電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)課程設(shè)計--潮流計算

1、<p><b>　　課程設(shè)計(論文)</b></p><p>　　題 目 名 稱 潮流計算 </p><p>　　課 程 名 稱 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名

2、 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　系 、專 業(yè) 電氣工程系 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 </p><p>　　2013

3、年 1月3 日</p><p>　　課程設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　注：1．此表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導(dǎo)教師、學(xué)生簽字后生效；</p><p>　　2．此表1式3份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研室各1份。</p><p>　　指導(dǎo)教師（簽字）： 學(xué)生（簽字）：</p>

4、<p>　　課程設(shè)計（論文）評閱表</p><p><b>　　一、學(xué)生自我總結(jié)</b></p><p><b>　　二、指導(dǎo)教師評定</b></p><p>　　注：1、本表是學(xué)生課程設(shè)計（論文）成績評定的依據(jù)，裝訂在設(shè)計說明書（或論文）的“任務(wù)書”頁后面；</p><p>　　2、表

5、中的“評分項目”及“權(quán)重”根據(jù)各系的考核細則和評分標(biāo)準(zhǔn)確定。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 潮流計算概述及課題……………………………………11.1 潮流計算概述………………………………………………1</p><p>　　1.2課程設(shè)計題目………………………………………………1</p>

6、<p>　　1.3課題與分析思路……………………………………………2</p><p>　　第2章 PSCAD軟件介紹及應(yīng)用……………………………………3</p><p>　　2.1 PSCAD簡介…………………………………………………4</p><p>　　2.2 PSCAD應(yīng)用…………………………………………………4</p><p&

7、gt;　　2.2.1流程圖 ……………………………………………………4</p><p>　　2.2.2電氣接線圖流程圖 …………………………………………4</p><p>　　2.2.3 輸出顯示圖 ………………………………………………5</p><p>　　2.2.4仿真波形圖…………………………………………………5</p><p>　

8、　總結(jié)…………………………………………………………………9</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………10</p><p>　　1 潮流計算簡介及課題</p><p>　　1.1 潮流計算簡介</p><p>　　潮流計算是電力系統(tǒng)分析中的一種最基本的計算，指在給定電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲、元件參數(shù)和發(fā)電、負荷參量條件

9、下，計算有功功率、無功功率及電壓在電力網(wǎng)中的分布。潮流計算是根據(jù)給定的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和發(fā)電機、負荷等元件的運行條件，確定電力系統(tǒng)各部分穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)參數(shù)的計算。通常給定的運行條件有系統(tǒng)中各電源和負荷點的功率、樞紐點電壓、平衡點的電壓和相位角。待求的運行狀態(tài)參量包括電網(wǎng)各母線節(jié)點的電壓幅值和相角，以及各支路的功率分布、網(wǎng)絡(luò)的功率損耗等。</p><p>　　在電力系統(tǒng)運行和規(guī)劃中，都需要研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行情況，確定

10、電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)。給定電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和決定電力系統(tǒng)運行狀況的邊界條件，，確定電力系統(tǒng)運行的方法之一是朝流計算。從數(shù)學(xué)上說,朝流計算是要求解一組有潮流方程描述的非線性方程組。電力系統(tǒng)潮流計算是電力系統(tǒng)分析中最重要最基本的計算，是電力運行、規(guī)劃以及安全性、可靠性分析和優(yōu)化的基礎(chǔ)，也是各種電磁暫態(tài)和機電暫態(tài)分析的基礎(chǔ)和出發(fā)點。 電力系統(tǒng)潮流計算是電力系統(tǒng)最基本的計算，也是最重要的計算。所謂潮流計算，就是已知電網(wǎng)的接線方式

11、與參數(shù)及運行條件，計算電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行各母線電壓、個支路電流與功率及網(wǎng)損。對于正在運行的電力系統(tǒng)，通過潮流計算可以判斷電網(wǎng)母線電壓、支路電流和功率是否越限，如果有越限，就應(yīng)采取措施，調(diào)整運行方式。對于正在規(guī)劃的電力系統(tǒng)，通過潮流計算，可以為選擇電網(wǎng)供電方案和電氣設(shè)備提供依據(jù)。潮流計算還可以為繼電保護和自動裝置定整計算、電力系統(tǒng)故障計算和穩(wěn)定計算等提供原始數(shù)據(jù)。 </p><p>　　此外，在進行電力

12、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)穩(wěn)定計算時，要利用潮流計算的結(jié)果作為其計算的基礎(chǔ)；一些故障分析以及優(yōu)化計算也需要有相應(yīng)的潮流計算作配合；潮流計算往往成為上述計算程序的一個重要組成部分。以上這些，主要是在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計及運行方式安排中的應(yīng)用，屬于離線計算范疇。 隨著現(xiàn)代化的調(diào)度中心的建立，為了對電力系統(tǒng)進行實時安全監(jiān)控，需要根據(jù)實時數(shù)據(jù)庫所提供的信息。</p><p>　　1.2 課程設(shè)計題目</p><p

13、>　　在圖1所示的簡單電力系統(tǒng)中，系統(tǒng)中節(jié)點1、2為節(jié)點，節(jié)點3為節(jié)點，節(jié)點4為平衡節(jié)點，已給定，，，，，，網(wǎng)絡(luò)各元件參數(shù)的標(biāo)幺值如表2所示，給定電壓的初始值如表2所示，收斂系數(shù)。試求：</p><p><b>　　圖1 簡單電力系統(tǒng)</b></p><p>　　計算各個母線上的潮流分布。</p><p>　　表1

14、 網(wǎng)絡(luò)各元件參數(shù)的標(biāo)幺值</p><p>　　表2 各節(jié)點電壓（初值）標(biāo)幺值參數(shù)</p><p>　　1.3課題分析及思路</p><p>　　在這個電力系統(tǒng)中,一共有4個節(jié)點, 節(jié)點1、2為節(jié)點，節(jié)點3為節(jié)點，節(jié)點4為平衡節(jié)點,綜合牛頓拉夫遜潮流計算,PQ分解法等多種求解方法，然后

15、用PSCAD軟件進行仿真，仿真出計算結(jié)果。</p><p>　　2 PSCAD軟件介紹及應(yīng)用</p><p>　　2.1 PSCAD簡介</p><p>　　PSCAD是一種有效的用戶圖形界面,能夠顯著地提高電力系統(tǒng)電磁瞬時模擬研究的效率。 利用PSCAD 家族的軟件工具,使得電力系統(tǒng)工程師能夠充分利用現(xiàn)代微機工作站的資源, 更為有效地使用馬尼托巴高壓直流研究中心的

16、EMTDC 瞬時模擬軟件。該族軟件還可作為該中心的實時數(shù)字模擬器(RTDS)的用戶界面。 </p><p>　　PSCAD 由下述軟件模塊構(gòu)成: </p><p>　　檔管理系統(tǒng)、建模(DRAFT)模塊 、架空線(T-LINE)和電纜(CABLE)模塊 、運行(RUN TIME)模塊 、單曲線繪圖(UNIPLOT)和多曲線繪圖(MULTIPLOT)模塊 </p><p&

17、gt;　　PSCAD 編寫使其適合在基于UNIX操作系統(tǒng)并具有X 窗口環(huán)境的微機工作站上運行。PSCAD 具備自己的軟件支持因而不需要用戶再安裝其他支持軟件。 建議使用的系統(tǒng)至少應(yīng)具備16MB的內(nèi)部RAM。 安裝的PSCAD 軟件需占用不到10MB的磁盤存儲空間。軟件同時支持單色和彩色監(jiān)視器。如果要運行EMTDC 模擬軟件, 用戶應(yīng)提供FORTRAN 77(F77) 編譯器。硬拷貝輸出采用PS格式。建模模塊中的圖形可通過接受HP-GL

18、命令的繪圖儀輸出。 </p><p>　　PSCAD代表電力系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計，PSCAD的開發(fā)成功，使得用戶能更方便地使用EMTDC進行電力系統(tǒng)分析，使電力系統(tǒng)復(fù)雜部分可視化成為可能，而且軟件可以作為實時數(shù)字仿真器的前置端。可模擬任意大小的交直流系統(tǒng)。PSCAD V1 1988年首先在阿波羅工作站上使用，然后大約在1995年P(guān)SCAD V2開始應(yīng)用。PSCAD V3以PC Windows作為平臺，在1999年面

19、世。目前最新版本的是PSCAD V4.2.1。 用戶可以通過調(diào)用隨EMTDC 主程序一起提供的庫程序模塊或利用用戶自己開發(fā)的元部件模型有效地組裝任何可以想象出的電力系統(tǒng)模型和結(jié)構(gòu)。EMTDC 的威力之一是可以較為簡單地模擬復(fù)雜電力系統(tǒng), 包括直流輸電系統(tǒng)和其相關(guān)的控制系統(tǒng)。</p><p>　　采用 PSCAD 進行的典型模擬研究包括： 一般的交流電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)研究， </p><p>

20、　　直流輸電結(jié)構(gòu)和控制， FACTS(靈活交流輸電系統(tǒng))元部件模型， 由于故障、斷路器操作或雷電沖擊引起的電力系統(tǒng)的過電壓研究， 絕緣配合研究 ，諧波相互影響研究 ，靜止補償器研究， 非線性控制系統(tǒng)研究， 變壓器飽和研究, 如鐵磁振蕩和鐵芯飽和不穩(wěn)定性研究 ，同步發(fā)電機和感應(yīng)電動機的扭矩效應(yīng)和自勵磁研究，陡前波分析， 研究當(dāng)一臺多軸系發(fā)電機與串補線路或電力電子設(shè)備相互作用時的次同步諧振現(xiàn)象， 向孤立負荷送電。 </p>&

21、lt;p>　　2.2 PSCAD應(yīng)用</p><p><b>　　2.2.1 流程圖</b></p><p>　　用PSCAD/EMTDC 進行仿真的主要流程如圖所示</p><p>　　圖2.2.1 PSCAD仿真流程</p><p>　　2.2.2電氣主接線圖</p><p>　　根據(jù)P

22、SCAD課程的學(xué)習(xí)，畫出主電氣圖如圖所示：</p><p>　　圖2.2.2電氣主接線圖</p><p>　　2.2.3 輸出顯示圖</p><p>　　圖2.2.3 輸出顯示圖</p><p>　　2.2.4 仿真波形圖</p><p>　　圖2.2.4.1 總的仿真波形圖</p><p>

23、　　圖2.2.4.2 節(jié)點1處相關(guān)波形圖</p><p><b>　　2.</b></p><p>　　圖2.2.4.3節(jié)點2處相關(guān)波形圖</p><p>　　圖2.2.4.4 節(jié)點3處相關(guān)波形圖</p><p>　　圖2.2.4.5 節(jié)點4處相關(guān)波形圖</p><p><b>　　總

24、 結(jié)</b></p><p>　　在這次的電力系統(tǒng)課程設(shè)計中，在老師的幫助及每個組員的共同努力下，我們終于完成了自己的一份比較完整的課程設(shè)計。雖然這次課程設(shè)計只有短短的兩個星期，但在這段時間內(nèi)，所學(xué)習(xí)到的知識確是很多的，通過對課程題目的手工計算，使自己對書本中的知識有了更加透徹的理解，熟練地掌握了計算過程中的各個公式，并且運用到計算過程中去。</p><p>　　關(guān)于本次所要用

25、到的仿真軟件PSCAD，由于之前并沒有過多的接觸和了解，初次著手關(guān)于電力系統(tǒng)潮流計算的仿真，確實有一定的難度，大家都另外的查找資料學(xué)習(xí)相關(guān)的知識。首先在參考了關(guān)于該軟件的書籍，但是仍然存在很多不懂的地方，于是我們請教老師，尋求老師的幫助。同時也在網(wǎng)絡(luò)上搜索了部分這方面的知識，另一方面自己再慢慢的參透老師發(fā)給我們的資料和例子，將所學(xué)的理論知識聯(lián)系實際。</p><p>　　在設(shè)計的過程中，對于之前學(xué)習(xí)的電力系統(tǒng)的有

26、關(guān)知識起到了很好的鞏固作用，更是在一定程度上檢驗我們的學(xué)習(xí)成果。同時在該次課程設(shè)計中，還體現(xiàn)了同學(xué)們的團結(jié)合作精神和創(chuàng)新精神。</p><p>　　但是基于所學(xué)知識、能力和水平所限，在本次潮流計算課程設(shè)計過程中可能存在很多疏漏、欠妥和錯誤之處，希望通過以后更深一步的學(xué)習(xí)能夠糾正這些不妥之處?？偟膩碚f，這次的課程設(shè)計的研究還是算比較成功的，在這次的設(shè)計中，我們都學(xué)到了很多在書本上學(xué)不到的東西，對于陌生的新知識的學(xué)習(xí)

27、，也得到了一定程度的練習(xí)，希望在以后的學(xué)習(xí)中能一步步的得到提升。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1] 何仰贊、溫增銀.電力系統(tǒng)分析[M]. 華中科技大學(xué)出版社2010.3</p><p>　　[2] 西安交通大學(xué)等.電力系統(tǒng)計算[M].北京：水利電力出版社，1993.12 </p><