電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)潮流分析計(jì)算

遼寧工程技術(shù)大學(xué)電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)緒論電力系統(tǒng)潮流分析計(jì)算的意義和目的1、在電網(wǎng)規(guī)劃階段,通過(guò)潮流計(jì)算,合理規(guī)劃電源容量及接入點(diǎn),合理規(guī)劃網(wǎng)架,選擇無(wú)功補(bǔ)償方案,滿足規(guī)劃水平的大、小方式下潮流交換控制、調(diào)峰、調(diào)相、調(diào)壓的要求。2、在編制年運(yùn)行方式時(shí),在預(yù)計(jì)負(fù)荷增長(zhǎng)及新設(shè)備投運(yùn)基礎(chǔ)上,選擇典型方式進(jìn)行潮流計(jì)算,發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié),供調(diào)度員日常調(diào)度控制參考,并對(duì)規(guī)劃、基建部門(mén)提出改進(jìn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu),加快基建進(jìn)度的建議。3、正常檢修及特殊運(yùn)行方式下的潮流計(jì)算,用于日運(yùn)行方式的編制,指導(dǎo)發(fā)電廠開(kāi)機(jī)方式,有功、無(wú)功調(diào)整方案及負(fù)荷調(diào)整方案,滿足線路、變壓器熱穩(wěn)定要求及電壓質(zhì)量要求。4、預(yù)想事故、設(shè)備退出運(yùn)行對(duì)靜態(tài)安全的影響分析及作出預(yù)想的運(yùn)行方式調(diào)整方案。5、電力系統(tǒng)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。在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和安排系統(tǒng)的運(yùn)行方式時(shí)，采用離線潮流計(jì)算；在電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控中，則采用在線潮流計(jì)算。課程設(shè)計(jì)要求9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)單線圖如下：圖1-19節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)單線圖基本數(shù)據(jù)如下：表1母線數(shù)據(jù)母線名基準(zhǔn)電壓區(qū)域號(hào)電壓上限電壓下限發(fā)電116.5000218.150014.8500發(fā)電218.000119.80016.2000發(fā)電313.8000115.180012.4200GEN1-230230.00020.00000.0000GEN2-230230.00010.00000.0000GEN3-230230.00010.00000.0000STNA-230230.00020.00000.0000STNB-230230.00020.00000.0000STNC-230230.00010.00000.0000表2交流線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)組I側(cè)母線J側(cè)母線編號(hào)所屬區(qū)域單位正序電阻正序電抗正序充電電納的1/2常規(guī)GEN1-230STNA-2301I側(cè)標(biāo)么0.0100000.0850000.088000常規(guī)STNA-230GEN2-2302I側(cè)標(biāo)么0.0320000.1610000.153000常規(guī)GEN2-230STNC-2303I側(cè)標(biāo)么0.0085000.0720000.074500常規(guī)STNC-230GEN3-2304I側(cè)標(biāo)么0.0119000.1008000.104500常規(guī)GEN3-230STNB-2305I側(cè)標(biāo)么0.0390000.1700000.179000常規(guī)STNB-230GEN1-2306I側(cè)標(biāo)么0.0170000.0920000.079000表3雙繞組變壓器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)組I側(cè)線母線J側(cè)母線編號(hào)連接方式單位正序電阻正序電抗常規(guī)發(fā)電1GEN1-2307三角形/星形接地標(biāo)么0.0000.05760常規(guī)發(fā)電2GEN2-2308三角形/星形接地標(biāo)么0.0000.06250 常規(guī)發(fā)電3GEN3-2309三角形/星形接地標(biāo)么0.0000.05860 雙繞組變壓器數(shù)據(jù)（續(xù)表）激磁電導(dǎo)激磁電納變比I側(cè)主抽頭電壓J側(cè)主抽頭電壓J側(cè)抽頭級(jí)差J側(cè)抽頭位置J側(cè)最大抽頭電壓J側(cè)最小抽頭電壓0.0000.0001.0016.5230.01.259253.00207.000.0000.0001.0018.0230.02.53241.50218.500.0000.0001.0013.8230.02.53241.50218.50表4發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)組母線名母線類型單位額定容量（MVA）額定功率（MW）有功發(fā)電無(wú)功發(fā)電母線電壓幅值母線電壓相角常規(guī)發(fā)電1Vθ標(biāo)么100.0222.750.0000.001.04000.00常規(guī)發(fā)電2PV標(biāo)么100.0172.81.6301.001.02500.00常規(guī)發(fā)電3PV標(biāo)么100.0115.20.8501.001.02500.00負(fù)荷數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)組母線名編號(hào)母線類型單位有功負(fù)荷無(wú)功負(fù)荷常規(guī)STNA-230300PQ標(biāo)么1.2500.500常規(guī)STNB-230301PQ標(biāo)么0.9000.300常規(guī)STNC-230302PQ標(biāo)么1.0000.350表5區(qū)域數(shù)據(jù)區(qū)域名區(qū)域號(hào)區(qū)域－11區(qū)域－22其中GEN2與STNA母線、GEN3與STNB母線、GEN1與STNA母線之間線路為雙回路運(yùn)行，并且兩條回路的參數(shù)相同，其他回路為單母線運(yùn)行。發(fā)電廠2的升壓變壓器為兩臺(tái)并聯(lián)，并聯(lián)運(yùn)行的變壓器參數(shù)相同，其他變壓器為單臺(tái)運(yùn)行。設(shè)計(jì)要求：利用PSASP電力系統(tǒng)分析綜合程序建立單線圖程序，完成潮流分析計(jì)算，給出設(shè)計(jì)結(jié)果并且進(jìn)行報(bào)表輸出。2牛頓拉夫遜潮流計(jì)算簡(jiǎn)介牛頓-拉夫遜法(Newton-Raphsonmethod)又稱為牛頓迭代法(Newton’smethod)，它是牛頓在17世紀(jì)提出的一種在實(shí)數(shù)域和復(fù)數(shù)域上近似求解方程的方法。多數(shù)方程不存在求根公式，因此求精確根非常困難，甚至不可能，從而尋找方程的近似根就顯得特別總要。首先對(duì)一般的牛頓-拉夫遜法作一簡(jiǎn)單說(shuō)明。一直一個(gè)變量X的函數(shù)為2-1解此方程時(shí)，由適當(dāng)?shù)慕浦党霭l(fā)，根據(jù)2-2反復(fù)進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)滿足適當(dāng)?shù)氖諗颗卸l件時(shí)就是式2-1的根。把牛頓法用于潮流計(jì)算，要求將潮流方程改成形式如下方程組所示的形式。2-3節(jié)點(diǎn)電壓和導(dǎo)納可表示為2-4將上述表示式帶入式2-5的右端，展開(kāi)并分出實(shí)部和虛部，使得2-52-6假定系統(tǒng)中的第1,2,...,m節(jié)點(diǎn)為PQ節(jié)點(diǎn)，對(duì)其中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)可列方程2-7(i=1,2,...m)PU節(jié)點(diǎn)的有功功率和節(jié)點(diǎn)電壓幅值是給定的。假定系統(tǒng)中的第m+1,m+2,...,n-1號(hào)節(jié)點(diǎn)為PU節(jié)點(diǎn)，則對(duì)其中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以列寫(xiě)方程2-8(i=m+1,m+2,...,n-1)第n號(hào)節(jié)點(diǎn)為平衡節(jié)點(diǎn)，其電壓是給定的，故不參加迭代。式2-7和2-8總共包含了2(n-1)個(gè)方程，待求的變量有2(n-1)個(gè)。同時(shí)，方程式2-7和2-8可以寫(xiě)成式2-9形式2-9式中上述方程中雅可比矩陣的各元素，可以對(duì)式2-7和2-8求偏導(dǎo)數(shù)獲得。當(dāng)時(shí)，對(duì)角元素是2-10當(dāng)時(shí)，矩陣中非對(duì)角元素是2-11用牛頓-拉夫遜法計(jì)算潮流時(shí)，步驟如下：1、給出各節(jié)點(diǎn)電壓初始值、。2、將以上電壓初始值帶入式2-7和2-8求出修正方程式的常數(shù)項(xiàng)向量、、。3、將電壓初始值再帶入式2-10和2-11，求出修正方程式中系數(shù)矩陣（雅可比矩陣）的各元素。4、解修正方程式2-9，求出修正量、。5、修正各節(jié)點(diǎn)電壓6、將、再帶入式2-7和2-8，求、。7、校驗(yàn)是否收斂，即8、如果收斂，迭代到此結(jié)束，進(jìn)一步計(jì)算各線路潮流和平衡節(jié)點(diǎn)功率，并打印輸出結(jié)果；如果不收斂，轉(zhuǎn)回第2步進(jìn)行下一次迭代計(jì)算，直到收斂為止。3PSASP軟件簡(jiǎn)介電力系統(tǒng)分析綜合程序(PowerSystemAnalysisSoftwarePackage)簡(jiǎn)稱PSASP。是一套歷史長(zhǎng)久、功能強(qiáng)大、使用方便的電力系統(tǒng)分析程序，它具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，是資源共享，使用方便，高度集成和開(kāi)放的大型軟件包。PSASP基于電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、固定模型庫(kù)以及用戶自定義模型庫(kù)的支持，可進(jìn)行電力系統(tǒng)(輸電、供電和配電系統(tǒng))的各種計(jì)算分析。PSASP具有基于公共數(shù)據(jù)和模型的三層體系結(jié)構(gòu)：第一層為公共數(shù)據(jù)和模型的資源庫(kù)；第二層為基于資源庫(kù)的應(yīng)用程序包；第三層為計(jì)算結(jié)果庫(kù)和分析工具。其主要功能為：設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大的用戶自定義(UD)建模方法，提供了自行建模來(lái)研究電力系統(tǒng)新設(shè)備、新裝置。近年來(lái)國(guó)內(nèi)多所大學(xué)和科研單位應(yīng)用PSASP的UD功能做了大量的研究工作。4仿真結(jié)果及報(bào)表輸出4.1線路圖仿真結(jié)果用PSASP畫(huà)出線路圖，仿真結(jié)果如圖4-1所示。圖4-19節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)仿真結(jié)果4.2潮流分析報(bào)表輸出結(jié)果表4-1潮流計(jì)算摘要信息報(bào)表潮流計(jì)算摘要信息報(bào)表PSASP（LoadFlow）EPRI，China潮流計(jì)算日期：2014/06/20時(shí)間：18:59:55作業(yè)名：作業(yè)_1作業(yè)描述：計(jì)算方法：Newton(PowerEquation)(牛頓法(功率式))基準(zhǔn)容量：100.0000允許誤差：0.000100本系統(tǒng)上限母線：95000發(fā)電機(jī)：31500負(fù)荷：33000交流線：96000直流線：020兩繞組變壓器：46000三繞組變壓器：02000UD模型調(diào)用次數(shù)：0200UP調(diào)用個(gè)數(shù)：010表4-2結(jié)果綜述表結(jié)果綜述報(bào)表作業(yè)名：作業(yè)_1計(jì)算日期：2014/06/20時(shí)間：18:59:55單位：p.u.廠站總有功發(fā)電總無(wú)功發(fā)電cosθg總有功負(fù)荷總無(wú)功負(fù)荷cosθl總有功損耗總無(wú)功損耗區(qū)域-12.48-0.8120.9510.350.9440.0120.133區(qū)域-20.696-0.1190.98370.0140.026表4-3物理母線表物理母線作業(yè)名：作業(yè)_1計(jì)算日期：2014/06/20時(shí)間：18:59:55單位：p.u.區(qū)域分區(qū)廠站區(qū)域-1區(qū)域-1區(qū)域-1母線名稱電壓幅值電壓相角GEN2-2301.038890.892GEN3-2301.04882-0.8159STNC-2301.03083-2.0211發(fā)電21.025033.6353發(fā)電31.025021.8415區(qū)域分區(qū)廠站區(qū)域-1區(qū)域-2區(qū)域-2母線名稱電壓幅值電壓相角GEN1-2301.0473-2.1089STNA-2301.03825-2.9426STNB-2301.04669-3.604發(fā)電11.040表4-4發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)表發(fā)電機(jī)作業(yè)名：作業(yè)_1計(jì)算日期：2014/06/20時(shí)間：18:59:55單位：p.u.區(qū)域分區(qū)廠站區(qū)域-1區(qū)域-1區(qū)域-1發(fā)電機(jī)名稱母線名類型有功發(fā)電無(wú)功發(fā)電功率因數(shù)Gen_1發(fā)電2PV1.63-0.41550.96901Gen_2發(fā)電3PV0.85-0.39670.90617區(qū)域分區(qū)廠站區(qū)域-1區(qū)域-2區(qū)域-2發(fā)電機(jī)名稱母線名類型有功發(fā)電無(wú)功發(fā)電功率因數(shù)Gen_3發(fā)電1Vθ0.6958-0.1190.98569表4-5負(fù)荷結(jié)果報(bào)表負(fù)荷結(jié)果報(bào)表作業(yè)名：作業(yè)_1計(jì)算日期：2014/06/20時(shí)間：18:59:55單位：p.u.區(qū)域分區(qū)廠站區(qū)域-1區(qū)域-1區(qū)域-1負(fù)荷名稱母線名類型有功負(fù)荷無(wú)功負(fù)荷功率因數(shù)Load_1STNC-230PQ10.350.94386區(qū)域分區(qū)廠站區(qū)域-1區(qū)域-2區(qū)域-2負(fù)荷名稱母線名類型有功負(fù)荷無(wú)功負(fù)荷功率因數(shù)Load_2STNA-230PQ2848Load_3STNB-230PQ4868表4-6交流線結(jié)果報(bào)表交流線結(jié)果報(bào)表作業(yè)名：作業(yè)_1計(jì)算日期：2014/06/20時(shí)間：18:59:55單位：p.u.區(qū)域分區(qū)區(qū)域-1區(qū)域-1交流線名稱I側(cè)母線J側(cè)母線I側(cè)電壓I側(cè)有功I側(cè)無(wú)功J側(cè)電壓J側(cè)有功J側(cè)無(wú)功AC_1GEN2-230STNC-2301.038890.7613-0.03481.030830.75670.086AC_2STNC-230GEN3-2301.03083-0.2436-0.26391.04882-0.2446-0.0458區(qū)域分區(qū)區(qū)域-1分區(qū)間交流線名稱I側(cè)母線J側(cè)母線I側(cè)電壓I側(cè)有功I側(cè)無(wú)功J側(cè)電壓J側(cè)有功J側(cè)無(wú)功AC_3STNA-230GEN2-2301.03825-0.4289-0.06881.03889-0.43470.2324AC_4GEN3-230STNB-2301.048820.3029-0.24561.046690.29960.1328Name_4STNA-230GEN2-2301.03825-0.4289-0.06881.03889-0.43470.2324Name_5GEN3-230STNB-2301.048820.3029-0.24561.046690.29960.1328區(qū)域分區(qū)區(qū)域-1區(qū)域-2交流線名稱I側(cè)母線J側(cè)母線I側(cè)電壓I側(cè)有功I側(cè)無(wú)功J側(cè)電壓J側(cè)有功J側(cè)無(wú)功AC_5GEN1-230STNA-2301.04730.1967-0.00681.038250.19630.181AC_6STNB-230GEN1-2301.04669-0.3011-0.03381.0473-0.30260.1316Name_6GEN1-230STNA-2301.04730.1967-0.00681.038250.19630.181表4-7兩繞組變壓器結(jié)果報(bào)表兩繞組變壓器結(jié)果報(bào)表作業(yè)名：作業(yè)_1計(jì)算日期：2014/06/20時(shí)間：18:59:55單位：p.u.區(qū)域分區(qū)廠站區(qū)域-1區(qū)域-1區(qū)域-1兩繞組變壓器名稱I側(cè)母線J側(cè)母線I側(cè)有功I側(cè)無(wú)功J側(cè)有功J側(cè)無(wú)功Name_2發(fā)電2GEN2-2300.8155-0.20780.8155-0.2499T2w_2發(fā)電2GEN2-2300.8155-0.20780.8155-0.2499T2w_3發(fā)電3GEN3-2300.8506-0.39670.8506-0.4458區(qū)域分區(qū)廠站區(qū)域-1區(qū)域-2區(qū)域-2兩繞組變壓器名稱I側(cè)母線J側(cè)母線I側(cè)有功I側(cè)無(wú)功J側(cè)有功J側(cè)無(wú)功T2w_1發(fā)電1GEN1-2300.6958-0.1190.6958-0.14555結(jié)論本課程設(shè)計(jì)通過(guò)運(yùn)用牛頓拉夫遜法對(duì)9節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)進(jìn)行了潮流計(jì)算。并用PSASP對(duì)9節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，得到了電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中9個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓和相角，以及支路的功率損耗、網(wǎng)絡(luò)損耗等正常運(yùn)行時(shí)的參數(shù)。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，讓自己對(duì)電力系統(tǒng)分析中關(guān)于電力