電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)2019

電力系統(tǒng)分析

課程設(shè)計(jì)

指導(dǎo)書(shū)（理工類）成都理工大學(xué)電氣系負(fù)責(zé)老師：電氣1班負(fù)責(zé)老師：顧民老師（報(bào)告上寫(xiě)顧民老師、張晴老師、荊海蓮老師、陳天祥老師）電氣2班負(fù)責(zé)老師：劉偉老師（報(bào)告上寫(xiě)劉偉老師、李琳琳老師、王洪輝老師）電氣3班負(fù)責(zé)老師：楊小峰老師（報(bào)告上寫(xiě)楊小峰老師、黃洪全老師、任家富老師）電氣4班負(fù)責(zé)老師：康東老師（報(bào)告上寫(xiě)康東老師、蔣開(kāi)明老師、羅耀耀老師）地點(diǎn)6C902-2或自帶筆記本電腦教室使用：第一天1班。第二天2班，第三天3班，第四天4班，最后一天答辯。其他時(shí)間同學(xué)用自己電腦在圖書(shū)館等場(chǎng)所電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)一、課程設(shè)計(jì)的目的與任務(wù)：該課程設(shè)計(jì)為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的主要專業(yè)課設(shè)計(jì)之一，是學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)課程后的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于鞏固和加深對(duì)電力系統(tǒng)潮流和短路電流計(jì)算基本原理的理解，學(xué)習(xí)和掌握應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算的方法，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力。二、課程設(shè)計(jì)的基本要求:掌握電力系統(tǒng)等值模型和參數(shù)計(jì)算，以及潮流和短路計(jì)算的基本原理，學(xué)會(huì)應(yīng)用計(jì)算機(jī)計(jì)算系統(tǒng)潮流分布和短路電流的方法。三、課程設(shè)計(jì)選題原則：該課程設(shè)計(jì)是根據(jù)電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)課程內(nèi)容，結(jié)合實(shí)際工程和科研的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)的潮流和短路電流計(jì)算。四、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)：602-2實(shí)驗(yàn)室和教室2、設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）電力系統(tǒng)潮流計(jì)算（2）電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算；具體內(nèi)容包括：1）系統(tǒng)等值模型和參數(shù)計(jì)算。2）手工電力系統(tǒng)潮流和短路計(jì)算3）利用Matlab中Matpower進(jìn)行電力系統(tǒng)潮流和利用Simulink進(jìn)行短路計(jì)算。4）計(jì)算結(jié)果分析。5）編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。五、時(shí)間安排1、手工電力系統(tǒng)潮流和短路計(jì)算（1.5天）2、Matpower進(jìn)行電力系統(tǒng)潮流和Simulink進(jìn)行短路計(jì)算（1.5天）3、計(jì)算結(jié)果整理和分析（1天）4、編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)（1天）5、成績(jī)考核（1天）六、課程設(shè)計(jì)主要參考資料：1、李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析.北京：水利電力出版社.第二版2、陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析.北京：水利電力出版社.第二版3、孟祥萍.基于MATLAB的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算.長(zhǎng)春：吉林人民出版社4、孟祥萍.電力系統(tǒng)分析.北京：高等教育出版社5、Matlab/Simulink電力系統(tǒng)建模與仿真于群、曹娜編著七、課程設(shè)計(jì)成績(jī)考核：根據(jù)學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)，說(shuō)明書(shū)，以及設(shè)計(jì)完成后的口試成績(jī)等進(jìn)行綜合評(píng)定。課程結(jié)束時(shí)，要求學(xué)生有課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。課程設(shè)計(jì)成績(jī)以平時(shí)成績(jī)（占50%）、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（占50%）進(jìn)行綜合評(píng)定。3個(gè)同學(xué)一個(gè)題目，一個(gè)班題目不能選重復(fù)。第一部分電力系統(tǒng)潮流計(jì)算潮流計(jì)算是進(jìn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的主要方法。潮流計(jì)算的結(jié)果可以給出電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式下各節(jié)點(diǎn)電壓相量和各支路功率分布。通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行方式的給定條件，進(jìn)行必要的潮流計(jì)算，可以研究并從中選擇經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上可行、安全可靠的正常方式，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力網(wǎng)元件如變壓器和線路過(guò)負(fù)荷、母線電壓越限等異常工況并做出適當(dāng)處理。潮流計(jì)算還給出電力網(wǎng)的功率損耗，便于進(jìn)行網(wǎng)損分析，并進(jìn)一步制定降低網(wǎng)損的措施。潮流計(jì)算還可用于電力系統(tǒng)事故預(yù)想，通過(guò)模擬發(fā)電廠、線路、變壓器等元件的開(kāi)斷，分析其引起潮流分布的相應(yīng)改變，確定事故影響的程度和防止事故擴(kuò)大的措施。潮流計(jì)算也用于輸電線路工頻過(guò)電壓研究和調(diào)相、調(diào)壓分析，為確定超高壓線路并聯(lián)補(bǔ)償容量、變壓器可調(diào)分接頭設(shè)置、發(fā)電機(jī)額定功率因數(shù)等系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要參數(shù)以及線路絕緣水平提供部分依據(jù)。潮流計(jì)算還是考慮負(fù)荷電流的短路電流計(jì)算和穩(wěn)定計(jì)算的基礎(chǔ)，為這些計(jì)算提供初始運(yùn)行方式。一、目的和要求目的：通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使同學(xué)們掌握電力系統(tǒng)P-Q分解法潮流計(jì)算（包括理論分析計(jì)算和數(shù)值計(jì)算）的基本原理和數(shù)值計(jì)算仿真的基本過(guò)程（包括算法的確定），同時(shí)也有助于計(jì)算機(jī)操作能力的提高。要求：手工計(jì)算和計(jì)算機(jī)仿真出給定系統(tǒng)的潮流分布（包括節(jié)點(diǎn)電壓和支路功率計(jì)算）；開(kāi)發(fā)工具：matlab的Matpower軟件二、內(nèi)容1、復(fù)習(xí)高斯法、PQ分解法等潮流計(jì)算方法，弄清基本原理。2、選擇一種方法手工計(jì)算潮流結(jié)果。3、學(xué)習(xí)matlab的Matpower軟件使用方法；4、確定合適的數(shù)值計(jì)算方法，編程上機(jī)調(diào)試，連調(diào)。5、計(jì)算分析給定系統(tǒng)潮流分布并與手工計(jì)算結(jié)果作比較分析。6、用Matpower軟件進(jìn)行電力系統(tǒng)潮流計(jì)算，在此網(wǎng)絡(luò)上分別選用不同的算法計(jì)算潮流，比較迭代次數(shù)加大線路電阻，選用不同的算法計(jì)算潮流，比較迭代次數(shù)調(diào)變壓器變比調(diào)PQ節(jié)點(diǎn)有功調(diào)PQ節(jié)點(diǎn)無(wú)功調(diào)PV節(jié)點(diǎn)無(wú)功限值分別觀察其對(duì)發(fā)電機(jī)有功、無(wú)功出力，網(wǎng)絡(luò)有功、無(wú)功潮流，網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角的影響，思考原因。6、書(shū)寫(xiě)該課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)三、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1、嚴(yán)格按照成都理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)格式規(guī)范進(jìn)行書(shū)寫(xiě)；2、頁(yè)數(shù)不得少于20頁(yè)；3、具體應(yīng)包括：1）.原始資料；2）手工計(jì)算的過(guò)程及結(jié)果。3）.所選用的分解法（如P-Q分解法）的原理、特點(diǎn)及適用場(chǎng)合，潮流數(shù)學(xué)模型的建立。4）利用Matpower軟件進(jìn)行計(jì)算的詳細(xì)過(guò)程（必須包含內(nèi)容第6點(diǎn)中的6個(gè)調(diào)整過(guò)程）；5）未調(diào)整時(shí)計(jì)算結(jié)果及結(jié)果分析，并與手工計(jì)算結(jié)果比較。6）分析6個(gè)調(diào)整過(guò)程對(duì)發(fā)電機(jī)有功、無(wú)功出力，網(wǎng)絡(luò)有功、無(wú)功潮流，網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角的影響7）詳細(xì)寫(xiě)出在小組分工中承擔(dān)的任務(wù)。四、題目題目一在如圖所示的簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)各元件參數(shù)的標(biāo)幺值如下：Z12=0.01+j0.40Y120=Y210習(xí)0.01528Z13習(xí)0.3k=1.1Z14=0.12+j0.50Y140=Y410=j0.01920Z24=0.08+j0.40Y240=Y420=j0.01413系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)1，2為PQ節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)3為PV節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)4為平衡節(jié)點(diǎn)，已給定P1+jQ1=-0.30-j0.18；P2+jQ2=-0.55-j0.13；P3=0.5；V3=1.10；V4=1.05（相角為0）容許誤差e=10-5圖1電力系統(tǒng)圖題目二在如圖所示的簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)中，2機(jī)5節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，參數(shù)標(biāo)注在圖上。圖2電力系統(tǒng)圖題目三如圖所示的簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)各元件參數(shù)的有名值如下：z12=12.1+j48.4Q；y12O=y21O=j0.000126ST：S=100MVA；Vs%=24.79；K=110kV/11kVz14=14.52+j60.5Q；y140=y410=j0.000159Sz24=9.68+j48.4Q；y240=y420=j0.000117S系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)1,2為PQ節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)3為PV節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)4為平衡節(jié)點(diǎn)，已給定P1+jQ1=-30-j18MVAP2+jQ2=-55-j13MVAP3=50MW；V3=11kVV4=115.5/0。kV容許誤差￡=10-5圖3電力系統(tǒng)圖

題目四系統(tǒng)參數(shù)表1.線路參數(shù)表線路編號(hào)線路型號(hào)線路長(zhǎng)度（km）線路電阻{Q/km}線路正序電抗{Q/km}線路容納之半{S/km}4-5LGJ-240/301040.0470.41.78x10-64-6LGJ-120/701100.0741.47x10-65-7LGJ-120/25980.0791.60x10-66-9LGJ-95/551630.0921.80x10-67-8LGJ-240/30880.0471.78x10-68-9LGJ-240/301220.0471.78x10-6說(shuō)明：線路零序電抗為正序電抗3倍。表2.變壓器參數(shù)表線路編號(hào)變壓器型號(hào)變壓器變比（kV）短路電壓百分?jǐn)?shù)（%）2-7SSPL-220000242±3x2.5%/20103-9SSPL-120000242±3x2.5%/1561-4SSPL-240000242±3x2.5%/17.511說(shuō)明：變壓器零序電抗與正序電抗相等，且均為A/Y0接法。表3.發(fā)電機(jī)參數(shù)表1發(fā)電機(jī)額定功率{MW}額定電壓{kV}額定功率因數(shù)120016.50.852180180.85310013.80.85表4.發(fā)電機(jī)參數(shù)表2發(fā)電機(jī)母線名Xd{Q}Xd{Q}T0（S）乂勺{Q}X，{Q}丁勺。（S）TJ（S）110.14600.06088.960.09690.0969047.28220.89580.11986.000.86450.19690.53512.80331.31250.18138.591.25780.25000.6006.02表5,負(fù)荷數(shù)據(jù)表節(jié)點(diǎn)號(hào)有功負(fù)荷（MW）無(wú)功負(fù)荷（MVA）51255069030810035圖4電力系統(tǒng)圖題目五系統(tǒng)參數(shù)TableILineDataofthe6-BusSystemon100MVABaseLineNumberBusFromNumberToRXTapRatio1120.0000.3001.0252140.0970.4073160.1230.5184250.2820.6405350.7231.0506430.0000.1331.1007460.0800.370題目六如圖7所示的電力系統(tǒng)中，變壓器兩側(cè)電壓等級(jí)分別為10kV和110kV，各元件參數(shù)標(biāo)幺值示于圖中。（Sb=100MVA，VB=Vav）圖6電力系統(tǒng)圖第二部分電力系統(tǒng)短路計(jì)算在電力系統(tǒng)中可能發(fā)生的各種故障中，危害最大且發(fā)生概率較高的首推短路故障。產(chǎn)生短路故障的主要原因是電力設(shè)備絕緣損壞。短路故障分為三相短路、兩相短路、單相接地短路及兩相接地短路。其中三相短路時(shí)三相電流仍然對(duì)稱，其余三類短路統(tǒng)成為不對(duì)稱短路。短路故障大多數(shù)發(fā)生在架空輸電線路。電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行時(shí)，要采取適當(dāng)?shù)拇胧┙档投搪饭收系陌l(fā)生概率。短路計(jì)算可以為設(shè)備的選擇提供原始數(shù)據(jù)。一、目的和要求目的：通過(guò)課程設(shè)計(jì)，鞏固學(xué)生電力系統(tǒng)中有關(guān)二相短路計(jì)算的基本原理與方法，掌握短路電流的數(shù)值求解方法（三角分解法等），開(kāi)發(fā)系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算程序。同時(shí)，通過(guò)軟件開(kāi)發(fā)，也有助于計(jì)算機(jī)操作能力和軟件開(kāi)發(fā)能力的提高。要求手工計(jì)算和計(jì)算機(jī)仿真出給定系統(tǒng)三相短路后的短路電流和節(jié)點(diǎn)電壓。要求：手工計(jì)算和計(jì)算機(jī)仿真出給定系統(tǒng)的短路，手工計(jì)算三相短路，計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算四種短路，開(kāi)發(fā)工具：matlab的Simulink軟件二、內(nèi)容1、復(fù)習(xí)短路計(jì)算計(jì)算方法，弄清基本原理。2、選擇一種方法手工計(jì)算三相短路。計(jì)算算例系統(tǒng)的短路電流、支路電流和節(jié)點(diǎn)電壓。3、學(xué)習(xí)matlab的Matpower軟件使用方法；4、確定合適的數(shù)值計(jì)算方法，編程上機(jī)調(diào)試，連調(diào)。5、計(jì)算分析給定系統(tǒng)短路并與手工計(jì)算結(jié)果作比較分析。6、用Simulink軟件進(jìn)行電力系統(tǒng)短路計(jì)算，在此網(wǎng)絡(luò)上分別必須設(shè)置四種短路；選擇不同的地點(diǎn)設(shè)置選用不同的算法計(jì)算短路，比較迭代次數(shù)故障相電流、故障后任意節(jié)點(diǎn)電壓、支路電流的計(jì)算①各短路點(diǎn)的短路電流幅值；②各母線A相電壓幅值；7、書(shū)寫(xiě)該課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)三、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1、嚴(yán)格按照成都理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)格式規(guī)范進(jìn)行書(shū)寫(xiě)；2、頁(yè)數(shù)不得少于20頁(yè)；3、具體應(yīng)包括：1）.原始資料；2）手工計(jì)算的過(guò)程及結(jié)果。3）.所選用的短路計(jì)算的原理、特點(diǎn)及適用場(chǎng)合。4）利用Simulink軟件進(jìn)行計(jì)算的詳細(xì)過(guò)程5）未調(diào)整時(shí)計(jì)算結(jié)果及結(jié)果分析，并與手工計(jì)算結(jié)果比較。6）分析短路點(diǎn)距離的變化對(duì)母線電壓的影響；7）詳細(xì)寫(xiě)出在小組分工中承擔(dān)的任務(wù)。四、題目題目七如圖電力系統(tǒng)，各元件的參數(shù)如下：發(fā)電機(jī)G:60MVA，Xd”=0.12;調(diào)相機(jī)SC:5MVA，Xd”=0.2變壓器T-1:31.5MVA,Vs%=10.5.變壓器T-2:20MVA，Vs%=10.5.變壓器T-3:7.5MVA，Vs%=10.5..線路L-1:60km;線路L-2:20km;;線路L-3:10km;電抗為0.4Q/km負(fù)荷LD-1:30MVA;負(fù)荷LD-2:18MVA;負(fù)荷LD-3:6MVA;計(jì)算f點(diǎn)發(fā)生短路的沖擊電流題目8求在f點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，已知系統(tǒng)接線如圖求在f點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，短路點(diǎn)的總電流及各發(fā)電機(jī)支路的電流。?250MVAX=0.4—10.5kV?45MVA?250MVAX=0.4—10.5kV?45MVAX戶0.125Q300MVA4%=9.8115kV（線路電抗0.4Q/km）Q60MVA4%=10.5系統(tǒng)結(jié)線如圖9所示，有關(guān)參數(shù)標(biāo)于圖中，發(fā)電機(jī)均裝有自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器。當(dāng)f點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，計(jì)算短路點(diǎn)的總電流及各支路的電流。"QkV130kmQ~Ss="QkV130kmQ~Ss=300MVA―0.4Q/kmXs=0.52x20MVAU%T°?5G!2x30MVAX"=0.139G210.5kV電力系統(tǒng)結(jié)線如圖所示。A系統(tǒng)的容量不祥，只知斷路器QF的切斷容量為3500MVA,B系統(tǒng)的容量為100MVA，電抗XB=0.3，試計(jì)算當(dāng)f點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)計(jì)算短路點(diǎn)的總電流及各支路的電流。圖10系統(tǒng)結(jié)線如圖所示。當(dāng)f點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，計(jì)算短路點(diǎn)的總電流及各支路的電流。P圖11某大型火電廠主接線示于圖12,有關(guān)參數(shù)均標(biāo)于圖中。當(dāng)f點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，計(jì)算：計(jì)算短路點(diǎn)的總電流及各支路的電流。圖12網(wǎng)絡(luò)接線如圖13所示，各元件參數(shù)均已知：系統(tǒng)：Sn=600MVAXs=0.8UN=110kVG。：Sn=30MVAX〃=0.2dGG。：Sn=30MVAX〃=0.2dG3:Sn=60MVAx〃=0.13T1T2：Sn=20MVAU%=10.5

k10.5/121kVT3:Sn=60MVAU%=10.5

k10.5/121kVDK:UN=10.5kVX%=10r當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中fj2f3點(diǎn)分別發(fā)生三相短路時(shí)，計(jì)算短路點(diǎn)的總電流及各支路的電流。。系統(tǒng)TGi圖13圖14(a)所示網(wǎng)絡(luò)中，A、B、C為三個(gè)等值電源，其中Sa=75MVA,XA=0.380,SB=535MVA,XB=0.304。C的容量和電抗不詳，只知裝設(shè)在母線4上的斷路器CB的斷開(kāi)容量為3500MVA。線路11、12、13的長(zhǎng)度分別為10、5、24公里，電抗均為0.4Q