1、辽宁工程技术大学 电力系统分析 综合训练一设 计 题 目 5 节点电力网络潮流计算 指 导 教 师 院（系、部） 电气与控制工程学院 专 业 班 级 智能电网信息工程 学 号 1305080116 姓 名 日 期 2016/05/04 智能电网系综合训练标准评分模板综合设计成绩评定表学期 2015/2016 第 2 学期 姓名专业 班级课程名称 电力系统分析设计题目 5 节点电力网络潮流计算成绩 评分项目合格 评定 不合格 评定1.独立工作能力 独立完成设计 不能独立完成设计设计表现2.上交设计时间 按时 迟交3.设计内容设计思路清晰，结构方案良好，设计参数选择正确，条理清楚，内容完整，结果正
2、确设计思路不清晰，结构方案不合理，关键设计参数选择有错误，调理清楚，内容不完整，有明显错误4.设计书写、字体、排版规范、整洁、有条理，排版很好不规范、不整洁、无条理，排版有问题很大设计说明书5.封面、目录、参考文献 完整 不完整6.绘图效果 满足要求 很差7.布局 合理 布局混乱图纸8.绘图工程标准 符合标准 不符合标准答辩 9.回答问题回答基本正确或正确 回答不正确总评定评定说明：（1）不合格标准1）设计说明书不合格否决制，即 3、4 两项达不到要求，不予合格；2）9 项评分标准中，有 6 项达不到要求，不予合格。（2）合格标准除设计说明书的 3、4、5 项必须满足要求外，其余 6 项，至少
3、有 4 项满足要求，给予合格。（3）请在评定栏里打“”评定，若全部满足要求，不必分项评定，只需在总评定中打“”即可，最后给出最终成绩，并签字。最终成绩： 评定教师签字：电网 13-1 班数据（mile）序号 姓名 线路 1 线路 2 线路 31 200 100 502 180 125 453 150 250 1004 250 80 1305 225 100 706 200 80 1507 150 150 1208 120 150 809 125 175 4010 100 150 6011 110 200 5012 120 180 5513 140 160 8014 苏小平 100 200 50
4、15 125 180 4516 250 150 10017 80 250 13018 100 225 7019 80 200 15020 150 150 12021 150 120 8022 175 125 4023 150 100 6024 200 110 5025 180 120 55说明：1. 线路 1 为双回线路，双回线路参数完全相同，其余线路为单回线路；2. 变压器T2 为两台并联，并联运行的变压器参数相同，其他变压器为单台运行。目录1 本次综合训练目的： .12 Power World 软件简介： .13 单线图： .34 手工计算导纳矩阵，并与软件计算结果比较： .55 单步运行
5、牛-拉法潮流计算，给出前 3 步计算结果： .66 在保证每条线路和变压器不过载的情况下，确定节点 3 上发电机的允许出力范围： .97 在节点 2 上添加 200Mvar 并联电容器组，观察节点 2 电压变化和线路损耗： 108 静态安全分析：对“单个线路”和“单个变压器”进行 N-1 校验分析。 119 结论： .1211 本次综合训练目的：通过对多节点电网的潮流计算，巩固和运用前面所学到的潮流计算基础理论知识，掌握电力系统潮流计算机计算的一般原则和方法，掌握潮流计算软件的使用方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。2 Power World 软件简介：Power World Simula
6、tor 是一款电力系统仿真软件。核心是：全面、强大的潮流计算程序，可有效计算 100000 个节点的电力网络。工具栏上的两种模式：编辑模式（建立、修改实例和单线图）。运行模式（对实例进行各种仿真计算）。在编辑模式的绘图功能区中可以建立单线图，并设置修改单线图中各元件的参数。Power World 的功能有基本的潮流计算、短路计算、静态安全分析、灵敏度分析、分布因子计算、分时段仿真、最优潮流、计及安全约束的最优潮流，暂态稳定计算。潮流计算方法简介：电力系统潮流计算时研究电力系统稳定运行情况的一种基本电气计算。他的任务是根据给定的运行条件和网络结构确定整个系统的运行状态，如母线上的电压（幅值及相角
7、）、网络中的功率分布以及功率损耗等。电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。牛顿拉夫逊潮流算法简介：采用直角坐标 ijijijBGYfeU将上述表达式代入 的右端，展开并分出实部和虚部，便得njjiiiijQP12nj nj jijiijijiij j jiJijijijiii eBfGfBeGPfeffQ11)()(PQ 节点的有功功率和无功功率都是给定的，第 i 个节点的有功功率设为 和isPisQ假定系统中的第 1，2，.，m 节点为 PQ 节点，对其中每一个节点可列方程 nj nj jijiijijiiisiisi nj nj jiJijijijiiisiisi eB
8、fGfBeGPfeffQ11110)()( )()(PU 节点的有功功率和节点电压幅值是给定的。假定系统中的第 m+1,m+2,.，n-1 号节点为 PU 节点，则对其中每一个节点可以列写方程 )1,.21( 0)( 0)(22211nmi feUeBfGfBGPiiisiisi nj nj jijiijijiiisiisi第 n 号节点为平衡节点，其电压 是给定的，故不参加迭代。nnjfe快速分解法（PQ 分解法）简介 :基本思想是根据电力系统实际运行的特点：通常网络上的电抗远大于电阻值，则系统母线电压幅值的微小变化 对母线有功功率的改变 影响较小。同样，母线电压相角的UP少许改变 也不会引
9、起母线无功功率的明显变化 ,因此，节点功率方程在极坐标形式下Q3表示时，他的修正方程可简化为 ULHQP/0这就把 2（n-1 ）阶的线性方程组变成了两个（n-1）阶的线性方程组,将 P Q 分开来进行迭代计算因而大大减少了计算工作量3 单线图：4潮流计算结果（分别采用牛-拉法和 PQ 分解法）：节点电压的幅值和相位如表：算 法 类 别 迭 代 次 数 节 点 名 称 电 压 幅 值 电 压 相 位 （ 度）1 1 5 . 0 0 00 . 0 0牛 拉 法 3 3 15. 00 0 - 2.3 0P Q 分 解 法4 3 1 5 . 0 0 0- 2 . 3 0线路有功、无功潮流如表：算 法
10、 类 别 迭 代 次 数 首 端 节 点 名 称末 端 节 点 名 称有 功 损 耗 无 功 损 耗1 5 1 . 9 92 6 . 4 7牛 拉 法 34 3 0.4 0 5.3 0P Q 分 解 法44 3 0 . 4 05 . 3 0发电机输出功率如表：算 法 类 别 迭 代 次 数 发 电 机 节 点 名 称有 功 功 率 无 功 功 率1 3 6 0 . 0 05 2 . 3 8P Q 分 解 法4 3 5 4 4 4 254 手工计算导纳矩阵，并与软件计算结果比较：手工计算结果如下表：节 点 编 号节 点1 节 点2 节 点3 节 点4 节 点51 3.73-j49.72-3.73
11、+j49.72 0 0 02 -3.73+j49.729.54-j109.15 -4.038+j39.59 -1.786+j19.84 03 0 -4.038+j39.59 20.74-j258.31 -1.786+j19.84 -14.916+j198.95 0 0 - 14.916+j198.9 0 14.916-j198.9软件计算结果如下表：节 点 编 号节 点1 节 点2 节 点3 节 点4 节 点51 3.73-j49.72-3.73+j49.72 0 0 02 -3.73+j49.729.09-j108.58 -3.57+j39.68 -1.79+j19.84 063 0 -3.
12、57+j39.68 20.27-j256.46 -1.79+j19.84 -14.92+j198.94 0 -1.79+j19.84-1.79+j19.843.57-j37.52 05 0 0 - 14.92+j198.9 0 14.92-j198.95 单步运行牛-拉法潮流计算，给出前 3 步计算结果：牛拉法潮流计算结果如下表：节点电压的幅值和相位表：迭 代 次 数 节 点 名 称 电 压 幅 值 电 压 相 位 （ 度）1 1 1 5 . 0 0 00 . 0 03 5 3 - 2 . 3 07线路有功、无功潮流表：迭 代 次 数 首 端 节 点 名 称末 端 节 点 名 称有 功 损 耗
13、 无 功 损 耗1 5 1 . 5 7 2 0 . 8 83 4 3 0 4 0 5 . 3 0变压器输出功率表：迭 代 次 数 节 点 名 称 有 功 功 率 无 功 功 率1 3 2 1 . 1 6- 3 5 . 4 83 3 5 4 0 0 05 4 . 4 38雅可比矩阵表：迭 代 次 数节 点 名 称相 角 节 点 2相 角 节 点 3相 角 节 点 4相 角 节 点 5节 点 电 压 2节 点 电 压 3节 点 电 压 4节 点 电 压 55 1 0 9 . 5 7- 4 0 . 0 8- 1 9 . 9 09 . 1 7- 4 . 01 . 9 033 1 . 0 06 在保证每
14、条线路和变压器不过载的情况下，确定节点 3 上发电机的允许出力范围：9由图可知:发电机 2 的发出功率下限为 300.0 MW发电机 2 的发出功率上限为 1490.0 MW107 在节点 2 上添加 200Mvar 并联电容器组，观察节点 2 电压变化和线路损耗：电 容 器 组 节 点 2 电 压有 功 损 耗 M W无 功 损 耗 W v a r无 相位-3.54幅值347.29020.00 -213.18有 相位-3.58幅值345.574 17.67-276.9811结果：改变电容器组的容量，当容量为 72.7 Mvar 节点 2 电压达到 0.953368 静态安全分析：对“单个线路
15、”和“单个变压器”进行 N-1 校验分析。标签 跳过 已处 理 已求 解电气岛负荷电气岛发电机有功自动绘制QV 曲线?越限最大支路越限%最低电压最高电压最大断面%L_000025-000034C1 NO YES YES NO 0L_000025-000042C1 NO YES YES NO 1 0.476L_000034-000042C1 NO YES YES NO 1 0.794L_000034-000042C2 NO YES YES NO 1 0.794T_000011-000025C1 NO YES YES NO 0T_000034-000053C1 NO YES YES NO 0T_0
16、00034-000053C2 NO YES YES NO 0129 结论：通过本次综合训练，让我第一次接触到了 Power World 这个软件，最初对这个软件一窍不通，通过看老师给的学习文档，不断认识，直到做完此次综合训练，熟悉了运用计算13机计算电力系统的潮流，同时对待牛拉算法和 PQ 算法有了深刻认识，潮流计算是电力系统最基本、最常用的计算。根据系统给定的运行条件、网络接线盒元件参数，通过潮流计算可以确定母线的电压、各元件中流过的功率、整个系统的功率损耗等。潮流计算时实现电力系统安全经济发展的必要手段和重要环节。在本次综合训练中：（1）通过两种算法，牛拉算法和 PQ 算法对同一系统进行潮
17、流计算，发现二者的迭代次数不同分别是 3 次和 5 次。但是通过比较两种算法在迭代最后潮流计算的结果发现，数据大致相同。（2）通过手工计算导纳矩阵比较于计算机算法，数据大致相同。（3）通过单步运行牛拉法潮流计算，一共迭代了三次，三次以后数据就不再发生改变，数据已列于三线表中。（4）在保证每条线路和变压器不过载的情况下，得到了节点 3 上发电机的允许出力范围为 300.01490.0 MW.（5）节点 2 上添加 200Mvar 并联电容器组，观察节点 2 电压幅值增加相角滞后，损耗降低。改变电容器组的容量当容量为 72.7Mvar 节点 2 电压达到 0.95336.参考文献：孟祥萍.高嬿.电力系统分析M,高等教育出版社，2010,12Power world 学习文档
