電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)--潮流計(jì)算

1、<p><b>　　電力系統(tǒng)分析</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p><b>　　成績(jī)?cè)u(píng)定表</b></p><p>　　設(shè)計(jì)課題 潮流計(jì)算 </p><p>　　學(xué)院名稱 ： 電氣工程學(xué)院

2、 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) ： 電氣F1206班 </p><p>　指導(dǎo)教師意見(jiàn)：成績(jī):簽名： 年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)最基本的計(jì)算，也是最重要的計(jì)算。所謂潮流計(jì)算，就是

3、已知電網(wǎng)的接線方式與參數(shù)及運(yùn)行條件，計(jì)算電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行各母線電壓、個(gè)支路電流與功率及網(wǎng)損。對(duì)于正在運(yùn)行的電力系統(tǒng)，通過(guò)潮流計(jì)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(yùn)行方式。對(duì)于正在規(guī)劃的電力系統(tǒng)，通過(guò)潮流計(jì)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(jì)算還可以為繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置定整計(jì)算、電力系統(tǒng)故障計(jì)算和穩(wěn)定計(jì)算等提供原始數(shù)據(jù)。 </p><p>　　在

4、電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和規(guī)劃方案的研究中，都需要進(jìn)行潮流計(jì)算以比較運(yùn)行方式或規(guī)劃供電方案的可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，為了實(shí)時(shí)監(jiān)控電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，也需要進(jìn)行大量而快速的潮流計(jì)算。因此，潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、最基本和最重要的一種電氣運(yùn)算。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 潮流計(jì)算 牛頓-拉夫遜法</p><p><b>　　目 錄</b&g

5、t;</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)要求3</b></p><p>　　1.1 原始資料3</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)3</p><p>　　1.3 該地區(qū)電力系統(tǒng)描述3</p><p>　　2 潮流計(jì)算節(jié)點(diǎn)介紹4</p><p>　　3

6、 計(jì)算方法簡(jiǎn)介5</p><p>　　3.1 牛頓—拉夫遜法的一般原理5</p><p>　　3.2 用牛頓法計(jì)算潮流時(shí)，有以下的步驟7</p><p>　　3.3 系統(tǒng)程序框圖8</p><p>　　4 潮流分布計(jì)算9</p><p>　　4.1 系統(tǒng)的一次接線圖9</p><p&

7、gt;　　4.2 參數(shù)計(jì)算9</p><p>　　4.3 豐大及枯大下地潮流分布情況13</p><p>　　5 心得體會(huì)14</p><p><b>　　參考文獻(xiàn) 14</b></p><p><b>　　附件一15</b></p><p><b

8、>　　附件二16</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　1.1 原始資料</b></p><p>　　（1）系統(tǒng)接線圖見(jiàn)附件1。</p><p>　?。?）系統(tǒng)中包含發(fā)電廠、變電站、及其間的聯(lián)絡(luò)線路。500kV變電站以外的系統(tǒng)以

9、一個(gè)等值發(fā)電機(jī)代替。各元件的參數(shù)見(jiàn)附件2。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　?。?）手動(dòng)畫(huà)出該系統(tǒng)的電氣一次接線圖，建立實(shí)際網(wǎng)絡(luò)和模擬網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系。</p><p>　　（2）根據(jù)已有資料，先手算出各元件的參數(shù)，后再用Matlab表格核算出各元件的參數(shù)。</p><p><

10、;b>　　（3）潮流計(jì)算</b></p><p>　　1）對(duì)兩種不同運(yùn)行方式進(jìn)行潮流計(jì)算，注意110kV電網(wǎng)開(kāi)環(huán)運(yùn)行。</p><p>　　2）注意將電壓調(diào)整到合理的范圍</p><p>　　110kV母線電壓控制在106kV～117kV之間;</p><p>　　220kV母線電壓控制在220 kV～242kV之間。<

11、;/p><p>　　1.3 該地區(qū)電力系統(tǒng)描述</p><p>　　該地區(qū)包括該系統(tǒng)有2個(gè)220kV變電站，220kV線路總長(zhǎng)25km；7個(gè)110kV變電站，110kV線路總長(zhǎng)635.6km。該地區(qū)主要是110KV的變電站先與220KV的電站連接后，再通過(guò)500KV的M變電站再并入電網(wǎng)。擁有電源裝機(jī)206MW，其中水電裝機(jī)156MW，火電裝機(jī)50M。</p><p>

12、　　2 潮流計(jì)算節(jié)點(diǎn)介紹</p><p>　　常規(guī)的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中一般具有三種類型的節(jié)點(diǎn)：PQ、PV及平衡節(jié)點(diǎn)。一個(gè)節(jié)點(diǎn)有四個(gè)變量，即注入有功功率、注入無(wú)功功率，電壓大小及相角。常規(guī)的潮流計(jì)算一般給定其中的二個(gè)變量：PQ節(jié)點(diǎn)（注入有功功率及無(wú)功功率），PV節(jié)點(diǎn)（注入有功功率及電壓的大?。胶夤?jié)點(diǎn)（電壓的大小及相角）。</p><p><b>　　1、變量的分類：</

13、b></p><p>　　負(fù)荷消耗的有功、無(wú)功功率——、、、</p><p>　　電源發(fā)出的有功、無(wú)功功率——、、、</p><p>　　母線或節(jié)點(diǎn)的電壓大小和相位——、 、、</p><p>　　在這十二個(gè)變量中，負(fù)荷消耗的有功和無(wú)功功率無(wú)法控制，因它們?nèi)Q于用戶，它們就稱為不可控變量或是擾動(dòng)變量。電源發(fā)出的有功無(wú)功功率是可以控制的自

14、變量，因此它們就稱為控制變量。母線或節(jié)點(diǎn)電壓的大小和相位角——是受控制變量控制的因變量。其中, U1、U2主要受QG1、QG2的控制, δ1、δ2主要受PG1、PG2的控制。這四個(gè)變量就是簡(jiǎn)單系統(tǒng)的狀態(tài)變量。</p><p>　　為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行必須滿足以下的約束條件：</p><p>　　對(duì)控制變量 </p><p>　　對(duì)沒(méi)有電源的節(jié)點(diǎn)則為&l

15、t;/p><p>　　對(duì)狀態(tài)變量的約束條件則是Δ</p><p>　　對(duì)某些狀態(tài)變量還有如下的約束條件</p><p><b>　　2、節(jié)點(diǎn)的分類：</b></p><p>　?、?第一類稱PQ節(jié)點(diǎn)。等值負(fù)荷功率、和等值電源功率、是給定的，從而注入功率、是給定的，待求的則是節(jié)點(diǎn)電壓的大小和相位角。屬于這類節(jié)點(diǎn)的有按給定有功、

16、無(wú)功率發(fā)電的發(fā)電廠母線和沒(méi)有其他電源的變電所母線。</p><p>　?、?第二類稱PV節(jié)點(diǎn)。等值負(fù)荷和等值電源的有功功率、是給定的，從而注入有功功率是給定的。等值負(fù)荷的無(wú)功功率和節(jié)點(diǎn)電壓的大小 也是給定的。待求的則是等值電源的無(wú)功功率，從而注入無(wú)功功率和節(jié)點(diǎn)電壓的相位角。有一定無(wú)功功率儲(chǔ)備的發(fā)電廠和有一定無(wú)功功率電源的變電所母線都可以作為PV節(jié)點(diǎn)；</p><p>　?、?第三類平衡節(jié)點(diǎn)

17、。潮流計(jì)算時(shí)一般只設(shè)一個(gè)平衡節(jié)點(diǎn)。等值負(fù)荷功率、是給定的，節(jié)點(diǎn)電壓的大小和相位也是給定的。擔(dān)負(fù)調(diào)整系統(tǒng)頻率任務(wù)的發(fā)電廠母線往往被選作為平衡節(jié)點(diǎn)。</p><p><b>　　3 計(jì)算方法簡(jiǎn)介</b></p><p>　　3.1 牛頓—拉夫遜法的一般原理</p><p>　　已知一個(gè)變量X函數(shù)為： ,到此方程時(shí)，由適當(dāng)?shù)慕浦党霭l(fā)，根據(jù)：<

18、;/p><p>　　反復(fù)進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)滿足適當(dāng)?shù)氖諗織l件就是上面方程的根。這樣的方法就是所謂的牛頓—拉夫遜法。</p><p>　　這一方法還可以做下面的解釋，設(shè)第次迭代得到的解語(yǔ)真值之差，即的誤差為時(shí)，則：</p><p>　　把在附近對(duì)用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)</p><p>　　上式省略去以后部分得： </p><p>　

19、　的誤差可以近似由上式計(jì)算出來(lái)。</p><p>　　比較兩式，可以看出牛頓—拉夫遜法的休整量和的誤差的一次項(xiàng)相等。</p><p>　　用同樣的方法考慮，給出個(gè)變量的個(gè)方程：</p><p>　　對(duì)其近似解得修正量可以通過(guò)解下邊的方程來(lái)確定：</p><p>　　式中等號(hào)右邊的矩陣都是對(duì)于的值。這一矩陣稱為雅可比（JACOBI）矩陣。按上述

20、得到的修正向量后，得到 </p><p>　　這比更接近真實(shí)值。這一步在收斂到希望的值以前重復(fù)進(jìn)行，一般要反復(fù)計(jì)算滿足</p><p>　　為預(yù)先規(guī)定的小正數(shù)，是第n次迭代的近似值。</p><p>　　3.2 用牛頓法計(jì)算潮流時(shí)，有以下的步驟</p><p>　?、泡斎刖€路，電氣元件參數(shù)，形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣 。

21、 </p><p>　?、平o這各節(jié)點(diǎn)電壓初始值 。 </p><p>　?、菍⒁陨想妷撼跏贾荡胧剑?—38a）~式（4—38c）或式（4—45c）、（4—45a），求出修正方程式中的不平衡量 。</p><p>　?、葘⒏鞴?jié)點(diǎn)電壓的初值代入式（4-41a）、式（4-41b）或式（4-49a）~式（4-49d）,求修正方程式的系數(shù)矩陣——雅克比矩陣

22、的各個(gè)元素。</p><p>　?、山庑拚匠淌?，求各節(jié)點(diǎn)電壓的變化量，即修正量。 </p><p>　　⑹計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓的新值，即修正后值</p><p>　?、诉\(yùn)用各節(jié)點(diǎn)電壓的新值自第三步開(kāi)始進(jìn)入下一次迭代。</p><p>　?、逃?jì)算平衡節(jié)點(diǎn)功率和線路功率。</p><p>　　其中，平衡節(jié)點(diǎn)功率為

23、 </p><p><b>　　線路功率為</b></p><p>　　從而，線路上損耗的功率為 </p><p>　　3.3 系統(tǒng)程序框圖</p><p>　　系統(tǒng)程序框圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)程序框圖</p><p><b>

24、　　4 潮流分布計(jì)算</b></p><p>　　4.1 系統(tǒng)的一次接線圖</p><p>　　系統(tǒng)的一次接線圖如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)的一次接線圖</p><p><b>　　4.2 參數(shù)計(jì)算</b></p><p>　　設(shè)定基準(zhǔn)值，Ub=Uav.n，則

25、各參數(shù)如下。</p><p>　　發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電抗如表4-2所示，計(jì)算公式如下式。</p><p>　　X=X*Sb/Sn，ZB=UB2/SN</p><p>　　表4-2 各電廠發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗表</p><p>　?。?）110KV升壓變壓器的參數(shù)如表4-3所示。</p><p>　　電阻：R=PK*UN2/

26、1000SN2;</p><p>　　電抗：X=UK(%)*UN2/ 100 SN;</p><p>　　電導(dǎo)：G=P0/ 1000 UN2;</p><p>　　電納：B=I0(%)*SN/ 100 UN2;</p><p>　　式中UN以KV為單位，SN以MVA為單位，P0、PK以KW為單位。</p><p>　　

27、（3）220KV三繞組變壓器的參數(shù)如表4-4所示。</p><p>　　電阻：R=PK*UN2/ 1000SN2;</p><p>　　電抗：X=UK(%)*UN2/ 100 SN;</p><p>　　電導(dǎo)：G=P0/ 1000 UN2;</p><p>　　電納：B=I0(%)*SN/ 100 UN2</p><p&g

28、t;　　表4-4 220kV變電站參數(shù)表</p><p>　?。?）110KV線路參數(shù)如表4-5所示。</p><p>　　r=ρ/S；lg ；Xl*=x1*l*SB/U2av.n。</p><p>　　110KV變電站負(fù)荷參數(shù)及其補(bǔ)償電容參數(shù)如表4-6、表4-7所示。</p><p>　　4.3 豐大及枯大下地潮流分布情況</p&g

29、t;<p>　　該地區(qū)變壓器的有功潮流分布數(shù)據(jù)如表4-8所示。 </p><p>　　表4-8 有功潮流分布數(shù)據(jù)表</p><p>　　（2）重、過(guò)載負(fù)荷元件統(tǒng)計(jì)表</p><p>　　豐大運(yùn)行方式下無(wú)重、過(guò)載元件。枯大重、過(guò)載負(fù)荷元件統(tǒng)計(jì)表如下表4-9。 </p><p>　　表4-9 枯大重、過(guò)載負(fù)荷元件統(tǒng)計(jì)表</

30、p><p><b>　　5 心得體會(huì) </b></p><p>　　電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)是本專業(yè)的理論知識(shí)與實(shí)際引用的橋梁，在這次課程設(shè)計(jì)中，我強(qiáng)烈感覺(jué)到自己在很多方面的不足，對(duì)別人的依賴性比較強(qiáng)。我想我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中不斷去發(fā)現(xiàn)自己的不足，并一一改正，希望在以后的學(xué)習(xí)中不要犯同樣的錯(cuò)誤。 </p><p>　　在參數(shù)計(jì)算中復(fù)習(xí)了各個(gè)參數(shù)的

31、計(jì)算方法，并且在電網(wǎng)元件的繪制過(guò)程中，須將實(shí)際的電網(wǎng)地理分布圖轉(zhuǎn)畫(huà)成與之大致相同的電氣一次接線圖。在此過(guò)程中學(xué)會(huì)了正確的使用電氣元件符號(hào)對(duì)實(shí)際設(shè)備的替代，并在此在此同時(shí)輸入個(gè)元件的參數(shù)，為下一步做好準(zhǔn)備。在正確繪制的條件下，學(xué)會(huì)正確布局，使一次接線圖清清晰、美觀、無(wú)線路交叉，達(dá)到了對(duì)地理分布圖的大致描述。</p><p>　　在十幾天的課程設(shè)計(jì)中，我們盡量按照老師的要求做，但在具體的操作過(guò)程中，還是出現(xiàn)了很多的問(wèn)

32、題。課程設(shè)計(jì)讓我感覺(jué)電力系統(tǒng)分析是一門(mén)很有用的課程。因?yàn)槲覍?duì)它的學(xué)到的知識(shí)比較少。在很多時(shí)候我很多東西都不了解，并且走了很多的彎路。而且我感覺(jué)自己的知識(shí)不夠連貫。這次課程設(shè)計(jì)后，我一定要重新對(duì)電力系統(tǒng)分析這門(mén)課程做進(jìn)一步的了解。對(duì)在此過(guò)程中遺留下的問(wèn)題做好好的研究。爭(zhēng)取早點(diǎn)對(duì)電力系統(tǒng)分析這門(mén)課程有個(gè)全方位的了解。為在以后的畢業(yè)課程設(shè)計(jì)中多些方案。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn) <

33、/b></p><p>　　[1]何仰贊 溫增銀 電力系統(tǒng)分析 華中科技大學(xué)出版社 2006 </p><p>　　[2]何仰贊 溫增銀 電力系統(tǒng)分析題解 華中科技大學(xué)出版社 2006 </p><p>　　[3]王錫凡 現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析 &

34、#160;科學(xué)出版社 2004 </p><p>　　[4]于永源 楊綺雯 電力系統(tǒng)分析（第二版）中國(guó)電力出版社 2007 </p><p>　　[5]薛定宇 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 清華大學(xué)出版社 1996</p><p><b>　　附件一</b>&l

35、t;/p><p><b>　　附件二</b></p><p>　　1、變壓器：兩個(gè)220kV變電站均采用參數(shù)一致的三繞組變壓器，具體參數(shù)如下。</p><p>　　110kV及以下的變電站的變壓器省略，即可將負(fù)荷直接掛在110kV母線上。而110kV升壓變只計(jì)及以下參數(shù)。</p><p>　　2、線路：具體參數(shù)如下。<

36、/p><p><b>　　3、發(fā)電機(jī)</b></p><p>　　各發(fā)電機(jī)的參數(shù)如下：</p><p><b>　　出力情況：</b></p><p>　　水力發(fā)電機(jī)豐大出力70%,枯大出力20%。</p><p>　　火力發(fā)電機(jī)豐大出力80%,枯大出力80%。</p>

37、;<p><b>　　4、負(fù)荷</b></p><p>　　各110kV變電站豐大負(fù)荷按該站變電容量的50%估算，枯大負(fù)荷按該變電站容量的60%估算。</p><p>　　兩個(gè)220kV變電站的低壓側(cè)上各掛10MW的負(fù)荷，中壓側(cè)各掛20MW負(fù)荷。</p><p>　　功率因素均為0.95。</p><p>