潮流計(jì)算 課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)(論文) 題 目 名 稱 潮流計(jì)算 課 程 名 稱 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 系 、專 業(yè) 電氣工程系 、09級電力一班 指 導(dǎo) 教 師 2012年 1月7 日邵陽學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書年級專業(yè)09電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)題目名稱電力系統(tǒng)潮流計(jì)算設(shè)計(jì)時(shí)間2011.12.23-2012.1.9課程名稱 潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì)課程編號(hào)121202306設(shè)計(jì)地點(diǎn)綜合仿真實(shí)驗(yàn)室一、 課程設(shè)計(jì)（論文）目的 1.掌握電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的基本原理； 2.掌握并能熟練運(yùn)用PSCAD仿真軟件； 3.采用PSCAD軟件，做出系統(tǒng)接線圖的潮流計(jì)算仿真結(jié)果。二、 已知技術(shù)參數(shù)和條件在圖1所

2、示的簡單電力系統(tǒng)中，系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)1、2、3為節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)4為節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)5為平衡節(jié)點(diǎn)，已給定，計(jì)算各個(gè)母線上的潮流分布。圖1簡單電力系統(tǒng)三、 任務(wù)和要求1. 按學(xué)校規(guī)定的格式編寫設(shè)計(jì)論文。2. 論文主要內(nèi)容有：課題名稱。設(shè)計(jì)任務(wù)和要求。PSCAD的應(yīng)用以及仿真結(jié)果。收獲體會(huì)、存在問題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見等。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；2此表1式3份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研室各1份。四、參考資料何仰贊 主編.電力系統(tǒng)分析. 高教出版社出版.第三版.2002年劉明波 主編.大電網(wǎng)最優(yōu)潮流計(jì)算.科學(xué)出版社出版.第一版.2010年 陳珩 主編.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析.中國電力

3、出版社.第三版.2007年韓禎祥 主編.電力系統(tǒng)分析.浙江大學(xué)出版社.第三版.2005年五、進(jìn)度安排 2011年12月23日：下達(dá)課程設(shè)計(jì)的計(jì)劃書，任務(wù)書，設(shè)計(jì)題目及分組情況 2011年12月24日-30日：學(xué)生熟悉PSCAD軟件和建模 2012年1月1日-3日：上機(jī)調(diào)試程序，建立系統(tǒng)接線圖的仿真模型和得出仿真結(jié)果 2012年1月4日-5日：寫出報(bào)告（A4打印稿）和PPT報(bào)告（用于答辯） 2012年1月7日：組織學(xué)生答辯六、教研室審批意見教研室主任（簽字）： 年 月 日七|、主管教學(xué)主任意見 主管主任（簽字）： 年 月 日八、備注指導(dǎo)教師（簽字）： 學(xué)生（簽字）：邵陽學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）評閱表

4、學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 系 電氣工程及其自動(dòng)化 專業(yè)班級 題目名稱 潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì) 課程名稱 電力系統(tǒng)分析 一、學(xué)生自我總結(jié)通過本次潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì)，我對潮流計(jì)算的過程有了深刻的理解。潮流計(jì)算的每個(gè)過程，包括首先的求取導(dǎo)納矩陣，到求解因子表，然后賦初值進(jìn)行第一次有功迭代，然后用的得到的修正量進(jìn)行第二次迭代，依次按這些步驟循環(huán)知道達(dá)到迭代要求。說著過程只有幾句話，可這個(gè)過程，我們整個(gè)組付出的努力和時(shí)間是相當(dāng)巨大的，沒日沒夜的進(jìn)行手工計(jì)算后就是學(xué)習(xí)PSCAD的使用.總而言之，這個(gè)課程設(shè)計(jì)，讓我收獲巨大。 學(xué)生簽名： 年 月 日二、指導(dǎo)教師評定評分項(xiàng)目平時(shí)成績答辯課程設(shè)計(jì)內(nèi)容綜合成績權(quán) 重30%30%4

5、0%單項(xiàng)成績指導(dǎo)教師評語： 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日注：1、本表是學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文）成績評定的依據(jù)，裝訂在設(shè)計(jì)說明書（或論文）的“任務(wù)書”頁后面；2、表中的“評分項(xiàng)目”及“權(quán)重”根據(jù)各系的考核細(xì)則和評分標(biāo)準(zhǔn)確定。目 錄摘要第1章 潮流計(jì)算概述及課題11.1 潮流計(jì)算概述11.2 潮流計(jì)算課題1 1.3 分析課題及求解思路2第2章 PSCAD軟件的應(yīng)用及仿真結(jié)果32.1 PSCAD簡介42.2 PSCAD的應(yīng)用42.3 PSCAD仿真結(jié)果5總 結(jié) 8參考文獻(xiàn) 9摘 要從數(shù)學(xué)上說,朝流計(jì)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(jì)算是電力系統(tǒng)分析中最重要最基本的計(jì)算，是電力運(yùn)

6、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(jī)電暫態(tài)分析的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)。隨著現(xiàn)代化的調(diào)度中心的建立，為了對電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)安全監(jiān)控，需要根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫所提供的信息。PSCAD代表電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，PSCAD的開發(fā)成功，使得用戶能更方便地使用EMTDC進(jìn)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(shí)時(shí)數(shù)字仿真器的前置端?？赡M任意大小的交直流系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：潮流計(jì)算；PSCAD1 潮流計(jì)算概述及題目1.1 潮流計(jì)算概述在電力系統(tǒng)運(yùn)行和規(guī)劃中，都需要研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行情況，確定電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)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(yùn)行狀況的

7、邊界條件，確定電力系統(tǒng)運(yùn)行的方法之一是朝流計(jì)算。從數(shù)學(xué)上說,朝流計(jì)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(jì)算是電力系統(tǒng)分析中最重要最基本的計(jì)算，是電力運(yùn)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(jī)電暫態(tài)分析的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)。潮流計(jì)算方法的發(fā)展是與人們所使用的計(jì)算工具的發(fā)展相聯(lián)系的。早期，除了手動(dòng)潮流外，人們用交流計(jì)算臺(tái)通過物理模擬的方法來分析電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。這種方法雖然直觀，物理概念清楚，但受到系統(tǒng)規(guī)模等因素的影響，分析大網(wǎng)絡(luò)的超流會(huì)遇到困難。作為研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行情況的一種基本電氣計(jì)算 ，電力系統(tǒng)常規(guī)潮流計(jì)算的任務(wù)是根據(jù)給定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行條件，求

8、出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，其中包括各母線的電壓、網(wǎng)絡(luò)中的功率分布以及功率損耗等。潮流計(jì)算的結(jié)果，無論是對于現(xiàn)有系統(tǒng)運(yùn)行方式的分析研究，還是對規(guī)劃中供電方案的分析比較，都是必不可少的。它為判別這些運(yùn)行方式計(jì)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的合理性、安全可靠性及經(jīng)濟(jì)性提供了定量分析的依據(jù)。此外，在進(jìn)行電力系統(tǒng)靜態(tài)及暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，要利用潮流計(jì)算的結(jié)果作為其計(jì)算的基礎(chǔ)；一些故障分析以及優(yōu)化計(jì)算也需要有相應(yīng)的潮流計(jì)算作配合；潮流計(jì)算往往成為上述計(jì)算程序的一個(gè)重要組成部分。以上這些，主要是在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)及運(yùn)行方式安排中的應(yīng)用，屬于離線計(jì)算范疇。1.2 題目要求下圖1-1是IEEE14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的接線圖圖1-1 IEEE14節(jié)點(diǎn)系

9、統(tǒng)接線圖計(jì)算各個(gè)母線上的潮流分布。原始數(shù)據(jù)：所有數(shù)據(jù)均為標(biāo)么值，系統(tǒng)基準(zhǔn)值SYSBASE: 100MVA（1）發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)電機(jī)編號(hào)1232.4-16.910.00.01.06332.40.0240 42.450-401.045140.00.030 .023.4400.01.01100.00.060.012.224-61.07100.00.080 .017.424-61.09100.00.0表1-1 發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)（p.u.）（2）母線數(shù)據(jù)解釋說明：1表示節(jié)點(diǎn)；2表示節(jié)點(diǎn)；3表示平衡節(jié)點(diǎn)；為并聯(lián)電納（時(shí)，注入方式）；為區(qū)域序號(hào)；為電壓幅值；為電壓相角。充電電容電納，計(jì)算仿真用的參數(shù)。母線編號(hào)節(jié)點(diǎn)類型

10、130 0011.06 01.06 0.942221.712.7011.045-4.981.06 0.943294.219011.01 -12.721.06 0.944147.8-3.9011.019-10.331.06 0.94517.61.6 011.02-8.781.06 0.9462 11.27.5011.07 -14.221.06 0.947100011.062-13.371.060.948200011.09 -13.361.060.949129.516.61911.056-14.941.060.9410195.8011.051 -15.11.06 0.941113.51.8011.

11、057 -14.791.06 0.941216.11.6011.055 -15.071.06 0.9413113.55.8011.05 -15.161.060.94141 14.95011.036 -16.041.06 0.94表1-2 母線數(shù)據(jù)（p.u.）（3）線路參數(shù)表1-3 線路參數(shù)（p.u.）首端節(jié)點(diǎn)編號(hào)首端節(jié)點(diǎn)編號(hào)電阻電抗充電電容電納120.019380.059170.0528230.046990.19797 0.0438240.05811 0.176320.0374150.05403 0.223040.0492250.05695 0.173880.034340.06701 0.17

12、1030.0346450.01335 0.042110.0128780.0000 0.176150.0000790.0000-5.263160.00009100.03181 0.08450.00006110.09498 0.19890.00006120.12291 0.255810.00006130.06615 0.130270.00009140.12711 0.270380.000010110.08205 0.192070.000012130.22092 0.199880.000013140.17093 0.348020.0000（4）變壓器參數(shù)首端節(jié)點(diǎn)編號(hào)首端節(jié)點(diǎn)編號(hào)電阻電抗變比（初始值）

13、變比所在側(cè)上限下限分級調(diào)節(jié)步長560.00000.252020.93251.10.90.0125470.00000.209120.97841.10.90.0125490.00000.556180.96941.10.90.0125表1-4 變壓器參數(shù)（p.u.）1.3分析課題及求解思路在這個(gè)電力系統(tǒng)中,一共有14個(gè)節(jié)點(diǎn), 1表示節(jié)點(diǎn)；2表示節(jié)點(diǎn)；3表示平衡節(jié)點(diǎn) 綜合牛頓拉夫遜(直角坐標(biāo),極坐標(biāo)),PQ分解法等多種求解方法的特點(diǎn)，最終采用PQ分解法手工計(jì)算，然后用PSCAD軟件進(jìn)行仿真。2 PSCAD軟件的應(yīng)用及仿真結(jié)果2.1 PSCAD簡介1976年在加拿大曼尼托巴水電局開發(fā)完成了初版，編寫這個(gè)

14、程序的原因是因?yàn)楫?dāng)時(shí)現(xiàn)存的研究工具不能夠滿足曼尼托巴電力局對尼爾遜河高壓直流工程進(jìn)行強(qiáng)有力和靈活的研究的要求。自此之后程序被不斷開發(fā)，至今已被廣泛地應(yīng)用在電力系統(tǒng)許多類型的模擬研究，其中包括交流研究，雷電過電壓和電力電子學(xué)研究。PSCAD代表電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，PSCAD的開發(fā)成功，使得用戶能更方便地使用EMTDC進(jìn)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(shí)時(shí)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(tái)，在1999年

15、面世。目前最新版本的是PSCADV。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)。采用 PSCAD 進(jìn)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， 直流輸電結(jié)構(gòu)和控制，F(xiàn)ACTS(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(bǔ)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(jī)和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的扭矩

16、效應(yīng)和自勵(lì)磁研究，陡前波分析，研究當(dāng)一臺(tái)多軸系發(fā)電機(jī)與串補(bǔ)線路或電力電子設(shè)備相互作用時(shí)的次同步諧振現(xiàn)象，向孤立負(fù)荷送電。 2.2 PSCAD應(yīng)用用PSCAD/EMTDC進(jìn)行仿真的主要流程如圖所示 圖2.21 PSCAD仿真流程主要操作步驟如下：1、新建項(xiàng)目文件 啟動(dòng)軟件，選擇File/New/Case，在項(xiàng)目窗口就出現(xiàn)一個(gè)默認(rèn)為noname 的例子，點(diǎn)存，出現(xiàn)保存文件對話框，填好保存路徑和文件名。雙擊項(xiàng)目欄中的文件名，右側(cè)顯示空白工作區(qū)。2、構(gòu)造電氣主接線圖根據(jù)PSCAD課程的學(xué)習(xí)，畫出主電氣圖如圖所示：圖2.22電氣主接線圖3、設(shè)置元件參數(shù) 4、設(shè)置輸出量和斷路器狀態(tài)5、編譯運(yùn)行完成后編譯鏈

17、接，然后運(yùn)行，觀察分析波形。輸出顯示如圖顯示，點(diǎn)擊最右端放大圖標(biāo)可以放大查看每個(gè)節(jié)點(diǎn)的分布情況。圖2.23 輸出顯示圖從上至下依次點(diǎn)擊最右端放大標(biāo)志為節(jié)點(diǎn)1所對應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)波形圖（電壓V，有功功率P,無功功率Q），如圖2.24所示：圖2.24節(jié)點(diǎn)1處相關(guān)波形圖總 結(jié)在這次的電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)中，在老師的幫助及每個(gè)組員的共同努力下，我們終于完成了自己的一份完整的課程設(shè)計(jì)，心里有種如釋重負(fù)的感覺。雖然這次課程設(shè)計(jì)只有短短的兩個(gè)星期，但在這段時(shí)間內(nèi)，所學(xué)習(xí)到的知識(shí)確是很多的，通過對課程題目的手工計(jì)算，使自己對書本中的知識(shí)有了更加透徹的理解，熟練地掌握了計(jì)算過程中的各個(gè)公式，并且運(yùn)用到計(jì)算過程中去。我們的課程設(shè)計(jì)主要方法是P-Q分解法潮流計(jì)算進(jìn)行手工計(jì)算，通過PSCAD軟件的學(xué)習(xí)，進(jìn)行仿真。所以通過組員們之間的分工合作，將設(shè)計(jì)工作出色的完成。對于以前并沒有接觸過PSCAD軟件的我們而言，初次著手關(guān)于電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的仿真，確實(shí)有一定的難度，可是組員們還是盡心盡力的研究該軟件，首先參考了關(guān)于該軟件的書籍，并且虛心請教了外校的同學(xué)，在別人那里學(xué)