電力系統(tǒng)OK(1)

1、課程設(shè)計(jì)(論文)題 目 名 稱 電力系統(tǒng)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 王志強(qiáng) 學(xué) 號(hào) 1241201097 系 、專 業(yè) 電氣工程系12級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化指 導(dǎo) 教 師 黃肇 袁旭龍 2014年12月14日邵陽(yáng)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)年級(jí)專業(yè)12級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生姓名 王志強(qiáng) 學(xué) 號(hào)1241201097題目名稱潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)間201411.28-12.14課程名稱電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析課程編號(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.了解電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的基本理論；2. 計(jì)算電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)；3.建立電力網(wǎng)仿真模型；4.通過(guò)P

2、SCAD或MATLAB驗(yàn)證模型的正確性，得出潮流計(jì)算仿真結(jié)果數(shù)據(jù)、仿真波形，并進(jìn)行分析。二、 已知技術(shù)參數(shù)和條件設(shè)計(jì)原始資料：基準(zhǔn)功率一般選取，基準(zhǔn)電壓等于各級(jí)平均額定電壓。各支路阻抗參數(shù)均以標(biāo)幺值的形式標(biāo)注在圖1中，輸電網(wǎng)電壓為，系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)2為平衡節(jié)點(diǎn)，發(fā)電機(jī)1、3為節(jié)點(diǎn)，其余為節(jié)點(diǎn)；初始值為：，。給定的注入功率（為正的參考方向）如圖2所示，計(jì)算精度為。試求：計(jì)算各個(gè)母線上的潮流分布。三、 任務(wù)和要求1.了解“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”課程，熟悉復(fù)雜電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算；2.熟悉PSCAD或MATLAB軟件；3. 查閱與電力系統(tǒng)潮流計(jì)算相關(guān)的資料。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

3、、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、參考資料和現(xiàn)有基礎(chǔ)條件（包括實(shí)驗(yàn)室、主要儀器設(shè)備等）1.何仰贊 溫增銀 電力系統(tǒng)分析 （第三版）華中科技大學(xué)出版社 2002年2.吳國(guó)炎 電力系統(tǒng)分析 浙江大學(xué)出版社3.華智明 岳湖山 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)計(jì)算 重慶大學(xué)出版社五、進(jìn)度安排2014.11.28 提前下達(dá)課程設(shè)計(jì)的計(jì)劃書(shū)，設(shè)計(jì)題目、分組情況及課程設(shè)計(jì)的要求。2014.12.1 講述課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，軟件的基本操作。2014.12.2-12.6學(xué)生應(yīng)用PSCAD/MATLAB軟件，對(duì)電力系統(tǒng)模型進(jìn)行建模。模型一：發(fā)電機(jī)采用等值電勢(shì)源代替的電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型；模型二：采用實(shí)際發(fā)電機(jī)

4、的電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型。2014.12.7-12.9建立系統(tǒng)接線圖的仿真模型，上機(jī)調(diào)試程序，得出潮流分布數(shù)據(jù)、仿真結(jié)果，得出結(jié)論。2014.12.10-12.12撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告（A4打?。? 做好充分準(zhǔn)備，準(zhǔn)備答辯2014.12.14 交課程設(shè)計(jì)報(bào)告，參加課程設(shè)計(jì)答辯。六、教研室審批意見(jiàn)教研室主任（簽字）： 年 月 日七|、主管教學(xué)主任意見(jiàn)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(yáng)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱表學(xué)生姓名 王志強(qiáng) 學(xué) 號(hào) 1241201097 系 電氣工程系 專業(yè)班級(jí) 12級(jí)電本二班 題目名稱 潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì) 課程名稱 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 一、學(xué)生自我總

5、結(jié) 通過(guò)此次的課程設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到懂得了很多東西，首先我得感謝我的老師，因?yàn)樵诶蠋煹闹笇?dǎo)下我們才能夠成功的完成此次課程設(shè)計(jì)。其次就是同學(xué)們一起努力完成這次課程設(shè)計(jì)，讓我懂得了團(tuán)結(jié)協(xié)作的重要性，我的每個(gè)組員都為這次設(shè)計(jì)貢獻(xiàn)了很多大的力量，所以在這里我也對(duì)我的組員們予以感謝，在設(shè)計(jì)過(guò)程中他們的幫助必不可少，讓我也學(xué)到了很多知識(shí)。最重要的是這次課程設(shè)計(jì)讓我們將理論化身為實(shí)踐，將知識(shí)可以融入實(shí)踐中，讓我們對(duì)理論的理解和掌控更加深入，所以我很感謝老師給我們這次機(jī)會(huì)讓我們鍛煉自己，豐富自己的知識(shí)。這次設(shè)計(jì)中我也有自己的不足，動(dòng)手能力薄弱，需要經(jīng)常鍛煉，獨(dú)立完成的能力需要加強(qiáng)，我在以后的學(xué)習(xí)生涯中一定多多加強(qiáng)

6、。 最后，感謝老師對(duì)我的細(xì)心的指導(dǎo)，正是由于老師的細(xì)心的輔導(dǎo)和他提供給我們的參考資料，使得我的課程設(shè)計(jì)能夠順利的完成，同時(shí)在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們鞏固和學(xué)習(xí)了我們的電力系統(tǒng)知識(shí)。相信這對(duì)我以后的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)將會(huì)有很大的幫助！ 學(xué)生簽名： 年 月 日二、指導(dǎo)教師評(píng)定評(píng)分項(xiàng)目平時(shí)成績(jī)答辯課程設(shè)計(jì)內(nèi)容綜合成績(jī)權(quán) 重30%30%40%單項(xiàng)成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 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(jī)?cè)u(píng)定的依據(jù)，裝訂在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（或論文）的“任務(wù)書(shū)”頁(yè)后面；2、表中的“評(píng)分項(xiàng)目”及“權(quán)重”根據(jù)各系的考核細(xì)則和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)確定。目 錄1概述.11.1設(shè)計(jì)目的.11.2設(shè)計(jì)要求.1

7、2電力系統(tǒng)潮流計(jì)算概述及課題分析.22.1潮流計(jì)算概述.22.2課題要求與解析.52.3課題相關(guān)技術(shù)參數(shù).63 PSCAD的基本操作步驟與仿真結(jié)果.73.1 PSCAD基本操作步驟73.2簡(jiǎn)單系統(tǒng)仿真結(jié)果.83.3復(fù)雜系統(tǒng)仿真結(jié)果.15總結(jié).24參考文獻(xiàn).251概述1.1 設(shè)計(jì)目的(1)掌握潮流計(jì)算的基本原理。(2)掌握并能熟練運(yùn)用PSCAD/MATLAB仿真軟件。(3)采用PSCAD/MATLAB軟件，做出系統(tǒng)接線圖的潮流計(jì)算仿真結(jié)果。1.2 設(shè)計(jì)要求(1)熟悉PSCAD/MATLAB軟件。 (2)編寫潮流計(jì)算流程圖。 (3)建立系統(tǒng)接線圖的仿真過(guò)程。 (4)得出仿真結(jié)果。(5)按照要求書(shū)寫

8、課程設(shè)計(jì)報(bào)告。2電力系統(tǒng)潮流計(jì)算概述及課題分析2.1潮流計(jì)算概述 隨著電力系統(tǒng)及在線應(yīng)用的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成，為電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析計(jì)算中最基本的內(nèi)容，也是電力系統(tǒng)運(yùn)行及設(shè)計(jì)中必不可少的工具。根據(jù)系統(tǒng)給定的運(yùn)行條件、網(wǎng)絡(luò)接線及元件參數(shù)，通過(guò)潮流計(jì)算可以確定各母線電壓的幅值及相角、各元件中流過(guò)的功率、整個(gè)系統(tǒng)的功率損耗等。潮流計(jì)算是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)發(fā)供電的必要手段和重要工作環(huán)節(jié)，因此潮流計(jì)算在電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行、調(diào)度管理及科學(xué)研究中都有著廣泛的應(yīng)用。它的發(fā)展主要圍繞這樣幾個(gè)方面：計(jì)算方法的收斂性、可靠性；計(jì)算速度的快速性；對(duì)計(jì)算機(jī)存

9、儲(chǔ)容量的要求以及計(jì)算的方便、靈活等。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?。?，平衡節(jié)點(diǎn)（電壓的大小及相角）。變量的分類：負(fù)荷消耗的有功、無(wú)功功率、；電源發(fā)出的有功、無(wú)功功率、；母線或節(jié)點(diǎn)的電壓大小和相位、 、。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變量，因此它們就稱為控制變量。母線或節(jié)點(diǎn)電壓

10、的大小和相位角是受控制變量控制的因變量。其中, 、主要受、的控制, 、主要受、的控制。這四個(gè)變量就是簡(jiǎn)單系統(tǒng)的狀態(tài)變量。為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行必須滿足以下的約束條件：對(duì)控制變量有；對(duì)沒(méi)有電源的節(jié)點(diǎn)則為； 對(duì)狀態(tài)變量的約束條件則是； 對(duì)某些狀態(tài)變量還有如下的約束條件為 。節(jié)點(diǎn)的分類： 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、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。 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

11、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)； 第三類平衡節(jié)點(diǎn)。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)。圖2.1 牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算流程圖2.2 課題要求與解析設(shè)計(jì)原始材料：基準(zhǔn)功率一般選取SB=100MVA，基準(zhǔn)電壓VB等于各級(jí)平均額定電壓。各支路阻抗參數(shù)均以標(biāo)幺值的形式標(biāo)注在圖2中，輸電網(wǎng)電壓為230kV，系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)2為平衡節(jié)點(diǎn)，發(fā)電機(jī)1、3為PV節(jié)點(diǎn)，其余為PQ節(jié)點(diǎn)：初始值

12、為：|V1（0）|=|V3（0）|=|V4（0）|=|V5（0）|=|V6（0）|=1.0，|V2|=1.05，1(0)=2(0)=3(0)=4(0)=5(0)=6(0)= 0。給定的注入功率（為正的參考方向）如圖2.1所示，計(jì)算精度為=10-5。試求：計(jì)算各個(gè)母線上的潮流分布。圖2.2 3機(jī)6節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)接線圖此電力系統(tǒng)是一個(gè)3機(jī)6節(jié)點(diǎn)電力網(wǎng)絡(luò)。綜合比較牛頓拉夫遜法（直角坐標(biāo)、極坐標(biāo)）、PQ分解法等多種求解方法的特點(diǎn)，最后確定采用牛頓拉夫遜法（極坐標(biāo)），因?yàn)榇朔椒ㄋ杞獾姆匠探M最少。對(duì)該電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析可知，節(jié)點(diǎn)2為平衡節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)1、3為PV節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)為PQ節(jié)點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程，輸入系統(tǒng)

13、原始數(shù)據(jù)，利用PSCAD軟件進(jìn)行計(jì)算仿真即可得到該系統(tǒng)的潮流分布。2.3 課題相關(guān)技術(shù)參數(shù)基準(zhǔn)值取SB=100MVA，UB=230kV，系統(tǒng)頻率為50Hz。發(fā)電機(jī)參數(shù)：G：10.5kV，功率因數(shù)為0.85，汽輪機(jī)組。 G1：10.5kV，功率因數(shù)為0.85，汽輪機(jī)組。G2：10.5kV，功率因數(shù)為1，水輪機(jī)組。變壓器參數(shù)：發(fā)電機(jī)和變壓器容量應(yīng)輸入100MVA。T1：10.5/121kV，XT=0.15；T2：10.5/121kV，XT=0.02；T3：10.5/121kV，XT=0.015；線路參數(shù)：Line1：Z=0.02+j0.2，B/2=j0.02；Line2：Z=0.01+j0.2，B

14、/2=j0.01；Line3：Z=0.01+j0.2，B/2=j0.01；負(fù)荷參數(shù)：Lump A：3.7+j1.3MVALump B：2+j1MVALump C：1.6+j0.8MVA3 PSCAD的基本操作步驟與仿真結(jié)果3.1 PSCAD基本操作步驟（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(duì)話框，填好保存文件路徑和文件名，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)造簡(jiǎn)單電氣主接線圖根據(jù)PSCAD的學(xué)習(xí)，畫(huà)出如下圖3.1的簡(jiǎn)單電氣主接線圖： 圖3.1 簡(jiǎn)單電氣主接線圖（3）設(shè)置元件參數(shù) （4）設(shè)置輸出量

15、和斷路器狀態(tài)（5）編譯運(yùn)行完成后編譯鏈接，然后運(yùn)行，觀察分析波形。輸出顯示如下圖顯示，放大圖標(biāo)可查看每個(gè)節(jié)點(diǎn)的分布情況。3.2簡(jiǎn)單系統(tǒng)仿真結(jié)果圖3.2節(jié)點(diǎn)41(I、V、P、Q)波形圖從圖3.2可以看到母線4上有功功率和無(wú)功功率的分布情況以及瞬時(shí)電流、電壓和相角的變化情況?？梢钥闯鰺o(wú)功功率開(kāi)始有波動(dòng)最后趨于穩(wěn)定，說(shuō)明線路上消耗的無(wú)功功率不變。圖3.3節(jié)點(diǎn)42(I、V、P、Q)波形圖從圖3.3可以看到母線4上有功功率和無(wú)功功率的分布情況以及瞬時(shí)電流、電壓和相角的變化情況?？梢钥闯鰺o(wú)功功率開(kāi)始有波動(dòng)最后趨于穩(wěn)定，說(shuō)明線路上消耗的無(wú)功功率不變。圖3.4節(jié)點(diǎn)51(I、V、P、Q)波形圖從圖3.4可以看到

16、母線5上有功功率和無(wú)功功率的分布情況以及瞬時(shí)電流、電壓和相角的變化情況?？梢钥闯鰺o(wú)功功率開(kāi)始有波動(dòng)最后趨于穩(wěn)定，說(shuō)明線路上消耗的無(wú)功功率不變。圖3.5節(jié)點(diǎn)52(I、V、P、Q)波形圖從圖3.5可以看到母線5上有功功率和無(wú)功功率的分布情況以及瞬時(shí)電流、電壓和相角的變化情況?？梢钥闯鰺o(wú)功功率開(kāi)始有波動(dòng)最后趨于穩(wěn)定，說(shuō)明線路上消耗的無(wú)功功率不變。圖3.6節(jié)點(diǎn)61(I、V、P、Q)波形圖從圖3.6可以看到母線6上有功功率和無(wú)功功率的分布情況以及瞬時(shí)電流、電壓和相角的變化情況?？梢钥闯鰺o(wú)功功率開(kāi)始有波動(dòng)最后趨于穩(wěn)定，說(shuō)明線路上消耗的無(wú)功功率不變。圖3.7節(jié)點(diǎn)62(I、V、P、Q)波形圖從圖3.7可以看到

17、母線6上有功功率和無(wú)功功率的分布情況以及瞬時(shí)電流、電壓和相角的變化情況?？梢钥闯鰺o(wú)功功率開(kāi)始有波動(dòng)最后趨于穩(wěn)定，說(shuō)明線路上消耗的無(wú)功功率不變。圖3.8節(jié)點(diǎn)63(I、V、P、Q)波形圖從圖3.8可以看到母線6上有功功率和無(wú)功功率的分布情況以及瞬時(shí)電流、電壓和相角的變化情況。3.3復(fù)雜系統(tǒng)仿真結(jié)果(1)構(gòu)造復(fù)雜電氣接線圖3.9圖3.9復(fù)雜電氣接線圖（2）復(fù)雜仿真波形圖圖3.10節(jié)點(diǎn)41(I、V、P、Q)波形圖從圖3.10可以看到母線4上的有功功率和無(wú)功功率開(kāi)始有波動(dòng)，最后無(wú)功趨于穩(wěn)定，以及可以看出瞬時(shí)電流、電壓和相角的變化情況。圖3.11節(jié)點(diǎn)42(I、V、P、Q)波形圖從圖3.11可以看到母線4上

18、的有功功率和無(wú)功功率開(kāi)始有波動(dòng)，最后無(wú)功趨于穩(wěn)定，以及可以看出瞬時(shí)電流、電壓和相角的變化情況。圖3.12節(jié)點(diǎn)43(I、V 、P 、Q)波形圖從圖3.12可以看到母線4上的有功功率和無(wú)功功率開(kāi)始有波動(dòng)，最后無(wú)功趨于穩(wěn)定，以及可以看出瞬時(shí)電流、電壓和相角的變化情況。圖3.13節(jié)點(diǎn)51(I、V、P、Q)波形圖從圖3.13可以看到母線5上的有功功率和無(wú)功功率開(kāi)始有波動(dòng)，最后無(wú)功趨于穩(wěn)定，以及可以看出瞬時(shí)電流、電壓和相角的變化情況。圖3.14節(jié)點(diǎn)52(I、V、P、Q)波形圖從圖3.14可以看到母線5上的有功功率和無(wú)功功率開(kāi)始有波動(dòng)，最后無(wú)功趨于穩(wěn)定，以及可以看出瞬時(shí)電流、電壓和相角的變化情況。圖3.15節(jié)點(diǎn)61(I、V、P、Q)波形圖從圖3.15可以看到母線6上的有功功率和無(wú)功功率開(kāi)始有波動(dòng)，最后無(wú)功趨于穩(wěn)定，以及可以看出瞬時(shí)電流、電壓和相角的變化情況。圖3.16節(jié)點(diǎn)62(I、V、P、Q)波形圖從圖3.16可以看到母線6上的有功功率和無(wú)功功率開(kāi)始有波動(dòng)，最后無(wú)功趨于穩(wěn)定，以及可以看出瞬時(shí)電流、電壓和相角的變化情況。圖3.17節(jié)點(diǎn)63(I、V、P、Q)波形圖從圖3.17可以看到