1、电力系统稳定分析和计算设计报告键入文字电力系统稳定分析和计算设计报告专业：电气工程及其自动化班级： 09 电气（4）班学号：32 号、34 号姓名：禤培正、陈子程华南理工大学电力学院2012-2-29电力系统稳定分析和计算设计报告键入文字目录课程设计题目：电力系统稳定分析和计算 .11 潮流的参数计算和标幺化 .41.1 线路参数计算与标幺化 .41.2 节点信息统计 .52 采用 MATLAB 计算电网潮流 .62.1 PQ 分解法潮流计算 .62.2 MATLAB 平台潮流计算结果分析 .73 采用 powerworld 仿真软件计算潮流 .73.1 PowerWorld 仿真软件简介 .
2、73.2 PowerWorld 软件建模与潮流计算 .83.3 PowerWorld 仿真结果与 Matlab 计算结果对比分析 .114 网络变换法求解输入阻抗与转移阻抗 .124.1 负荷、发电机、变压器、线路等效电容的处理 .124.2 采用网络变换法的具体步骤 .154.3 求解输入阻抗和转移阻抗 .194.4 求解有功功率传输特性 .195 故障方案仿真 .205.1 选定故障 1：节点 3 发生三相对称短路 .205.2 选定故障 2：线路 L23 中点处发生三相对称短路 .266 采用等面积法求解极限切除角 .316.1 故障方案一 .316.2 故障方案二 .327 基于 Po
3、werWorld，分析三阶模型的发电机的暂态过程 .337.1 故障方案一：节点 3 发生三相对称短路 .337.2 故障方案二：线路 L23 中点处发生三相对称短路 .358 发电机模型及励磁调节参数对稳定计算结果的影响 .368.1 发电机模型对稳定计算结果的影响 .368.2 TJ 对稳定计算结果的影响 .388.3 励磁参数对稳定计算结果的影响 .39参考文献 .40附录： .40电力系统稳定分析和计算设计报告键入文字电力系统稳定分析和计算设计报告1课程设计题目：电力系统稳定分析和计算姓名：指导教师：一、 一个 220kV 分网结构和参数如下：500kV 站（#1）的 220kV 母线
4、视为无穷大母线，电压恒定在 230kV。图中，各变电站参数如下表：编号 类型 220kV 最大负荷，MVA#1 500kV 站 平衡节点#2 220kV 站 250+j40#3 220kV 站 380+j90#4 220kV 站 280+j85#5 220kV 站 420+j95各线路长度如图所示。所有线路型号均为 LGJ-2*300，基本电气参数为：正序参数： r = 0.054/km, x = 0.308/km, C = 0.0116 F/km；零序参数： r0 = 0.204/km, x0 = 0.968/km, C0 = 0.0078 F/km；40C 长期运行允许的最大电流：1190
5、A。燃煤发电厂 G 有三台机组，均采用单元接线。电厂 220kV 侧采用双母接线。发电机组主要参数如下表：电力系统稳定分析和计算设计报告2机组台数单台容量（MW）额 定 电 压（EV）功率因数升压变容量MVAXd Xd Xq Td0 TJ=2H3 300 10.5 0.85 350 1.8 0.18 1.2 8 7当发电机采用三阶模型时，励磁环节（含励磁机和励磁调节器）模型如下:图中参数如下：TR=0，K A=20，T A=0.1， Te=0.1，K E=1，S E=0，K F=0.05，T F=0.7不考虑 PSS，即图中的附加信号 Vs=0。发电厂升压变参数均为 Vs%=10.5%，变比
6、10.5kV/242kV。不计内阻和空载损耗。发电厂按 PV 方式运行，高压母线电压定值为 1.05VN。考虑该电厂开机三台，所有发电机保留 10%的功率裕度。发电厂厂用电均按出力的 7%考虑。稳定仿真中不考虑发电厂的调速器和原动机模型。负荷采用恒阻抗模型。二、 设计的主要内容：1、进行参数计算和标幺化，形成潮流计算参数；2、用 Matlab 编制潮流计算程序，要求采用 PQ 分解法潮流计算方法。3、用 PowerWorld 软件进行潮流计算并与自己编制的软件计算结果进行校核和分析；4、用 Matlab 编制稳定计算程序（三台机可并联等值成一台机） ，发电机采用二阶经典模型，要求给出网络变换法
7、求解输入阻抗和转移阻抗的变换过程图；5、自行选择 2-3 种故障方案，给出摇摆曲线，并计算故障的极限切除时间和极限切除角。与 PowerWorld 软件的分析结果进行比较校核。6、对上面 2-3 种故障方案，采用等面积定则计算故障的极限切除角，并分析比较与时域仿真法计算结果的差别；7、用 Matlab 编制稳定计算程序，发电机采用三阶模型，并对第 6 步的 2-3 种故障方案进行稳定计算，给出摇摆曲线，并计算故障的极限切除时间；与PowerWorld 软件的分析结果进行比较校核。8、比较两种模型的仿真结果，分析发电机模型选择对于稳定计算结果的影响，并且分析励磁调节系统参数变化对于稳定计算结果的
8、影响；9、编制课程设计报告。电力系统稳定分析和计算设计报告3三、 设计要求和设计成果：1、2 位同学为一组，自行分工，但任务不能重复；2、每位同学对自己的设计任务编写课程设计说明书一份；3、一组同学共同完成一份完整的设计报告；2、设计说明和报告应包含： 以上设计任务每一部分的计算过程和结果分析； 所编制的潮流和稳定计算源程序（主要语句应加注释） ； 潮流计算结果（潮流图） 稳定计算的功角曲线等； 网络变换法求解转移阻抗的变换过程图。电力系统稳定分析和计算设计报告41 潮流的参数计算和标幺化1.1 线路参数计算与标幺化# 1# 2# 3# 4# 5# 6Z1 2Z2 4Z2 3Z3 6Z5 6Z
9、4 5图 1、电网的等效线路图图 1 是待求解电网的等效线路图，由已知取基准功率 100MW，基准电压220kV：则有* MERGEFORMAT (1)B10MW2kV48.6BSZIA线路正序参数：* MERGEFORMAT (2)j0.54j.38 /k.16F/kMzrxC线路阻抗标幺值计算公式：* MERGEFORMAT (3)B*2SZzlV线路导纳标幺值计算公式：电力系统稳定分析和计算设计报告5* MERGEFORMAT (4)2B*jVYClS由于电网线路为双回路线路，即阻抗值为单回路的一半，导纳值为单回路的两倍。L12 的线路长度为 27km，则Z12=0.5*（0.054+j
10、0.308）*27/484=(0.001056+j0.008591) B12=2*2*3.14*50*0.0116*10-6*27*484S=0.0952SL23 的线路长度为 17km，则Z23=0.5*（0.054+j0.308）*17/484=(0.009483+j0.005409) B23=2*2*3.14*50*0.0116*10-6*17*484S=0.0600SL24 的线路长度为 6km，则Z24=0.5*（0.054+j0.308）*6/484=(0.000335+j0.001909) B24=2*2*3.14*50*0.0116*10-6*6*484S=0.0212SL45
11、 的线路长度为 5km，则Z45=0.5*（0.054+j0.308）*5/484=(0.000279+j0.001591) B45=2*2*3.14*50*0.0116*10-6*5*484S=0.0173SL36 的线路长度为 18km，则Z36=0.5*（0.054+j0.308）*18/484=(0.001004+j0.005727) B36=2*2*3.14*50*0.0116*10-6*18*484S=0.0635SL56 的线路长度为 24km，则Z56=0.5*（0.054+j0.308）*24/484=(0.001339+j0.007636) B56=2*2*3.14*50*
12、0.0116*10-6*24*484S=0.0847S综上，电网线路参数的标幺值如表 1 所示：表 1、线路参数的标幺值统计线路 L12 L23 L24 L45 L36 L56阻抗Z/0.001506+j0.0085910.000948+j0.0054090.000335+j0.0019090.000279+j0.0015910.001004+j0.0057270.001339+j0.007636导纳B/S j0.0952 j0.0600 j0.0212 j0.0173 j0.0635 j0.08471.2 节点信息统计表 2、节点给定参数统计编号 1 2 3 4 5 6节点类型 平衡节点 P
13、Q 节点 PQ 节点 PQ 节点 PQ 节点 PV 节点P(MW) 无 250 380 280 420 -753.3Q(MVar) 无 40 90 85 95 无V(kV) 230 无 无 无 无 231.1由图 1 可知，网络中共有 6 个节点，其中节点 1 为平衡节点，视为无穷大母线，电压稳定在 230kV，即 1.0455VN。节点 2、 3、4、5 均为 PQ 节点，带有一定的负荷。此外，节点 6 为 PV 节点，其中总发出的有功功率（5）310%70.PMW电力系统稳定分析和计算设计报告6即每台机组出力为 753.3/3MW=251.1MW。电压 V 稳定在 1.05VN。综上，各节
14、点的参数如表 2 所示：2 采用 MATLAB 计算电网潮流通过对待求解电网的等效线路参数的计算与标幺化，得出待求解电网的各PQ 节点的有功功率和无功功率，各 PV 节点的有功功率和节点电压。基于MATLAB 平台编写程序，我们对待求解电网进行潮流计算，从而得出各 PQ 节点的节点电压以及各线路的线路损耗。2.1PQ 分解法潮流计算我们采用 PQ 分解法对待求解电网进行潮流计算，大致流程如下：1）编程思想是将所有支路的状态信息整合成一个矩阵进行计算、将所有节点的状态信息整合成另一个矩阵进行计算，具体如下：构造支路信息矩阵 B1，每一行表示一条支路，一行中的各元素表示该支路的信息：1、支路首端号
15、；2、末端号；3、支路阻抗；4、支路对地电纳 5、支路的变比；6、支路首端处于 K 侧为 1，首端处于 1 侧则为 0；构造节点信息矩阵 B2，每一行表示一个节点，一行中的各元素表示该节点的信息：1、该节点发电机功率；2、该节点负荷功率；3、节点电压初始值; 4、PV 节点电压 V 的给定值；5、节点所接的无功补偿设备的容量 ; 6、节点分类标号：1 为平衡节点（应为 1 号节点） ；2 为 PQ 节点；3 为 PV 节点；根据前文对待求解电网的线路参数的归算和标幺化，所构造的支路信息矩阵 B1 和构造节点信息矩阵 B2 如下所示（MATLAB 界面截图表示） ，图 2、MATLAB 界面截图
16、2）接下来，根据支路信息矩阵 B1 和节点信息矩阵 B2，程序先形成待求解电网的节点导纳矩阵：先对空矩阵加入对角线元素，即先加入每个节点的对地导纳 y0；根据支路信息矩阵 B1，对导纳矩阵再加入互导纳 ypq；电力系统稳定分析和计算设计报告7再将互导纳 ypq 加入到导纳矩阵的对角线元素，形成自导纳。此部分程序可在 MATLAB 平台中独立写成 m 文件，提高效率；3）初始化各节点电压（幅值和相角）的存储矩阵和各节点注入功率（实部和虚部）的存储矩阵，以存放迭代过程中的中间值和输出最终值；4）构造各节点的潮流方程，进入潮流计算程序；5）基于 MATLAB 平台，得出计算结果，采用误差精度为 10
17、e-5。由结果可知，共用 7 次迭代便能满足精度要求，共用时间为 0.097085s；2.2 MATLAB 平台潮流计算结果分析采用 MATLAB 平台计算电网潮流的输出结果如下所示，（1）各节点电压如表 3 所示：表 3、各节点电压节点编号 基准电压 kV 标幺电压 实际电压 (kV) 相角 (度)1 220 1.04550 230.010 02 220 1.03430 227.546 -2.63583 220 1.03730 228.206 -2.67284 220 1.03240 227.128 -2.96485 220 1.03300 227.260 -3.01296 220 1.04
18、900 230.780 -1.6118（2）各节点的注入功率如表 4 所示：表 4、各节点注入功率节点编号 1 2 3 4 5 6注入功率 5.8531 + j0.2814 -2.5000 - j0.4000 -3.8000 - j0.9000 -2.8000 - j0.8500 -4.2000 -j 0.9500 7.5330 + j2.9398（3）各支路状态如表 5 所示：表 5、各支路状态首端节点编号末端节点编号首端有功功率（MW）首端无功功率（ Mvar）首端视在功率（MVA）有功损耗（MW）无功损耗（ Mvar）1 2 585.31 28.14 585.99 4.74 16.712 3 2.79 -60.65 60.71 0.03 -6.282 4 327.78 32.09 329.35 0.34 -0.343 6 -377.24 -144.37 403.92 1.51 1.694 5 47.45 -52.58 70.82 0.01 -1.785 6 -372.57 -145.80 400.82 1.99 2.133 采用 powerworld 仿真软件计算潮流3.1 PowerWorld 仿真软件简介PowerWorld Simulator（仿真器）是一个电力系统仿真软件包，其设计界面
