5620.350.60.8199158254385.92No56锻造车间1500.240.281.61365868103.32No67空压站3220.560.560.88181159241366.17No78锅炉房2690.730.570.87197172262398No89汽车库530.570.550.930274060.78No910大线圈车间3350.530.720.63187118221335.78No1011半成品试验站17300.210.620.79365287464705No11小计1550235451 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计同期系数K∑=0.69301412T3变压器12成品试验站22900.280.640.756404808001215.51No1213加压站2560.640.580.85163139214325.15No1314设备处仓库（转供负荷）15080.220.580.85338288444674.61No1415成品试验站内大型集中负荷3600.80.60.8288230368560No15小计18262775同期系数K∑=0.6109616653.1.4全厂负荷计算取=0.92;=0.95根据上表可算出：=4008kW;=3393kvar则==0.92×4008kW=3687kW==0.95×3393kvar=3223kvar≈4897KV·AA3.1.5功率补偿由于本设计中要求≥0.9,而由上面计算可知=0.75＜0.9，因此需要进行无功补偿。综合考虑在这里采用并联电容器进行低压侧集中补偿。可选用BWF10.5-100-1W型的电容器，其额定电容为2.89µF51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计=3687×（tanarccos0.75－tanarccos0.9）kvar=1466kvar取Qc=1500kvar因此，其电容器的个数为：而由于电容器是单相的，所以应为3的倍数，取15个正好无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为：在负荷计算中，新型低损耗电力变压器（如S9、SC9等）的功率损耗可按下列简化公式近似计算：有功损耗无功损耗其中为变压器二次侧的视在计算负荷。则：变压器的功率损耗为：变电所高压侧计算负荷为：=3687+40.7=3727.7=(3223-1500)+203.5=1926.5kvar无功率补偿后，工厂的功率因数为：==0.91≥0.9因此，符合本设计的要求3.2变电所、配电所位置和型式的选择（1）变电所和配电所的位置选择应根据下列要求综合考虑确定：接近工厂的负荷中心；接近电源侧；进出线方便；运输设备方便；不应设在有剧烈振动或高温的场所；不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，如无法远离，不应设在污染源的主导风向的下风侧；不应设在地势低洼和可能积水的场所；不应设在有爆炸危险的区域内；不宜设在有火灾危险区域的正上方或正下方；51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计（2）变电所和配电所型式选择①35/10kV变电所分屋内式和屋外式，屋内式运行维护方便，占地面积少。35kV变电所宜用屋内式。②配电所一般为独立式建筑物，也可与所带10kV变电所一起附设于负荷较大的厂房或建筑物。3.2.1电机修造厂总变电所位置和型式的选择由前面的负荷计算可以看出，由于成品试验站内有大型集中负荷，所以电机修造厂的负荷中心在成品试验站和电机修造车间之间，又考虑到变电所的位置要南北向，北边开高窗，南边开低门。所以我选择的电机修造厂其型式为屋内式。3.3电机修造厂总降压变电所主变压器和主结线方案的选择3.3.1变压器容量及台数的选择车间变电站变压器台数的选择原则：当车间负荷昼夜变化较大时，或由独立（公用）车间变电站向几个负荷曲线相差悬殊的车间供电时，如选用一台变压器在技术经济上显然是不合理的，则亦装设两台及两台以上变压器。变压器容量的选择：①变压器的容量ST（可近似地认为是其额定容量SN·T）应满足车间内所有用电设备计算负荷S30的需要，即ST≥S30；②低压为0.4Kv的主变压器单台容量一般不宜大于1000KV·A（JGJ/T16—92规定）或1250KV·A（GB50053—94规定）。如果用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量的变压器。表3-3变电所变压器型号（工厂供电附录表5）序号变压器型号变压器容量（KVA）变压器联结组别变压器阻抗电压%变压器损耗有功损耗(w)无功损耗（w）T1S9—1250/101250Dyn11592001700T2S9—1250/101250Dyn11592001700T3S9—1250/101250Dyn115920017003.3.2变配电所主结线的选择原则1.当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。2.当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。3.当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。4.为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计5.接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。6.6～10KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。7.采用6～10KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。8.由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器（一般都安装计量柜）。9.变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。10.当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。3.3.3变配电所主结线的确定方案1：高低压侧均采用单母线分段。优点：用断路器把母线分段后。对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电；当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常断母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关检修时该母线须停电。方案二：高压采用单母线，低压采用单母线分段。优点：任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。缺点：在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。以上两种方案均能满足主接线要求，采用第二种经济性最佳，但可靠性差;第一种方案既能满足负荷供电要求又较经济。所以本次设计选用方案1。其接线图如图3-3所示：51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计图3-3变配电所主接线图3.4短路电流的计算3.4.1绘制计算电路图3-4-1短路计算电路3.4.2求k-1，k-2点的三相短路电流和短路容量（1）求k-1点的三相短路电流和短路容量（根据国家标准可取）①计算短路电路中各元件的电抗及总电抗ⅰ电力系统的电抗：由《工厂供电-刘介才》附表8查得SN10-10II型断路器的断流容量=500MV·A,因此51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计ⅱ架空线路的电抗：由资料《工厂供电-刘介才》得，因此ⅲ绘k-1点短路的等效电路，如图3-4-2示，图上标出各元件的序号（分子）和电抗值（分母），并计算其总电抗为：图3-4-2短路等效电路图②计算三相短路电流和短路容量ⅰ三相短路电流周期分量有效值ⅱ三相短路次暂态电流和稳态电流ⅲ三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值ⅳ三相短路容量（2）求k-2点的三相短路电流和短路容量（）①计算短路电路中各元件的电抗及总电抗ⅰ电力系统的电抗51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计ⅱ架空线路的电抗ⅲ电力变压器的电抗：由《工厂供电-刘介才》附录表5查得%=5，因此ⅳ绘k-2点短路的等效电路如图3-4-3示，并计算其总电抗为：图3-4-3短路等效电路图②计算三相短路电流和短路容量ⅰ三相短路电流周期分量有效值ⅱ三相短路次暂态电流和稳态电流ⅲ三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计ⅳ三相短路容量（3）k-1,k-2点短路计算表（如表3-3，3-4所示）表3-3系统最大运行方式时短路计算表短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAk-13.793.793.799.665.7268.93k-298.2798.2798.27180.82107.1168.083.5变电所一次设备的选择校验3.5.110kV侧一次设备的选择校验表3-510kV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数数据10kV237A18.6kA47.43kA一次设备型号规格额定参数高压少油断路器SN10-10Ⅱ/100010kV1000A31.5kA80kA高压隔离开关G-10/100010kV1000A——75kA高压熔断器RN2-1010kV0.5A50kA————电压互感器JDJ-1010/0.1kV————————电流互感器LZZQB6-1010kV800/5A——————51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计315/5A(大于)100/5A(大于)电流互感器LA-1010kV315/5A(大于)160/5A(大于)——————避雷器FS4-1010kV————————表3-5所选设备均满足要求。3.5.2变电所高压母线的选择按规定10kV级的变电所的高压母线应按发热条件进线选择，并校验其短路稳定度。（1）10kV母线的选择校验①按发热条件选择由及室外环境温度33℃，查资料，初选硬铝母线LMY-3（70×6），其35℃时>，满足发热条件。②动稳定度校验ⅰ母线在三相短路时所受的最大电动力为ⅱ母线在作用时的弯曲力矩为ⅲ母线的截面系数为ⅳ故母线在三相短路时所受到的计算应力为而硬铝母线（LMY）的允许应力为，由此可见该母线满足短路动稳定度的要求。③热稳定度校验51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计计算满足短路热稳定的最小截面式中——变电所10kV侧纵联差动保护动作时间按0.7s整定，再加上断路器断路时间0.2s，再加0.05s。由于母线的实际截面为，因此该母线满足短路热稳定度要求。所以电机修造厂高压母线选择如表3-8所示表3-5-1电机修造厂高压母线选择母线名称母线型号规格10kV母线LMY-3(25×3)，即母线尺寸为25mm×3mm3.6变电所进出线选择。3.6.110kV高压进线的选择校验采用LJ型铝绞线架空敷设，接往10kV公用干线。（1）按发热条件选择由及室外环境温度33℃，查资料，初选LJ-35，其35℃时>，满足发热条件。（2）校验机械强度查表，最小允许截面，因此LJ-35满足机械强度要求。由于此线路很短，不需校验电压损耗。3.6.210kV高压出线的选择（1）馈电给1号厂房（电机修造车间）的线路采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。①按发热条件选择由及土壤温度25℃，查表，初选缆芯为的交联电缆，其，满足发热条件。②校验电压损耗由电机修造厂平面图量得变电所至一号厂房距离约100m，而表查得51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计的铝芯电缆的（按缆芯工作温度80℃计），，又1号厂房的，，因此按式（3-9）满足允许电压损耗5％的要求。③短路热稳定校验计算满足短路热稳定的最小截面由于前面所选的缆芯截面小于，不满足短路热稳定度要求，因此改选缆芯的交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯电缆（中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同）。（2）馈电给2号厂房（机械加工车间）的线路亦采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。（方法同上，从略）缆芯截面选，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯电缆。（3）馈电给3号厂房（新品试制车间）的线路亦采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。（方法同上，从略）缆芯截面选，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯电缆。（4）馈电给4号厂房（原料车间）的线路亦采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。（方法同上，从略）缆芯截面选，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯电缆。（5）馈电给5号厂房（备件车间）的线路亦采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。（方法同上，从略）缆芯截面选，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯电缆。（6）馈电给6号厂房（锻造车间）的线路51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计亦采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。（方法同上，从略）缆芯截面选，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯电缆。（7）馈电给7号厂房（锅炉房）的线路亦采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。（方法同上，从略）缆芯截面选，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯电缆。（8）馈电给8号厂房（空压站）的线路亦采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。（方法同上，从略）缆芯截面选，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯电缆。（9）馈电给9号厂房（汽车库）的线路亦采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。（方法同上，从略）缆芯截面选，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯电缆。（10）馈电给10号厂房（大线圈车间）的线路亦采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。（方法同上，从略）缆芯截面选，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯电缆。（11）馈电给11号厂房（半成品试验站）的线路亦采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。（方法同上，从略）缆芯截面选，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯电缆。（12）馈电给12号厂房（成品试验站）的线路亦采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。（方法同上，从略）缆芯截面选，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯电缆。（13）馈电给13号厂房（加压站）的线路亦采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。（方法同上，从略）缆芯截面选，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯电缆。（14）馈电给14号厂房（设备处仓库）的线路亦采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。（方法同上，从略）缆芯截面选，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯电缆。（15）馈电给15号厂房（成品试验站内大型集中负荷）的线路亦采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。（方法同上，从略）缆芯截面选51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯电缆。3.6.3作为备用电源的高压线的选择校验采用LJ型铝绞线架空敷设，与相距约4km的某35/10kV变电所的10kV母线相联。（1）按发热条件选择工厂二级负荷容量共503kVA，及室外环境温度为33℃，查表，初选LJ-16，其35℃时的，满足发热条件。（2）校验电压损耗由表查得缆芯为的铝绞线的，（按线间几何均距0.8m计）。又，，线路长度按4km计，因此按式(3-9)，得满足允许电压损耗5％的要求。综合以上所选电机修造厂变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表3-7所示表3-9电机修造厂变电所进出线和联络线的型号规格线路名称导线或电缆的型号规格35kV电源进线LJ-35铝绞线(三相三线架空)10kV高压出线至1号厂房YJL22-10000-3×300＋1×150四芯电缆(直埋)至2号厂房YJL22-10000-3×300＋1×150四芯电缆(直埋)至3号厂房YJL22-10000-3×300＋1×150四芯电缆(直埋)至4号厂房YJL22-10000-3×300＋1×150四芯电缆(直埋)至5号厂房YJL22-10000-3×300＋1×150四芯电缆(直埋)至6号厂房YJL22-10000-3×300＋1×150四芯电缆(直埋)至7号厂房YJL22-10000-3×300＋1×150四芯电缆(直埋)至8号厂房YJL22-10000-3×300＋1×150四芯电缆(直埋)至9号厂房YJL22-10000-3×300＋1×150四芯电缆(直埋)至10号厂房YJL22-10000-3×300＋1×150四芯电缆(直埋)至11号厂房YJL22-10000-3×300＋1×150四芯电缆(直埋)10kV高压出线至12号厂房YJL22-10000-3×300＋1×150四芯电缆(直埋)至13号厂房YJL22-10000-3×300＋1×150四芯电缆(直埋)至14号厂房YJL22-10000-3×300＋1×150四芯电缆(直埋)51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计至15号厂房YJL22-10000-3×300＋1×150四芯电缆(直埋)与邻近35/10kV变电所10kV联络线LJ-16铝绞线(三相三线架空)3.7变电所的防雷保护与接地装置的设计3.7.1变电所的防雷保护（1）直击雷防护在变电所屋顶装设避雷针或避雷带，并引出两根接地线与变电所公共接地装置相连。由于变电所有露天配电装置，应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包括整个变电所。按规定，独立避雷针的接地装置接地电阻。通常采用3～6根长2.5m、φ50mm的钢管，在装避雷针的杆塔附近作一排或多边形排列，管间距离5m，打入地下，管顶距地面0.6m。接地管间用40mm×4mm的镀锌扁钢焊接相连。引下线用25mm×4mm的镀锌扁钢，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用φ20mm的镀锌圆钢，长1～1.5m。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上距离。在10kV架空进行上，架设1～2kM的避雷线，以消除近区进线上的雷击闪络，避免其引起的雷电侵入波对变电所电气装置的危害。（2）雷电侵入波的防护①在10kV电源进线的终端杆上装设FZ-35型阀式避雷器。引下线采用25mm×4mm的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端螺栓连接。②在10kV高压配电室内装设有JYN1-35-102型开关柜，其中配有FZ-35型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来保护，防护雷电侵入波的危害。③在10kV高压配电室内装设有GG-1A(F)-55型开关柜，其中配有FS4-10型避雷器。主要保护10kV侧出线上的各种一次设备。3.7.2变电所公共接地装置的设计（1）接地电阻的要求按资料上的表，此变电所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件：式中（由于题目没有给出35kV电网中架空线路和电缆线路总长度，所以我假设35kV电网中架空线路总长度为60km，35kV电网中电缆线路总长度为4km。）因此公共接地装置接地电阻51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计（2）接地装置的设计单根垂直管形接地体的接地电阻采用长2.5m、φ50mm的钢管14根，沿变电所三面布置，管距≥5mm，垂直打入地下，管顶离地面0.6m。管间用40mm×4mm的镀锌扁钢焊接相连。变电所的变压器室有两条接地干线，35kV、10kV配电室各有一条和两条接地干线与室外公共接地装置焊接相连，电容器室有两条接地干线与室外公共接地装置焊接相连，接地干线均采用25mm×4mm的镀锌扁钢。接地电阻的验算：满足的接地电阻要求。式中η＝0.65在资料中查表近似地选取。51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计第四章结论我做的是金力电机修造厂全厂总降压变电所及配电系统的设计.通过这次毕业设计，我加深了对工厂供电知识的理解，基本上掌握了进行一次设计所要经历的步骤，象总降压的设计，我进行课题分析、查资料，进行设计，整理说明书到最后完成整个设计。作为大学阶段一次重要的学习经历我感觉自己受益非浅，同时深深的感觉的自己的学习能力在不断提高，一个月的时间就这样匆匆的过去了，在指导老师的细心教导中，我独立完成这次的设计。这次设计使我对工厂供电有了新的认识，对总降压变电所的设计由一无所知到现在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用，对老师的关心，指导有感于心，事实上这次设计对我们的锻炼是多方面的，除了对设计过程熟悉外，我们还进一步提高了作图，说明书编辑，各种信息的分析，对WORD文档的使用等多方面的能力。电机修造厂变电所的设计已经按照设计原则要求设计完了，虽然能够满足设计任务书的要求，但是我认为还要提高和改进的地方还有很多，比如说在变电所微机保护和综合自动化、电气安全、节能等方面还有很多需要以后补充和提高的地方。在细节方面，还有许多需要精雕细琢的地方，这次没有能够深入下去。希望以后有机会能够进一步。我认为变电所设计以后的发展方向应该是朝着微机综合自动化发展的。变电站微机综合自动化可实现继电保护、电网安全监控、电量和非电量监测、设备参数自动调整、中央信号、电压无功综合控制、电能自动分时统计、事故跳闸过程参数自动记录、事件按时排序、事故处理提示、快速处理事故、微机控制免维护直流电源供电和微机运行一体化功能，实现变电所无人值班。这方面在国外现在发展得已经相当的成熟了，而我国虽然虽然也发展了几十年了，但是现在还是没有普遍应用开来。造成我国变电所微机综合自动化发展缓慢的主要原因是该系统价格较高，只要大型的变电所才有条件安装。以后需要解决的问题就是要设法降低其投资额，以便应用在小型的变电所中。51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计参考文献[1]《工厂供电设计与实验》.王荣藩主编.天津.天津大学出版社，2002.3[2]《工厂供电简明设计手册》.刘介才.北京.机械工业出版社，1993.8[3]《工厂供电》.刘介才.北京.机械工业出版社，2002.10[4]《配电系统可靠性评估》.别朝江.中国电力出版社,1997.4[5]《配电系统的防雷设计》.李华主.电力系统通信出版社,2004.3[6]《工厂配电设计手册》.航空工业部设计研究院.水利电力出版社,1983.11[7]《电力系统继电保护》.洪佩孙.中国电力出版社,1988.7[8]《常用供配电设备选型手册》.王子午.煤炭工业出版社,1999.3[9]《电力系统及保护原理》.贺家李.中国水利水电出版社,1993.11[10]《电力系统分析》.于永源杨绮雯.北京电力出版社,2008.451 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计致谢毕业设计已结束，本次设计从选题到完成整个过程中得到了祝爱萍老师的悉心指导。从老师身上不仅学到了理论知识，更多的是待人接物与为人处世的道理。其严以律己，宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力，使人倍感温馨。在此真诚的感谢祝爱萍老师。愿导师合家欢乐，一生平安，工作顺利。也感谢各位老师和同学，祝愿大家以后工作顺利。谢谢！！51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计外文翻译EnergyManagementSystemofAdmixtureElectricity-generating1.OneprefaceTheadmixturethatwindforceandsolarcellsgenerateelectricitytoconstitutegenerateselectricitythesystemandiscalledthebreeze/lighttorepairthesystemwitheachother,allhavingsomecommonweaknessbecauseofthebreezeandsolarenergies,suchastheenergydensitylow,thestabilityisbadandissubjectedtotheweatherinfluencenottocontinue,havethestrongweakconjugation,solarenergyofseasonaltointerruptedetc.dayandnight.Begenerateelectricitybythewindforceandsolarenergyrespectivelytothepowersupply,thecredibilityofitspowersupplylowersconsumedly.Thewindenergy,solarenergyhastorepairsexwitheachothercertainly,ifthesunlightofdaytimeisstrong,thenightbreezeismany,thesummersunshinegood,thebreezeisweak;Thespringstanzabreezeofwinterisstrongbutthesunlightisoppositeweaker.Developthewindforceasolarenergytosupplyagaintogiveorgetanelectricshockthesystemwitheachother,takeintowindforceandthesolarenergytechniquestosynthesizetheexploitation,thusconstituteakindofrepairwitheachotherofcanscatterthenewenergythatclothorder,willisanewgrowthtoorderinthisenergystructureofcentury.Havetheconditionpassthestoragebatteryofmatchtheappropriatecapacityorconnectintothecitytogiveorgetanelectricshocktheconductandactionsbackuppowersupply,canmakecirculatetheexpensestolowerconsumedly,hugeexaltationofthecredibilityofthepowersupply.Localmainlygenerateelectricitytoindependentwindpower,thelightcurrentlyandthebreezealightsuppliesagaintheresearchoftheelectricitycontrolsystemwitheachothermore.Indesignthebreezealightgenerateelectricitysystem,thedesignwayofthinkingofthewidespreadadoptionaccordingtoloadeverydaytotaltoconsumetheelectricityquantity,andradiatethequantityfromthedaythatthelocalweatherdatagettothecapacityofthecertainsolarcellarray,thewindpowermachine,thencomecertaincantherenewableenergygenerateelectricitythepowerandthestoragebatterycapacitiesofcontrolthedevices,butatmixwiththemovementofgenerateelectricitythesystemcontrolandexcellentturntheresearchofmanagethemethodless.Becausetheexportationpowerandtheburdenpowersofthebreezeelectricalengineeringset,thesolarcellarrayisaffectbytheoutsidefactor,changingthescopetocomparegreatly,asaresultturnedtheenergyofgenerateelectricitythesystemmanagementtoalsoputforwardthehigherrequesttowardscontrolandexcellently.Thistextaimsatthemovementefficiencyandcredibility’sthatthecharacteristicsofthesystemmovementdesignsoneenergymanagementsystem(energymanagementsystem,briefnameEMS)toraisethesystem.2.composingofthesystemsThistextwiththesouthscienceandengineeringuniversitydispersiontypewindforceasolarenergyofthenewenergycenteradmixturegenerateselectricitythesystemforstudytheview,thestructurediagramofthesystem,suchas2－1offigure1show:51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计Mayknownbythechart2-1,thesystemincludesfollowingseveralparties:Thewindpowermachineanditscontroller:Total15KW/setsofthebiggestexportationpowerofthebreezemachine,thewindforcemachinegenerateselectricitythecontrollertomakethewindforcemachinebeenplacedinthebiggestpowertooutputtheappearancealways.Solarcellanditselectricitygenerationcontroller:Thealtogether5groups,solarcelleachgroupofpeakstile3kW,thesolarenergyelectricitygenerationcontrollercausesthesolarcellarraythroughouttobeatthemaximumworkrateoutputcondition.Thedatacollectsthesystem:(thedataacquiresthesystem,thebriefnameDAS)Usedfortheelectricvoltage,theloadpowerthatcollectstoexaminethesolarcellexportationpower,thewindpowermachinetooutputthepower,thesystemdirectcurrentpart,andcirculatetherelevantinformationtothesystemthatcollect,providingtheenergymanagementsystemtocarryontheanalyticalprocessing.Theenergymanagesthesystem:collecteachfunctionofsystemunitmovementparameterthatsystemprovideaccordingtothedata,carryoutthevalidmanagementtothesystemandcontrols.Bufferelectriccapacity:carryoutpartsofelectricvoltagesofthesystemdirectcurrentsteady.Loadandinversion:Thenewenergycenterloadclassification,akindofloadisaloadwhichtheenergycenterworkandtheexperimentmustguarantee;Twokindofloadsaretheelectricalenergieswhichenergycenterancillaryfacilitiesandsoongreenhousecontrolneeds,whentherenewableenergyoutputelectricalenergyhastheunnecessaryenergy,onlytheninvestsload.Thesystemloadandthedirectcomponentconnectionis,thedirectcurrentsidewhichrealizesthroughtheinversionafterPWMinversion,transformsforthevoltageisconstant,theprofilegoodexchangeelectricalenergy,providesfortheload.Thecitygivesorgetanelectricshockthecontroller:Whencantheelectricitythat51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计renewableenergyprovidecansatisfyaloadofsystemneed,givingorgetanelectricshockfromthecitytomakethecomplement;namelychasethecitytogiveorgetanelectricshocktheconductandactionsbackuppowersupply,passcombinethenetcontrollertocontrolthedevotionandtheexcisionofthecityelectricity.Inthewindpower,thesolarenergyandtheloadconstitutionelectricitygeneration,useselectricityinthesystem,asaresultofthewindspeed,thesunshineintensityandotherclimaticconditionschanges,thewindelectricalmachinery,thesolarcellarrayoutputandtheloadpowerallhascomparativelywiderangetheundulation,thussettheveryhighrequesttotheenergymanagementsystemmanagementsystem.ThisarticleinviewofisbeingconstructedaSouthChinatechnicalUniversitynewenergycenterdisperser-likewindpowersolarenergymixgeneratingsystem,hasdesignedanenergymanagementsystemmanagementsystem,accordingtothesystemelectricitygeneration,theloaduseselectricitythecondition,themanagementsystemmanagementsystempowersupplypattern,nimblyadjustseachparttosupplytheelectricquantitytheproportion.Theenergymanagementsystemmanagementsystemisbiggerthantheloaddemandwhentherenewableenergy,shutsoffthepartialsolarenergies,thewindelectricalmachinery;Whentherenewableenergycannotsatisfythebasicloadrequest,infullyusestherenewableenergyunderthepremise,isinsufficientpartiallycarriesonthesuitablesupplementbythecityelectricity,takesthesystemthebiggestloadis750kW.Inthepowersupplysystem,thesystemelectricitygenerationandtheloadactivepowerbalance,isthesystemsafestablemovementessentialcondition.BecausethesystemloadisprovidesbytheDivulgateaftertheinversion,theDCvoltagestabledirectinfluencesystemprovidestheelectricalenergytotheloadthequality,takesthesystemdirectcurrentvoltageinheretocontrolforthesystemthequantity,andtakesitsoperatingregionis192V-240V,chooses216Vforthedirectcomponentratedvoltage.Inordertodoesnotmakethesystemthestructuretootobecomplex,processingdidnotconsiderinheretotheaccumulatorcell.Namelyenergymanagementsystemmanagementsystemstructuredrawinglikechart2–2show:,,,anddifferenceforfemalelineelectricvoltage,exportableandbiggestpowerinthewindforcemachine,exportableandbiggestpower,systeminthesolarcellarrayofthedirectcurrentofthesystemathetypeloadthepowerandtwoloadsneeded51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计needofpower;andoutputtomakeuseofthecoefficientandthesolarcellarraystooutputtheutilizationforthewindforcemachineofthesystemwith
respectively,namely
counttoamountitwiththewindforcemachineforthesetthatthewindforcemachinebeinusethan,
forthenumberandthesolarenergyarraysettotalamountthatthesolarenergyarraybeinusethan.Take、［0,0.2,0.4,0.6,0.8,1］，andmeanthenumberthatthesetnumberandthesolarcellarraysthatthewindforcemachinebeinusebeinuserespectively;和giveorgetanelectricshocktheswitchcontroltochangethequantityforthecityrespectivelyandtwothetypesloadofprovidetherate,thistextdefine、fortheswitchfunction,takethevalue"0"or"1";When＝１meanthatthechargedbarbedwirenetconnectsintotheadmixturetogenerateelectricitythesystem,＝0meanthatthechargedbarbedwirenetgenerateselectricitythesystemfromtheadmixturetocutoff;＝１meanthattwoloadsconnectintotheadmixturetogenerateelectricitythesystemdevotionwork,=0meanthattwoloadsgenerateelectricitythesystemexcisionfromtheadmixture.Aimatthecharacteristicsofthesystemmovement,drawupthefollowingdesignrule:(1)RuleaApowerofthebreezeelectricalengineeringcapacitythatconstitutestomixwithtogenerateelectricitythesystemismoreandgreatly,asaresultthechoiceregardapowersupplyofthebreezeelectricalengineeringasprinciple,thesolarcellarrayistheenergytinyadjustthepart.(2)RuletwoAccordingtothesystemworkcharacteristic,takesthedirectcurrentsideterminalvoltageexpectedvalueis216V,whentherenewableenergymayoutputthemaximumworkrateisbiggerthantheloadrequest,therenewableenergytotheelectricalnetworkdoesnottransporttheelectricalenergy.(3)RulethreeTakeswhenherethedirectcurrentgeneratorvoltageislowerthan192V,throughincorporatesthecontrollertoputthroughtheelectricalnetwork,bythecityelectricitysupplementedtheloadneedstheshortpartialelectricalenergies,andtheincorporationcontrollerwhichthechapterintroducedbythisarticlebehindcausesthedirectcurrentgeneratorvoltagetomaintain192V,namely＝１Whenattracts>200V,closureincorporationcontroller,then=051 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计(4)RulefourTwoloadsareseveral:Generateelectricitythesystemfortheadmixtureintheelectricpowerthattheassistancefacilitiesneed,whencantherenewableenergyexportationelectricpowercontainsurplusofenergy,theloadthatjustthrowin.Intwokindofloadsworkingcondition,itsloadpowerexaminationhasnotbeenmoredifficult,inordertoavoidtwokindofloadsfrequentlythrowing;Thisarticleaccordingtothesystemtheloaddispositionsituation,supposestwokindofloadsmaximumworksreties,when+＞+Circulatetwoloaddevotions,namely＝1(5)RulefiveInordertoenhancethesystemdirectcomponentvoltagethestability,whenattracts<204V,withdrawstwokindofloadsfromthesystem,namely＝0When>230V,automaticallytwokindofloadsinvestmentsmovement,namely＝1When>240V,theautomaticexcisionallrenewableenergyelectricpowerfacilitycarriesonthepowersupplytothedirectcurrentgenerator,namely===0，＝1Inputsthemulti-outputs,thechangecomplexcharacteristicinviewofthesystem,thissystemusesintheintelligentcontrolthefuzzycontroltechnology(FuzzyControl,iscalledFC)torealizetothesystemcarriesonthemanagementandthecontrol;Studiedandhasdesignedonekindbasedonthegraduationfuzzycontrol(HierarchicalFuzzyControl,wascalledHFC)thealgorithmenergymanagementsystemmanagementsystem.3.MistycontrolsThefuzzysetwiththefuzzycontrolconceptisbyAmericanUniversityofCaliforniafamousProfessorL.A.ZadehinitFuzzySets，FuzzyAlgorithmandRationaleforFuzzyControlandsoonfamouslydiscussescenterfirstwasproposingonekindiscompletelydifferentwiththetraditionalmathematicsandthecontroltheoryintelligenttheory.Itsproductionnotonlydevelopedthebroadclassicalmathematicsfoundation,moreoverwascausesthecomputersciencetosimulatethesignificantbreakthroughwhichthehumanthoughtaspectdeveloped.Thefaintnessgathertocomeouttheperson"sjudgment,thethinkingprocesswiththedirectexpressionofmoresimplelanguageandmathematicsforms.Themodeofthinkingthat51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计makescomplicatedsystempressmankindcarryonoperationandprocessing’s"makepossible,laythefoundationfortheformationofthemistycontroller,andgetthescholaroftheinternationalcommunityandtheengineeringtechnicalpersonnel"sextensivevalueandapplications.Thefuzzycontrolthroughthefuzzysetwiththelogicalinferencemethodperson"sexperienceformalization,thesimulation,turnsthecontrolmodelandthelanguagewhichthecomputermayaccept,letsthecomputerreplacethepersontocarryontheeffectivereal-timecontrol.Fuzzycontrollercompositiondiagramlikechart2-3showItinclude:Theimportationquantityfaintnessturnstoconnect,knowledgebase(databaseandtheruledatabase),reasonlogicallythemachinetoreachagreementthefaintnesstoconnect.(1)ThefaintnessturnstoconnectTheimportationofthemistycontrollerisusuallycertainquantity,mustafterfaintnessturnchangeintothelanguagethatcontrollerknoworchangethequantitythencanbeusebythecontroller,thefaintnessturnstoconnectistoconvertthecertainimportationquantityasthefaintnesstomeasure,itisalsotheimportationofthemistycontrollertoconnect.(2)KnowledgebaseTheknowledgebasedescriptionformmainlyhastwokindsof:Databaseandruledatabase.Databaseisdepositsallimportationsandoutputtochangetomeasureofallmistysongatherofbelongtoonedegreerelationofvectorvalue;Ifinordertocontinuethearea,thetheoryareadatabasethenforbelongtothefunctioncorrespond.Theregularstorehouseistheoperatorwhichandhastherichexperiencebasedontheexpertknowledgeactsaccordingtothelong-termaccumulationtheexperience,accordingtoperson"sintuitioninferenceonelanguageexpressionform.Mostcommonlyusedisif-then,else,also,orandsoon,like2UyghurfuzzyinferencerulemayberepresentedasR:If(deviationisa;Badrateofchangeisb;)Then(controlmeasuresisc;)Theruledatabaseistoisusetodepositallmistycontrolrules,whilereasonlogicallyprovidetheinferentialbasisfor"reasonlogicallythemachine".(3)Reasonlogicallytoreachagreementthefaintnesstoconnect51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计Whilereasonlogically,thecontrollerreasonslogicallythemachineaccordingtothemistyquantitythatinput,controllingtherulethroughthefaintnesstosolvethefaintnesstorelatetothesquaredistance,obtainingthemistycontrolquantityofthemistycontroller.Fromreasonlogicallytheamountofcontrolthatmachineacquireandisamistyvector,can"tbeusedirectlytocontroltobecontrolobject,muststillconvertthecertaincontrolmeasure,webecalledthisprocesstosolvethefaintnessorfaintnessestomeasurecleartoturn.Usuallyreasonlogicallyandtheexportationcarriestohavetoconvertthemistyquantityasclearvalueofprocessbecalledthesolutionfaintness.4.DesignsoftheＥＭＳThisarticledesignsthewindcanasolarenergymixgeneratingsystemstructurediagramlikechart2-6showForthesakeoftheexaltationcantheexploitationefficiencyoftherenewableenergy,undertheconditionthatwindenergyandsolarenergiescansatisfytoloadtherequest,theloadthenisprovidebythewindenergyandsolarenergythedemandingenergy;Atthewindenergyandsolarenergiescan"tsatisfytheloadrequest,atmakinguseofwellcanthefoundationoftherenewableenergyup,theloadisprovidedtogetherbythewindenergy,solarenergyandchargedbarbedwirenetsthedemandingenergy.Mayknowbythesystemstructuredrawing,thesystemdirectcurrentgeneratorvoltagechangedirectinfluencesystemprovidestheelectricalenergytotheloadthequalityandthereliability,thusthestableDCvoltageisthesystemoperationalreliabilityandaperformanceimportanttarget.Takesthesystemdirectcurrentgeneratorvoltagefortocontrolthequantity,2-6mayresultinthesystembychart2themathematicalmodel:51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计Amongthem—femalelineelectricvoltageofdirectcurrent,—thewindpowerequipstheexportationelectriccurrent,—thesolarenergygenerateselectricitytoequiptheexportationelectriccurrent,—thesystemtransporttheloadgetelectriccurrent,—thechargedbarbedwirenettransportstogiveorgetanelectricshockthedirectcurrentthepartgetelectriccurrent,anelectriccapacityofC—directcurrent.Theusualrenewableenergyelectricpowerfacilityinvestmentisbigger,inordertofullydisplaysitselectricitygenerationtheefficiency,reducessystemcosttherecyclingcycle,theelectricpowerfacilityusesthemaximumworkrateoutputforthecontrolgoal.Supposeseachwind-drivengeneratorandeachgroupofsolarcellarrayalworksinpeakpoweroutputcondition,windpowergenerationandsolarenergyelectricpowerfacilityoutputtotaloutputdistinctionisand,systemtoitsusefactordistinctionand,then(2-3)theformulamayrewriteisSystemstructuredrawinglikechart2-7show:Mayknowbythe2-7chart,thesysteminputvaluearemore,inviewofawindpowersolarenergymixgeneratingsystemcharacteristic,usesthegraduationfuzzycontrolinhereusthestrategytocometothesystemtocarryonthecontrol,anddesignsfourlevelofgraduationfuzzycontrollerstorealizetomixesthegeneratingsystemtocarryontheeenergymanagementandthecontrol.Systemstructuredrawinglikechart2-8show:51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计Theburdenofthesystemistobeprovideddirectlybythedirectcurrentelectricpowerandthroughgoagainsttochangethemachineexportation,thestabilityofthedirectcurrentelectricvoltagebecomesdirectinfluence"sisasystemtooutputtheexchangeselectricpowerquantity,stabilityanddependablekeyfactors.Asaresultthechoicedirectcurrentispartofphysicallythedirectcurrentelectricvoltagemeasurewiththedirectcurrentelectricvoltagevariety,bethefirstdegreeimportationofthesystem,outputforthedirectcurrentelectricvoltageetc.theeffectbeworthisacomprehensivedirectcurrentelectricvoltagemeasurewiththedirectcurrentelectricvoltagevariety,getfutureappearance.Substantially,itreflectedthesystemonthecurrentdirectcurrentelectricvoltagefoundation,ifdon"tchangethecontrolquantity,thennextsampletheestimatevalueofthetimedirectcurrentsideelectricvoltageis,becauseofbeforenextadoptionperiodarrival,theexportationcontrolofthesystemquantity,wasreasonlogicallybyfaintnesspersonaloccurrencechange,asaresultdefineherebeworthfortheetc.effectofpartsofelectricvoltagesofthesystemdirectcurrent.Seconddegreewiththefirstdegreeoutput"sdirectcurrentelectricvoltageetc.theeffectvalueandburdenbethatclassimportationofthemistycontroller,outputtakeforloadtheoppositesystemenergyloadstrength:isacomprehensiveburdenandloadthedirectcurrentelectricvoltageetc.theeffectbeworthgetofathreechangethequantity.Whenbiginexpecttobeworth,theenergythatthesystemburdenneedisinadditiontofromcanrenewableenergyin51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计additiontoprovide,stillhavingaparttoneedtobekepttheabilitycomponentelectriccapacitybythedirectcurrent,thencanlowerthedirectcurrentsideelectricvoltage,makethedirectcurrentsideelectricvoltagebeworththedirectionvarietytowardexpectation,thentheburdenneedfromcantherenewableenergyprovidetheenergydrivediedown;Whensmallinexpecttobeworth,cantherenewableenergyisinadditiontothesystemburdeninadditiontoprovidingtheenergy,stillwantingtowarddirectcurrenttokeeptheabilitycomponentelectriccapacitytocompensatetheelectricpower,raisethedirectcurrentsideelectricvoltage,fromcantherenewableenergyangletosee,needtoprovidetheenergytobestrengtheninthefoundationforload:Asaresultdefinetooutputhereforloadtheloadstrengthoftheoppositesystemenergy.X-ratedoutputthebiggestpowerwithastrongwindenergyofinfluenceandloadtheoppositesystemenergystrengthbetheimportationofthex-ratedmistycontroller,outputistheutilizationofthewindenergy,betooutputtoprovidetothebreezeelectricalengineeringcontroller,controlthesetthatthebreezeelectricalengineeringopennumber,amongthemisThesolarenergyimportationthemoderatebreezesmachineprovidesthesystemtheoppositeenergytheburdenthestrengthshortagepart＝75-conductandactionsthefourthclassimportationofthemistycontroller,takeoutputfortheutilizationthatsolarenergygenerateelectricitynamelyis:Thefourthcascadecontroloutputandthethirdcascadecontroloutputaffectstotheelectricitygenerationcontroldevicetotheloadpowersupply.Whenandcannotsatisfytheloadrequest,whenthedirectcomponentvoltageislowerthan192V,putsthroughtheelectricalnetwork,canasolarenergymixgeneratingsystemprovidetheelectricalenergytogetherbytheelectricalnetworkgentlebreeze;Whenthedirectcomponentvoltageishigherthan240V,thenshutsoffthewind-drivengeneratorandthesolarenergyelectricpowerfacilitytothesystempowersupply,whenthedirectcurrentterminalvoltageslowerthan220Vagainreinveststhework.Thus,graduallyaskstheessencethroughthegraduationstructure,graduallyapproaches51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计theobjectivefunction,thusachievestheidealcontroleffect.5.SummaryThischapterfirstsimplyintroducedthewindpowersolarenergymixgeneratingsystemdisposition,afterwardsaimedatthismulti-inputstobemostthevariablethedisperser-likewindpowersolarenergymixelectricitygenerationenergymanagementsystemmanagementsystem,theresearchhasdesignedbasedontheheredityalgorithmgraduationfuzzycontrolalgorithm,andproducedthissystemtousegraduationfuzzycontrolthedetaileddesignprocedure.Finally,withtheaidoftothesimulation,appliestheabovealgorithmtothewindcaninasolarenergymixelectricitygenerationenergymanagementsystemmanagementsystem.Thesimulationresultindicatedthat,canimplementalbettermanagementandthecontrolbasedonthegraduationfuzzycontrollertothedisperser-likewindpowersolarenergymixgeneratingsystem,andmayobtainthegoodeffect.Thisalsoforthemanykindsofrenewableenergiesmixgeneratingsystemmanagementandthecontrol,hasprovidedaneffectivekeytothesituation.混合发电能量管理系统1.引言风力与太阳能电池发电组成的混合发电系统又叫作风／光互补系统，由于风和太阳能都有一些共同的缺点，如能量密度低、稳定性差、受天气影响不连续、有季节性强弱变化、太阳能日夜间断等。分别由风力和太阳能发电来供电，其供电的可靠性大大降低。风能、太阳能具有一定的互补性，如白天太阳光强，夜晚风多，夏天日照好、风弱；冬春季节风大而阳光相对较弱。开发风力一太阳能互补发电系统，将风力与太阳能技术加以综合利用，从而构成一种互补的可分散布点的新型能源，将是本世纪能源结构中一个新的增长点。有条件时通过搭配适当容量的蓄电池或接入市电作为备用电源，可使运行费用大大的降低、供电的可靠性大大的提高。目前国内主要针对独立的风力发电、光伏发电及风一光互补发电控制系统的研究较多。在设计风一光发电系统中，普遍采用的设计思路是根据负载每天的总耗电量，和由当地气象数据得到的日辐射量来确定太阳能电池阵列、风力发电机的容量，再来确定可再生能源发电控制装置的功率和蓄电池容量，但是在混合发电系统的运行控制和优化管理方法方面的研究较少。由于风电机组、太阳能电池阵列的输出功率和负荷功率受外界因素的影响，变动范围较大，因而对控制和优化发电系统的能量管理也提出了较高的要求。本文针对系统运行的特点设计了一能量管理系统（EnergyManagementSystem,简称EMS）来提高系统的运行效率和可靠性。2.统的构成本文以华南理工大学新能源中心的分散式风力一太阳能混合发电系统为研究景，系统的结构图如图２2－1示51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计由图2-1可知，系统包括以下几部分：风力发电机及其控制器：共5套，风机的最大输出功率15ｋＷ／台，风力机发电控制器使风力机始终处于最大功率输出状态。　太阳能电池及其发电控制器：共5组，太阳能电池每组峰瓦3ｋＷ，太阳能发电控制器使太阳能电池阵列始终处于最大功率输出状态。数据采集系统（DataAcquisitionSystem，简称DAS）：用于采集检测太阳能电池输出功率、风力发电机输出功率、系统直流部分的电压、负载功率，并把采集到的系统运行有关信息，提供能量管理系统进行分析处理。能量管理系统：根据数据采集系统提供的系统各功能单元运行参数，来实现对系统的有效管理和控制。缓冲电容：实现系统直流部分电压的平稳。负载和逆变器：新能源中心的负载分类，一类负载是能源中心办公和实验所必须保证的负载；二类负载是能源中心的温室控制等辅助设施所需的电能，当可再生能源输出电能有多余的能量时，才投入的负载。系统的负载和直流部分的连接是通过逆变器来实现的，直流侧经过ＰＷＭ逆变器，转换为电压恒定、波形良好的交流电能，提供给负载。市电控制器：当可再生能源提供的电能不能满足系统一类负载所需时，由市电来作补充；即把市电作为备用电源，通过并网控制器来控制市电的投入和切除。在风力、太阳能和负荷构成的发电、用电系统中，由于风速、日照强度和其它气候条件的变化，风电机组、太阳能电池阵列的输出功率和负荷功率都存在着较大范围的波动，因而对能量管理系统提出了很高的要求。51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计本文针对正在建设中的华南理工大学新能源中心分散式风力一太阳能混合发电系统，设计了一个能量管理系统，根据系统发电、负荷用电状况，来管理系统的供电模式，灵活调节各部分供电量的比例。能量管理系统在可再生能源大于负荷需求时，切断部分太阳能、风电机；可再生能源不能满足基本负载要求时，在充分利用可再生能源的前提下，不足部分由市电来进行适当的补充，取系统的最大负荷为750ｋＷ.在供电系统中，系统发电与负荷有功功率的平衡，是系统安全稳定运行的必要条件。由于系统的负荷是由直流电压经逆变器提供的，直流电压的稳定性直接影响系统给负载提供电能的质量，在这里取系统直流母线电压为系统的被控量，并取其工作范围为192Ｖ－240Ｖ，选择216Ｖ为直流部分的额定电压。为了不使系统的结构过于复杂，在这里对蓄电池的处理不予以考虑。即能量管理系统结构图如图2－2所,,,和分别为系统的直流母线电压、风力机可输出的最大功率、太阳能电池阵列可输出的最大功率、系统中一类负载所需功率和二类负载所需的功率；和分别为系统的风力机输出利用系数和太阳能电池阵列输出利用率，即为风力机启用的台数与风力机总数之比,为太阳能阵列启用的组数和太阳能阵列组总数之比。取、［0,0.2,0.4,0.6,0.8,1］，则5和5分别表示风力机启用的台数和太阳能电池阵列启用的组数；和，分别为市电开关控制变量和二类负载的提供率，本文定义、为开关函数，取值“０”或“1”；当＝１表示电网接入混合发电系统，＝0表示电网从混合发电系统中切除；＝１表示二类负载接入混合发电系统投入工作，＝０则表示二类负载从混合发电系统切除。针对系统运行的特点，制定以下设计规则：（1）规则一构成混合发电系统的风电机组功率容量较大，因而选择以风电机组供电为主，太阳能电池阵列作为能量微调部分。（2）规则二根据系统的工作特点，取直流侧端电压期望值为216Ｖ，当可再生能源可输出最大功率大于负载要求时，可再生能源不向电网输送电能。51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计（3）规则三在这里取直流母线电压低于192Ｖ时，通过并网控制器接通电网，由市电来补充负载所需短缺部分的电能，并由本文后面章节介绍的并网控制器使直流母线电压维持192Ｖ，即＝１　　　　当吸＞２００Ｖ时，关闭并网控制器，即＝０（4）规则四二类负载几：为混合发电系统中辅助设施所需的电能，当可再生能源输出电能有多余的能量时，才投入的负载。二类负载未工作情况下，其负载功率检测较困难，为了避免二类负载的频繁投彻；本文根据系统的负载配置情况，设二类负载最大功率为，当+＞+把二类负载投入运行，即＝1（5）规则五为了提高系统直流部分电压的稳定性，当吸＜２０４Ｖ时，把二类负载从系统中撤出，即＝0当＞２３０Ｖ时，自动把二类负载投入运行，即＝1＞２４０Ｖ时，自动切除所有的可再生能源发电装置对直流母线进行供电，即===0，＝1针对系统多输入多输出、变化复杂的特点，本系统采用智能控制中的模糊控制技术（FuzzyControl,简称ＦＣ）来实现对系统进行管理和控制；研究并设计了一种基于分级模糊控制（HierarchicalFuzzyControl，简称ＨＦＣ）算法的能量管理系统。3.模糊控制模糊集合和模糊控制的概念是由美国加利福尼亚大学著名教授Ｌ．Ａ．Ｚａｄｅｈ在其FuzzySets，FuzzyAlgorithm和RationaleforFuzzyControl等著名论著中首先提出一种完全不同于传统数学与控制理论的智能理论。它的产生不仅拓广了经典数学的数学基础，而且是使计算机科学向模拟人类思维方面发展的重大突破。51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计模糊集合将人的判断、思维过程用比较简单的语言和数学形式直接表达出来。使得复杂系统按人类的思维方式进行运作和处理成为可能，为模糊控制器的形成奠定了基础，并得到世界各国的学者和工程技术人员广泛的重视和应用。模糊控制通过模糊集合和逻辑推理方法把人的经验形式化，模型化，变成计算机可以接受的控制模型和语言，让计算机来代替人来进行有效的实时控制。模糊控制器的组成框图如图2－3所示它包括：输入量模糊化接口，知识库（数据库和规则库），推理机和解模糊接口。（1）模糊化接口模糊控制器的输入通常是确定的量，必须要模糊化后，变为控制器所认识的语言或变量才能被控制器使用，模糊化接口是将确定的输入量转化为模糊量，它也是模糊控制器的输入接口。（2）知识库知识库描述形式主要有两种：数据库和规则库。数据库是存放所有输入、输出变量的全部模糊子集的隶属度关系的矢量值；若论域为连续域，数据库则为相应的隶属函数。规则库是基于专家知识和有丰富经验的操作人员根据长期积累的经验，按人的直觉推理的一种语言表示形式。最常用的为if－then，else,also,or等，如2维模糊推理规则可表示为Ｒ：if（偏差isa；差变化率isb；）　then（控制量isc；）规则库就是用来存放全部模糊控制规则，在推理时为“推理机”提供推理的依据。（3）推理和解模糊接口推理时，控制器推理机根据输入的模糊量，经模糊控制规则来求解模糊关系方程，获取模糊控制器的模糊控制量。51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计由推理机获得的控制量是一个模糊矢量，不能直接被用来控制被控对象，还必须转换成确定的控制量，我们把这一过程称为解模糊或模糊量的清晰化。通常把推理和输出端具有把模糊量转化为清晰值的过程称为解模糊。4.ＥＭＳ的设计本文所设计的风能一太阳能混合发电系统的结构框图如图２－６所示：为了提高可再生能源的利用效率，在风能和太阳能能够满足负载要求的情况下，负载所需求的能源则由风能和太阳能提供；在风能和太阳能不能满足负载要求时，在充分利用可再生能源的基础上，负载所需求的能源由风能、太阳能和电网共同提供。由系统的结构图可知，系统直流母线电压的变化直接影响系统给负载提供电能的质量和可靠性，因而稳定的直流电压是系统工作可靠性和性能的一个重要指标。取系统直流母线电压为被控量，由图2－6可得系统的数学模型：其中—直流母线电压，—风力发电装置输出电流，—太阳能发电装置输出电流，—系统输送到负载得电流，—电网输送电直流部分得电流，Ｃ—直流平波电容容量。通常可再生能源发电装置的投资较大，为了充分发挥其发电的效率，缩短系统成本的回收周期，发电装置多采用最大功率输出为控制目标。设每台风力发电机和每组太阳能电池阵列都工作在的最大输出功率状态，风力发电和太阳能发电装置输出总功率分别为和，系统对其利用率分别和，则（２－３）式可改写为系统的结构图如图２－７所示：51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计由图２－７可知，系统的输入量较多，针对风力一太阳能混合发电系统的特点，在这里我们采用分级模糊控制的策略来对系统进行控制，并设计一个四级的分级模糊控制器来实现对混合发电系统进行能量管理和控制。系统结构图如图2－8所示：系统的负荷是由直流电能直接提供和经逆变器输出，直流电压的稳定性成为直接影响是系统输出交流电能质量、稳定性与可靠性的关键因素。因而选择直流部分实际直流电压和直流电压变化量，作为系统的第一级输入，输出为直流电压等效值是综合直流电压和直流电压变化量，得出未来的状态。实质上，它反映了系统在当前直流电压基础上，若不改变控制量，则下一个采样时刻直流侧电压的预测值即为，由于在下一个采用周期到来之前，系统的输出控制量，经模糊推理己发生改变，因而在这里定义为系统直流部分电压的等效值。第二级以第一级输出的直流电压等效值和负荷作为该级模糊控制器的输入，输出取为负载相对系统能量负载强度：51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计　是综合负荷和负载直流电压等效值得出的一个参变量。当大于期望值时，系统负荷所需的能量除了由可再生能源提供外，还有一部分需由直流储能元件电容，才能降低直流侧电压，使直流侧电压向期望值方向变化，即负荷需由可再生能源提供能量被减弱；当小于期望值时，可再生能源除了向系统负荷提供能量外，还要向直流储能元件电容补偿电能，来提高直流侧电压，从可再生能源角度来看，所需提供能量在负载的基础上被加强：因而在这里定义输出为负载相对系统能量的负载强度。第三级以影响次大的风能输出最大功率和负载相对系统能量强度作为第三级模糊控制器的输入，输出为风能的利用率，作为输出提供给风电机控制器，控制风电机开启的台数，其中为为太阳能输入和风机提供系统相对能量负荷强度不足部分＝75一作为第四级模糊控制器的输入，取输出为为太阳能发电的利用率即为：第四级控制器的输出和第三级控制器的输出作用到发电控制装置给负载供电。当和，不能满足负荷要求，直流部分电压低于192Ｖ时，接通电网，由电网和风能一太阳能混合发电系统共同提供电能；当直流部分电压高于240Ｖ时，则切断风力发电机和太阳能发电装置向系统供电，直至直流端电压低于220Ｖ时再重新投入工作。这样，通过分级结构的逐步求精，逐步逼近目标函数，从而达到理想的控制效果。5.总结51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计本文首先简单介绍了风力太阳能混合发电系统的配置，随后针对该多输入多数出变量的分散式风力太阳能混合发电的能量管理系统，研究设计了一个基于遗传算法分级模糊控制算法，并给出了该系统采用分级模糊控制的详细设计步骤。最后，借助于仿真，将上述算法应用于风能一太阳能混合发电的能量管理系统中。仿真结果表明，基于分级模糊控制器能够对分散式风力太阳能混合发电系统实施较好的管理和控制，并可取得良好的效果。这也为多种可再生能源混合发电系统的管理和控制，提供了一条有效的解决途径。51 宁夏大学机械工工程学院2015届毕业设计附件[1].变电所供电系统图--------------一张(A1）图号2015-4-20；[2].变压器继电保护图------------一张(A1)图号2015-4-25；[3].中央复归能重复动作的事故与预告信号回路控制原理图----------------------一张(A0)图号202014-4-24；地址：宁夏银川市西夏区贺兰山西路529号邮编：750021电话：0951-2062998传真：0951-2062958网址：Http://WWW.nxu.edu.cn/jxxy/index.htm电子信箱：E-MAIL：jxxy@nxu.edu.cn51'