電力系統(tǒng)課程設計報告

1、東南大學電氣工程學院2015年電力系統(tǒng)綜合課程設計報告班 級 160124姓 名 齊 濟學 號 16012429指導老師 陳 中小組成員 王武森 石應隆目錄線路數(shù)據(jù)2一、網(wǎng)絡拓撲2二、發(fā)電機穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)2三、變電站數(shù)據(jù)2四、線路數(shù)據(jù)3五、發(fā)電機暫態(tài)數(shù)據(jù)3典型方式電力系統(tǒng)潮流計算4一、發(fā)電廠變壓器選擇及參數(shù)計算4二、形成導納矩陣4三、求出系數(shù)矩陣B和B5四、設置各節(jié)點電壓初值5五、求功率不平衡量5六、解修正方程5七、求新的初值6八、判斷是否已收斂6九、計算結果6變電站變壓器選擇和主接線設計7一、變壓器選擇71.變電站主變壓器72.發(fā)電廠變壓器113.變壓器等效電路11二、主接線設計121.發(fā)電廠主接

2、線122.變電站主接線13三、總結與提升16線路斷路器選擇18仿真曲線計算20感想與建議23附錄一：PQ 解耦法潮流計算 Matlab 程序24附錄二：改進歐拉法計算功角特性 Matlab 程序25線路數(shù)據(jù)一、 網(wǎng)絡拓撲圖 1二、 發(fā)電機穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)名稱額定電壓機端電壓典型方式輸出有功G110KV1.05平衡機G210KV1.051.60G310KV1.050.90三、 變電站數(shù)據(jù)負荷額定電壓為10KV變電站編號負荷1負荷2負荷3最大負荷（100MVA）1.451.11.2典型方式負荷（100MVA）1.250.91.0最小負荷（100MVA）1.050.60.7Tmax （小時）50004000

3、4500 功率因數(shù) cos0.850.8 0.85低壓側電壓（kV）101010 對備用要求30%40%30% 對調壓要求逆調壓順調壓常調壓負荷重要性重要重要一般四、 線路數(shù)據(jù)名稱電壓電阻電抗對地導納（B）7-8110KV0.010.0850.0448-9110KV0.020.0920.0407-5110KV0.030.1020.0765-4110KV0.010.1620.0899-6110KV0.020.1750.0376-4110KV0.030.1830.042負序和正序相等、零序為正序的3倍五、 發(fā)電機暫態(tài)數(shù)據(jù)名稱D軸電抗D軸暫態(tài)電抗阻尼系數(shù)Tj（慣性時間常數(shù)）G10.140.072.0

4、47.2G20.900.221.912.8G21.320.132.16.02典型方式電力系統(tǒng)潮流計算一、 發(fā)電廠變壓器選擇及參數(shù)計算三個發(fā)電廠的變壓器選擇如下：T1：單臺 SFP7-120000/110T2：雙臺 SFP7-90000/110T3：單臺 SFP7-90000/110經(jīng)計算得到三臺變壓器的阻抗、導納參數(shù)為：名稱電阻 R電抗 X對地電導 G對地電納 BT10.00290.08750.001060.006T20.00210.05830.00170.0108T30.00420.1170.000850.0054二、 形成導納矩陣根據(jù)線路數(shù)據(jù)和發(fā)電機變壓器數(shù)據(jù)，可以算出電力系統(tǒng)網(wǎng)絡中各節(jié)點

5、的 自導納和各節(jié)點之間的互導納。y14=-8.54iy27=-11.423iy39=-17.13iy45=0.38-6.15iy46=0.872-5.32iy57=2.654-9.02iy69=0.645-5.64iy78=1.365-11.6iy89=2.256-10.38iy11=-8.5454iy22=-11.429iy33=-17.16iy44=1.56-19.945iy55=3.034-15.09iy66=1.52-10.92iy89=4.4-31.983iy88=3.621-21.938iy99=3.52-33.13i由此可得電力系統(tǒng)網(wǎng)絡的節(jié)點導納矩陣為:-8.545i008.54

6、i00000-11.429i000011.423i000-17.16i000008.54i00-19.945i6.15i5.32i000006.15i-15.09i09.02i00005.32i0-10.92i00011.423i009.02i0-31.983i11.6i00000011.6i-21.983i0017.15i005.64i010.38i三、 求出系數(shù)矩陣B和B節(jié)點 2 作為平衡節(jié)點，節(jié)點 1、3 為 PV 節(jié)點，其余節(jié)點為 PQ 節(jié)點，由系 數(shù)矩陣的定義可得B =-8.54508.54000000-17.160000017.158.540-19.9456.155.3200000

7、6.15-15.0909.0200005.320-10.92005.640009.020-31.98311.600000011.6-21.98310.83017.15005.64010.38-33.13B =-19.9456.155.320006.15-15.0909.02005.320-10.92005.6409.020-31.98311.6000011.6-21.98310.83005.64010.38-33.13四、 設置各節(jié)點電壓初值Uii=1,2,3=1.05 ii=1,2,3=0Ujj=4,5,6,7,8,9=1 jj=4,5,6,7,8,9=0五、 求功率不平衡量由公式：Pi=P

8、is-Uij=1j=nUi(Gijcosij+Bijsinij)Qi=Qis-Uij=1j=nUi(Gijsinij-Bijcosij)可求得有功不平衡量Pi(0)和無功不平衡量Qi(0)，從而得到Pi(0)/Ui(0)和Qi0/Ui0(i=1,3,4,5,6,7,8,9)六、 解修正方程求解矩陣方程P/U=-B'UQ/U=-B''U得出各節(jié)點電壓相角的修正量i(0)和各節(jié)點電壓模值的修正量Ui(0)。七、 求新的初值求出修正后的值i(1)=i(0)+i(0)Ui(1)=Ui(0)+Ui(0)八、 判斷是否已收斂由收斂判斷依據(jù)i0< 和 Ui0< (其中取

9、0.00001)判斷是否收斂，若不滿足收斂要求，則回到第五步開始下一次迭代，若滿足收斂要求，則退出循環(huán)。九、 計算結果用 Matlab 編寫 PQ 解耦法的程序代碼見附錄，潮流計算的結果如下U1=1.050000U2=1.050000U3=1.050000U4=0.987435U5=0.933060U6=0.937528U7=0.993833U8=0.972031U9=1.0086111=-3.0596952=0.0000003=-1.6300904=-8.8933425=-11.5448566=-12.0656657=-7.1693788=-8.5796199=-6.683825平衡節(jié)點的功

10、率S2=U2i=19Y2iUi=P2+Q2i=1.488+0.773iPV節(jié)點的注入無功功率Q1=U1i=19UiG1isin1i-B1icos1i=-0.659Q3=U3i=19UiG3isin3i-B3icos3i=-0.8721程序見附錄。變電站變壓器選擇和主接線設計一、 變壓器選擇1. 變電站主變壓器1.1 變壓器選擇負荷1：因負荷1為重要負載，故采用兩臺主變壓器為其供電，實現(xiàn)雙路供電，提高供電可靠性?？紤]到變壓器容量應能滿足最大負荷需求，故主變壓器所需總容量最少為S1-0=1.45*100=145MVA同時考慮到備用需要，則主變壓器所需總容量最少為S1-1=1.25*1+30%*10

11、0=162.5MVA根據(jù)相關設計原則 電能系統(tǒng)基礎 P207-208,變電所的兩臺主變壓器總安裝容量可取為S1-2=2*0.7PM=203MVA根據(jù)以上數(shù)據(jù)，在110KV變壓器型號表 電力系統(tǒng)課程設計及畢業(yè)設計參考資料 P108中選取可用型號為沈陽變壓器廠的SFP7-120000/110型變壓器，兩臺并聯(lián)使用。根據(jù)相關設計原則,變電所其中一臺變壓器停運后，剩余變壓器能承擔全部負荷的60%以上 電力系統(tǒng)課程設計及畢業(yè)設計參考資料 P33。在當前方案下，一臺停運后，剩余變壓器能承擔負荷百分比為120125=96%，滿足設計要求。實際上，考慮變壓器的過負荷能力為40% 1，變壓器的容量遠遠滿足設計要

12、求。負荷2：因負荷2為重要負載，故采用兩臺主變壓器為其供電，實現(xiàn)雙路供電，提高供電可靠性。考慮到變壓器容量應能滿足最大負荷需求，故主變壓器所需總容量最少為S2-0=1.1*100=110MVA同時考慮到備用需要，則主變壓器所需總容量最少為S2-1=0.9*1+40%*100=126MVA根據(jù)相關設計原則1,變電所的兩臺主變壓器總安裝容量可取為S2-2=2*0.7PM=154MVA根據(jù)以上數(shù)據(jù)，在110KV變壓器型號表2中選取可用型號為沈陽變壓器廠的SFP7-90000/110型變壓器，兩臺并聯(lián)使用。在當前方案下，一臺停運后，剩余變壓器能承擔負荷百分比為9090=100%，滿足設計要求。負荷3：

13、因負荷1為一般負載，故采用單臺主變壓器為其供電?？紤]到變壓器容量應能滿足最大負荷需求，故主變壓器所需總容量最少為S3-0=1.2*100=120MVA同時考慮到備用需要，則主變壓器所需總容量最少為S3-1=1.0*1+30%*100=130MVA根據(jù)相關設計原則,變電所的兩臺主變壓器總安裝容量可取為S3-2=2*0.7PM=168MVA根據(jù)以上數(shù)據(jù)，在110KV變壓器型號表2中選取可用型號為沈陽變壓器廠的SFP7-120000/110型變壓器。在當前方案下，考慮變壓器的過負荷能力為40%1，變壓器可承載的最大負荷為S3max=120*1+40%=168MVA,容量滿足要求。另考慮到可以進行需求

14、側管理，變壓器滿足設計要求。1.2 變壓器參數(shù)計算SFP7-120000/110（YN，d11）根據(jù)變壓器型號表2可知：I0%=0.5 Us%=10.5P0=106.0KW Ps=422KW歸算到一次側，U1N=110KV電阻 R=Ps1000×U1N2SN2=4221000×11021202=0.354792電抗 X=Us%100×U1N2SN=10.51000×1102120=10.5875電導 Gm=P0U1N2×10-3=1061102×10-3S=8.7603×10-6S電納 Bm=I0% SN100 U1N2=0

15、.5100×1201102S=49.5868×10-6SSFP7-90000/110（YN，d11）根據(jù)變壓器型號表2可知：I0%=0.6 Us%=10.5P0=85KW Ps=340KW歸算到一次側，U1N=110KV電阻 R=Ps1000×U1N2SN2=3401000×1102902=0.507901電抗 X=Us%100×U1N2SN=10.51000×110290=14.11667電導 Gm=P0U1N2×10-3=851102×10-3S=7.02479×10-6S電納 Bm=I0% SN10

16、0 U1N2=0.6100×901102S=44.628×10-6S1.3 變壓器分接頭選擇變電站變壓器分接頭選擇需考慮負載對調壓的要求以及母線電壓隨負荷變化的電壓變化值。經(jīng)過潮流計算，分別得到每一負載最大最小的情況下相應母線的電壓值：最小負荷最大負荷典型負荷負荷1104.71 kv100.39 kv102.64 kv負荷2108.89 kv105.53 kv106.92 kv負荷3106.45 kv100.66 kv103.13 kv負荷1：Umax=PmaxR+QmaxXU1max=123.25×0.1775+76.415×5.2938100.39=

17、4.25KV歸算至高壓側的二次側電壓U2max'=U1max-Umax=100.39-4.25KV=96.14KV最小負荷時變壓器阻抗上的電壓降為Umin=PminR+QminXU1min=89.25×0.1775+55.335×5.2938104.71=2.95KV歸算至高壓側的二次側電壓U2min'=U1min-Umin=104.71-2.95KV=101.76KV由于二次側電壓要求滿足逆調壓要求，即最大負荷時，低壓側電壓不得低于10.5KV分接頭選擇為U1maxt=U2max'×U2NU2max=96.14×1110.5KV

18、=100.72KV最小負荷時，低壓側電壓不得高于10KV。分接頭選擇為U1mint=101.76×1110KV=111.94KV取平均值：U1t=12U1maxt+U1mint=100.72+111.942KV=106.328KV選擇最接近的分接頭1-2.5%UN=107.25KV負荷2：Umax=PmaxR+QmaxXU1max=88×0.25395+66×7.0583105.53=4.63KV歸算至高壓側的二次側電壓U2max'=U1max-Umax=105.53-4.63KV=100.9KV最小負荷時變壓器阻抗上的電壓降為Umin=PminR+Qmi

19、nXU1min=48×0.25395+36×7.0583108.89=2.45KV歸算至高壓側的二次側電壓U2min'=U1min-Umin=108.89-2.45KV=106.44KV由于二次側電壓要求滿足逆調壓要求，即最大負荷時，低壓側電壓不得低于10.25KV分接頭選擇為U1maxt=U2max'×U2NU2max=100.9×1110.25KV=108.28KV最小負荷時，低壓側電壓不得高于10.75KV。分接頭選擇為U1mint=106.44×1110.75KV=108.92KV取平均值：U1t=12U1maxt+U1

20、mint=108.28+108.922KV=108.6KV選擇最接近的分接頭1-2.5%UN=107.25KV負荷3：Umax=PmaxR+QmaxXU1max=102×0.35497+63.24×10.588100.66=7.01KV歸算至高壓側的二次側電壓U2max'=U1max-Umax=100.66-7.01KV=93.65KV最小負荷時變壓器阻抗上的電壓降為Umin=PminR+QminXU1min=59.5×0.35497+36.89×10.588106.45=3.87KV歸算至高壓側的二次側電壓U2min'=U1min-Um

21、in=106.45-3.87KV=102.58KV由于二次側電壓要求滿足逆調壓要求，即最大負荷時，低壓側電壓約為10.2KV分接頭選擇為U1maxt=U2max'×U2NU2max=93.65×1110.2KV=101.00KV最小負荷時，低壓側電壓約為10.5KV。分接頭選擇為U1mint=101.76×1110.5KV=106.61KV取平均值：U1t=12U1maxt+U1mint=101.00+106.612KV=103.80KV選擇最接近的分接頭1-2×2.5%UN=104.5KV2. 發(fā)電廠變壓器發(fā)電廠與電力系統(tǒng)經(jīng)變壓器相連的目的一般

22、是使發(fā)電機發(fā)出的功率能送入電力系統(tǒng)1。因此根據(jù)發(fā)電機穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)表可選擇合適容量的升壓變壓器。名稱額定電壓機端電壓典型方式輸出有功G110KV1.05平衡機G210KV1.051.60G310KV1.050.90參考110KV變壓器型號表2，綜合考慮各發(fā)電機輸出功率及變壓器的過負荷能力后，選擇如下：G1：單臺SFP7-120000/110G2：雙臺SFP7-90000/110G3：單臺SFP7-90000/110發(fā)電機升壓變壓器分接頭選擇均為121/10.5。變壓器參數(shù)計算見1.2節(jié)。3. 變壓器等效電路圖 2線路阻抗沒有在圖中繪出。二、 主接線設計1. 發(fā)電廠主接線1.1 發(fā)電廠主接線設計110

23、KV電壓級，出線回路3回。為保證出現(xiàn)斷路器檢修時不停電，應采用單母線分段帶旁路母線或雙母線帶旁路接線，以保證其供電的可靠性和靈活性。但考慮到發(fā)電機單機容量很大，遠大于有關設計規(guī)程 發(fā)電廠電氣部分 P106對選用單母線分段接線每段上不宜超過12MW的規(guī)定，且雙母線的可靠性和靈活性大幅優(yōu)于另一者，對重要用電負荷有更好的保證，故確定為雙母線帶旁路母線接線方式。圖 3補充：主接線設計還應考慮經(jīng)濟費用、可靠性、靈活性等方面的比較。但因無法估算其施工總投資和年運行費用等數(shù)據(jù)，在此略去其比較過程。1.2 電網(wǎng)的電能損耗 電能系統(tǒng)基礎 P108根據(jù)三個負荷的最大負荷利用小時數(shù)Tmax1、Tmax2、Tmax3

24、，以及每個負荷的功率因數(shù)cos1、cos2、cos3，可計算得到三段線路平均的cos和Tmax:cos=0.8333Tmax=4500h根據(jù)最大負荷損耗小時數(shù)與Tmax的關系表5可知：=3050h因此可以計算得到線路的總電能損耗為Wz=(28.022×0.01+42.742×0.02+44.392×0.02+29.62×0.03+36.852×0.01+62.882×0.03)×=242.28*3050=7.39*108KW·h2. 變電站主接線2.1 主接線設計變電站的主接線應滿足供電可靠，運行靈活，操作檢修方便

25、、節(jié)約投資和便于擴建等要求。負荷1、負荷2：變電站10KV負荷125MVA（90MVA），變壓器為2臺120MVA(90MVA)。考慮到橋型接線可靠性不高，只適用于小容量變電站；多角形接線可以節(jié)省費用，并具有雙斷路器雙母線接線的可靠性 發(fā)電廠電氣部分 P115-116，但不利于后期擴建。根據(jù)相關資料 電氣工程專業(yè)畢業(yè)設計指南 電力系統(tǒng)分冊 P67，當變電站裝有兩臺變壓器時，610KV側宜采用分段單母線。線路為12回以上時亦可采用雙母線，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路母線?？紤]到該負荷為重要用電負荷，因此確定負荷1、負荷2的主接線為分段單母線帶旁路母線的設計。圖 4上圖所示的主接線增設了一

26、組旁路母線WP及各出線回路中相應的旁路隔離開關QSp，分段斷路器QSd兼作旁路斷路器QFp，并設有分段隔離開關QSd。平時旁路母線不帶電，QS1、QS2及QFp合閘，QS3、QS4及QSd斷開，主接線系統(tǒng)按單母線分段方式運行。當需要檢修某一出線斷路器時，可通過閘操作，由分段斷路器代替旁路斷路器，使旁路斷路器經(jīng)QS4、QFP、QS1接至1段母線，或經(jīng)QS2、QFP、QS3接至2段母線而帶電運行，并經(jīng)過被檢修斷路器所在回路的旁路隔離開關及其兩側的隔離開關進行檢修，而不中斷其所在線路的供電。此時，兩段工作母線既可通過分段隔離開關QSd并列運行也可分列運行。所以，這種接線方式具有相當高的可靠性和靈活性

27、。但是考慮到Qsd需要檢修，且負載的重要性，故采用獨立的母線分段斷路器。為限制發(fā)電廠內部故障和出線故障時的短路電流，以便選用輕型的斷路器，故在母線分段斷路器上和出線上分別串接母線電抗器和線路電抗器。因此將主接線圖修改如下：圖 5負荷3：該負載為一般負載，故可選用成本較低的的簡單接線方案。根據(jù)以上分析，我們選擇無旁路母線的分段單母線接線方式，提高了供電的可靠性和靈活性。并為以后的擴建打下基礎。圖 62.2 主變壓器的電能損耗根據(jù)相關資料，令A為電能損耗，則雙線圈變壓器的電能損耗可以用下式計算：A=nP0+Q0+1n(Ps+Qs)(SSN)2×t式中 n相同的變壓器（并列運行）的臺數(shù)；S

28、N每臺變壓器的額定容量（KV·A）；Sn臺變壓器的總負荷（KV·A）；t負荷S的使用時間小時數(shù)（h）；P0、Q0每臺變壓器的空載有功損耗（KW），無功損耗（Kvar）Ps、Qs每臺變壓器的短路有功損耗（KW），短路損耗（Kvar）無功當量，通常取0.10.15A電能損耗（KW·h）帶入相關參數(shù)，可以計算得到：負荷1：A1=2·106.0+0.1·346.4+12·422+0.1·126001250001200002×5000=5.969×106KW·h負荷2：A2=2·85+0.1&#

29、183;311.8+12·340+0.1·945090000900002×4000=3.499×106KW·h負荷3：A3=1·106.6+0.1·346.4+1·422+0.1·126001000001200002×4500=5.889×106KW·h三、 總結與提升報告確定了每個負載的變壓器和其主接線，同時計算出變壓器的相應參數(shù)以及主接線的年電能損耗，基本完成了設計要求。在設計過程中參考各種文獻等，有效的鍛煉了學生資料查閱能力及自學能力，進一步融會貫通課堂上所學的內容，加

30、深了學生對相關知識的理解。但該設計仍存在一定的提升空間。經(jīng)過變電站變壓器的分接頭的檢驗可以看出，當前選擇的分接頭無法很好的滿足負載的調壓要求。因此需要更多的電壓調整方式對其進行進一步補償。進一步電壓調整方法有：1.發(fā)電機調壓2.改變電力網(wǎng)無功功率分布3.改變輸電線路參數(shù)進行調壓。對于重要負載1和重要負載2，可以增加變壓器臺數(shù)，采取備用變壓器的接線圖，但或許會進一步增加經(jīng)費。如下圖表示具有三臺工作變壓器與一臺本備用變壓器的變電站。正常時高壓母線分段斷路器QF1斷開，當任一進線停電時分段斷路器均可以自動閉合。三臺工作變壓器正常時均經(jīng)過其高低壓側斷路器在各自的分段上工作。備用變壓器低壓方向經(jīng)過不同的

31、低壓斷路器接到三個低壓母線上，這些斷路器平時都斷開。這種電路可以保證可靠地向重要用戶供電。圖 7參考文獻： 17 / 27線路斷路器選擇1. 斷路器種類和型式的選擇考慮安裝調試和運行維護的方便，可考慮少油式斷路器，其中的油只做滅弧和觸頭間弧隙的絕緣介質，斷路器的帶電導體與接地部件之間的絕緣主要采用瓷件，油量少、占地少、價廉，已有長期的運行經(jīng)驗，多用在110220KV電壓等級配電裝置中 。2. 額定電壓和額定電流的選擇高壓斷路器的額定電壓和額定電流的選擇應滿足：UNUSN；INImax其中UN和USN分別為斷路器和電網(wǎng)的的額定電壓；IN和Imax分別為斷路器的額定電流和電網(wǎng)的最大負荷電流。有原始

32、資料知電網(wǎng)5-7線路的額定電壓為110kv，即USN=110kv，UN110kv。 Imax為最大持續(xù)工作電流，將負荷1、2、3都設為最大值，由PQ解耦法潮流計算的程序計算出各節(jié)點電壓（黑色字體為相量表示）：U1=1.050-7.789 U2=1.0500 U3=1.050-6.031U4=0.968-13.740 U5=0.898-15.841 U6=0.904-17.849U7=0.975-9.716 U8=0.949-12.492 U9=0.995-11.154由導納矩陣得Y57=2.654-9.02i Imax =(U5 - U7 )Y57計算得Imax= 1.1866-213.924

33、 ,則Imax=1.1866。電流基準值IB=SB/3UB =100MVA/3×110KA =524.86A。所以有IN622.8A。3. 開斷電流的選擇 高壓斷路器的額定開斷電流INbr是指在額定電壓下能保證正常開斷的最大短路電流，是表征高壓斷路器的開斷能力的重要參數(shù)。本設計中的變電站高壓側為110kv，屬于中型變電站，一般采用的是中速斷路器，開斷時間較長（0.1s）短路電流中的非周期分量衰減較多，可不計非周期分量的影響，采用起始次暫態(tài)電流I校驗，即INbrII也是實際開斷瞬間短路電流周期分量有效值。I的計算：由附錄程序，設置短路點為5，計算出短路時5-7之間的電流I = -22.

34、71 4.76i,有效值I=23.20。由此計算出次暫態(tài)電流的有名值I=23.20×524.86A=12.177KA，所以INbr 12.177KA。4. 短路關合電流的選擇若在斷路器合閘時已經(jīng)存在短路故障，則在合閘過程中動靜觸頭在未接觸時就有很大的短路電流流過（預擊穿），更容易損壞斷路器。且斷路器在關合短路電流時不可避免的在接通后又自動跳閘，此時還需要能切斷短路電流。為了保證斷路器在關合短路時的安全，斷路器的額定關合電流INcl不應小于短路電流最大沖擊值Ish，即INcl Ish。在高壓線路進出線中：Ish =2.55 I（I是起始次暫態(tài)電流）在發(fā)電機端及母線側：Ish =2.69

35、 I 所以： INcl 2.55×12.177KA=31.05KA由上述討論可選擇SW3-110G/1200 少油戶外斷路器。額定電壓（KV）額定電流（A）額定開斷電流（KA）短路關合電流（KA）熱穩(wěn)定電流（KA）固有分閘時間(s)合閘時間（s）計算數(shù)據(jù)110622.812.17731.05SW3-110G/1200110120015.84115.8(4s)0.070.45. 短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電氣設備時，電氣設備發(fā)熱效應不應超過允許值，滿足熱穩(wěn)定的條件為：It2 tQk式中Qk為短路電流產(chǎn)生的熱效應；It ，t分別為電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定電流的和時間。由于數(shù)據(jù)不全，無法校

36、驗。6. 短路動穩(wěn)定校驗電氣設備承受短路電流機械效應的能力稱為動穩(wěn)定，滿足條件為Ies Ish .其中Ies 為允許通過的動穩(wěn)定電流的有效值。由于數(shù)據(jù)不全，無法校驗。仿真曲線計算1. 由潮流計算結果求初值發(fā)電機的電動勢可表示為Ei'=Ui0+jPi0-jQi0Ui0xdi'求得各發(fā)電機電動勢為E1'=1.082+0.040iE2'=1.069+0.105iE3'=1.098+0.298i各發(fā)電機的機械功率為PT1=P10=0.9 PT2=P20=1.57PT3=P20=1.62. 計算負荷的等值導納負荷的等值導納可以表示為yDj=PDj0-jQDj0Uj

37、02求得各負載的等值導納為yD1=1.043-0.647iyD2=0.685-0.514iyD3=0.830-0.514i3. 修改網(wǎng)絡節(jié)點的導納矩陣在原潮流計算用網(wǎng)絡導納矩陣的基礎上形成一個包含負荷等值導納以及增加發(fā)電機電動勢節(jié)點的導納矩陣。新增加發(fā)電機電動勢節(jié)點的自導納為1/jxd'，它們只和相應的發(fā)電機端電壓節(jié)點之間有互導納-1/jxd'，而發(fā)電機端電壓節(jié)點的自導納也要相應地增加1/jxd'。同時，由于線路5-7發(fā)生三相短路故障，相當于在線路5-7上并聯(lián)一個對地的附加電抗x，且x值為0，因此得到修改后的網(wǎng)絡節(jié)點導納矩陣為Y=AECD其中A為3*3的方陣，E為3*9

38、的矩陣，C為9*3的矩陣，D為9*9的方陣。經(jīng)過網(wǎng)絡化簡可得三相短路故障發(fā)生時三臺發(fā)電機之間的導納矩陣為YE=A-E*invD*C得到三臺發(fā)電機之間的導納矩陣為2.287741 + 0.401924i0.195099 + 0.259131i0.580867 + 0.854405i0.195099 + 0.259131i0.297002 - 4.931720i0.133391 + 0.397078i0.580867 + 0.854405i0.133391 + 0.397078i0.363343 - 2.312614i4. 計算發(fā)電機功角和電磁功率三臺發(fā)電機的初始功角為1'=5.90

39、76; 2'=5.61° 3'=17.34°由發(fā)電機功率表達式PEi=Ei2Gii+Eij=1ji3EjYijsin(ij+ij) i,j=1,2,3可計算出各臺發(fā)電機的電磁功率。5. 求發(fā)電機的運動方程及功角特性求解發(fā)電機的運動方程，使用改進歐拉法對方程組ddt=(-1)0ddt=1TjPT-PE進行迭代，求出三臺發(fā)電機功角的變化、電磁功率的變化以及功角特性。功角變化曲線：圖5功角特性曲線：圖6 發(fā)電機G1的功角特性圖7 發(fā)電機G2的功角特性圖8 發(fā)電機G3的功角特性感想與建議本次課程設計研究的是一個三機九節(jié)點的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，本系統(tǒng)相比課堂上學習的內容而言更為

40、復雜，不確定因素也更多，更多的是需要我們自行尋找設計方案，并在我們設計的方案上進行進一步的計算和分析。在這次課程設計中，我負責系統(tǒng)的潮流計算以及變壓器的選擇和主接線的設計。曾經(jīng)在電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的學習過程中接觸過matpower計算系統(tǒng)的潮流，但matpower是封裝好的程序，這次我們自己編寫matlab中PQ解耦法的代碼，讓我們更加深刻的理解了相關計算過程，加深了課程和實踐的結合。在變壓器和主接線的選擇時，主要是查找多個文獻的相關設計要求和設計方案，這有效的提高了我文獻查閱和綜合資料的能力，對以后的學習和研究有極大的幫助。對于變壓器、主接線相關參數(shù)的計算，讓我對課本上以前學習過的知識加深了理解，

41、對曾經(jīng)不那么重視的部分有了更清晰的了解。其計算與潮流計算的結合，更是讓我們所學的東西融會貫通。通過這次課程設計，我學到了很多電力系統(tǒng)分析計算的相關知識，對電力系統(tǒng)潮流計算和電力系統(tǒng)故障后的暫態(tài)分析有了更深一步的了解。附錄一：PQ 解耦法潮流計算 Matlab 程序clearclcload('tide_B.mat')theta = 0 0 0 0 0 0 0 0 0'u = 1.05 1.05 1.05 1 1 1 1 1 1'dtheta = 0 0 0 0 0 0 0 0 0'du = 0 0 0 1 1 1 1 1 1'dd = 0.0000

42、1;dp_u = 1 1 1 1 1 1 1 1'udtheta = 1 1 1 1 1 1 1 1'dq_u = 1 1 1 1 1 1'dutemp = 1 1 1 1 1 1'i = 0; while(abs(dtheta(1)>dd)|(abs(dtheta(9)>dd)|(abs(dtheta(3)>dd)|( abs(dtheta(4)>dd)|(abs(dtheta(5)>dd)|(abs(dtheta(6)>dd)|(abs(dtheta(7)>dd)|(abs(dtheta(8)>dd)|(abs

43、(du(1)>dd)|(abs(du(9)>dd)|(abs(du(3)>dd)|(abs(du(4)>dd)|(abs(du(5)>dd)|(abs(du(6)>dd)|(abs (du(7)>dd)|(abs(du(8)>dd) dp1 = 0.9 - 1.05 * u(4) * 8.54 * sind(theta(1) - theta(4); dp3 = 1.6 - 1.05 * 17.15 * u(9) * sind(theta(3) - theta(9); dp4 = 0 - u(4) * (1.05 * 8.54 * sind(the

44、ta(4) - theta(1) + u(5) * (-0.38 * cosd(theta(4) - theta(5) + 6.15 * sind(theta(4) - theta(5) + u(6) * (-0.872 * cosd(theta(4) - theta(6) + 5.32 * sind(theta(4) - theta(6) + u(4) * 1.56); dp5 = -1.0625 - u(5) * (u(4) * (-0.38 * cosd(theta(5) - theta(4) + 6.15 * sind(theta(5) - theta(4) + u(7) * (-2.

45、654 * cosd(theta(5) - theta(7) + 9.02 * sind(theta(5) - theta(7) + u(5) * 3.034); dp6 = -0.85 - u(6) * (u(4) * (-0.872 * cosd(theta(6) - theta(4) + 5.32 * sind(theta(6) - theta(4) + u(9) * (-0.645 * cosd(theta(6) - theta(9) + 5.64 * sind(theta(6) - theta(9) + u(6) * 1.52); dp7 = 0 - u(7) * (11.423 *

46、 1.05 * sind(theta(7) - theta(2) + u(5) * (-2.654 * cosd(theta(7) - theta(5) + 9.02 * sind(theta(7) - theta(5) + u(8) * (-1.365 * cosd(theta(7) - theta(8) + 11.6 * sind(theta(7) - theta(8) + u(7) * 4.4); dp8 = -0.72 - u(8) * (u(7) * (-1.365 * cosd(theta(8) - theta(7) + 11.6 * sind(theta(8) - theta(7

47、) + u(9) * (-2.256 * cosd(theta(8) - theta(9) + 10.38 * sind(theta(8) - theta(9) + u(8) * 3.621); dp9 = 0 - u(9) * (17.15 * 1.05 * sind(theta(9) - theta(3) + u(6) * (-0.645 * cosd(theta(9) - theta(6) + 5.64 * sind(theta(9) - theta(6) + u(8) * (-2.256 * cosd(theta(9) - theta(8) + 10.38 * sind(theta(9

48、) - theta(8) + u(9) * 3.52); dp_u = dp1/u(1) dp3/u(3) dp4/u(4) dp5/u(5) dp6/u(6) dp7/u(7) dp8/u(8) dp9/u(9)' udtheta = -B1_ * dp_u; dtheta(1) = udtheta(1) / u(1); dtheta(3) = udtheta(2) / u(3); dtheta(4) = udtheta(3) / u(4); dtheta(5) = udtheta(4) / u(5); dtheta(6) = udtheta(5) / u(6); dtheta(7)

49、 = udtheta(6) / u(7); dtheta(8) = udtheta(7) / u(8); dtheta(9) = udtheta(8) / u(9); theta = theta + dtheta; dq4 = 0 - u(4) * (-1.05 * 8.54 * cosd(theta(4) - theta(1) + u(5) * (-0.38 * sind(theta(4) - theta(5) - 6.15 * cosd(theta(4) - theta(5) + u(6) * (-0.872 * sind(theta(4) - theta(6) - 5.32 * cosd

50、(theta(4) - theta(6) + 19.945 * u(4); dq5 = -0.1875 - u(5) * (u(4) * (-0.38 * sind(theta(5) - theta(4) - 6.15 * cosd(theta(5) - theta(4) + u(7) * (-2.654 * sind(theta(5) - theta(7) - 9.02 * cosd(theta(5) - theta(7) + 15.09 * u(5); dq6 = -0.15 - u(6) * (u(4) * (-0.872 * sind(theta(6) - theta(4) - 5.3

51、2 * cosd(theta(6) - theta(4) + u(9) * (-0.645 * sind(theta(6) - theta(9) - 5.64 * cosd(theta(6) - theta(9) + 10.92 * u(6); dq7 = 0 - u(7) * (-1.05 * 11.423 * cosd(theta(7) - theta(2) + u(5) * (-2.654 * sind(theta(7) - theta(5) - 9.02 * cosd(theta(7) - theta(5) + u(8) * (-1.365 * sind(theta(7) - thet

52、a(8) - 11.6 * cosd(theta(7) - theta(8) + 31.983 * u(7); dq8 = -0.18 - u(8) * (u(7) * (-1.365 * sind(theta(8) - theta(7) - 11.6 * cosd(theta(8) - theta(7) + u(9) * (-2.256 * sind(theta(8) - theta(9) - 10.38 * cosd(theta(8) - theta(9) + 21.938 * u(8); dq9 = 0 - u(9) * (-1.05 * 17.15 * cosd(theta(9) -

53、theta(3) + u(6) * (-0.645 * sind(theta(9) - theta(6) - 5.64 * cosd(theta(9) - theta(6) + u(8) * (-2.256 * sind(theta(9) - theta(8) - 10.38 * cosd(theta(9) - theta(8) + 33.13 * u(9); dq_u = dq4/u(4) dq5/u(5) dq6/u(6) dq7/u(7) dq8/u(8) dq9/u(9)' dutemp = -B2_ * dq_u; du(4) = dutemp(1); du(5) = dut

54、emp(2); du(6) = dutemp(3); du(7) = dutemp(4); du(8) = dutemp(5); du(9) = dutemp(6); u = u + du; i = i + 1; enduthetai附錄二：改進歐拉法計算功角特性 Matlab 程序clearclcload('Yn.mat')G11 = real(Yn(1,1);G12 = real(Yn(1,2);G13 = real(Yn(1,3);G21 = real(Yn(2,1);G22 = real(Yn(2,2);G23 = real(Yn(2,3);G31 = real(Yn(

55、3,1);G32 = real(Yn(3,2);G33 = real(Yn(3,3);B12 = imag(Yn(1,2);B13 = imag(Yn(1,3);B21 = imag(Yn(2,1);B23 = imag(Yn(2,3);B31 = imag(Yn(3,1);B32 = imag(Yn(3,2);Tj1 = 6.02;Tj2 = 47.2;Tj3 = 12.8;E1 = abs(1.082 + 0.04i);E2 = abs(1.069 + 0.105i);E3 = abs(1.098 + 0.298i);PT1 = 0.9;PT2 = 1.57;PT3 = 1.6;delta

56、1 = 5.9; %1½Úµã·¢µç»úµÄ¹¦½Çdelta2 = 5.61; %2½Úµã·¢µç»úµÄ¹¦½Çdelta3 = 17.34; %3½Úµã·¢µç»ú&#

57、181;Ŧ½Çomega1 = 1; %1½Úµã·¢µç»ú½ÇËÙ¶Èomega2 = 1; %2½Úµã·¢µç»ú½ÇËÙ¶Èomega3 = 1; %3½Úµã·¢µç»ú&#