電力系統(tǒng)運(yùn)行方式分析和計(jì)算

1、 電力系統(tǒng)運(yùn)行方式分析和計(jì)算設(shè)計(jì)報(bào)告專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 11級電氣1班 學(xué) 號： 201130213166 201130212176 姓 名： 楊玉豪 潘鳴 華南理工大學(xué)電力學(xué)院2015-01-050、課程設(shè)計(jì)題目A3：電力系統(tǒng)運(yùn)行方式分析和計(jì)算姓名： 指導(dǎo)教師： 一、 一個220kV分網(wǎng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)如下：500kV站（#1）的220kV母線視為無窮大母線，電壓恒定在230kV。圖中，各變電站參數(shù)如下表：編號類型220kV最大負(fù)荷，MVA#1500kV站平衡節(jié)點(diǎn)#2220kV站230+j40#3220kV站210+j25#4220kV站300+j85#5220kV站410+j

2、110#6220kV站220+j30各變電站負(fù)荷曲線基本一致。日負(fù)荷曲線主要參數(shù)為：² 日負(fù)荷率：0.85，日最小負(fù)荷系數(shù)：0.64各線路長度如圖所示。所有線路型號均為LGJ-2*300，基本電氣參數(shù)為：正序參數(shù)： r = 0.054/km, x = 0.308/km, C = 0.0116 µF/km；零序參數(shù)： r0 = 0.204/km, x0 = 0.968/km, C0 = 0.0078 µF/km；40ºC長期運(yùn)行允許的最大電流：1190A。燃煤發(fā)電廠G有三臺機(jī)組，均采用單元接線。電廠220kV側(cè)采用雙母接線。發(fā)電機(jī)組主要參數(shù)如下表（在Pow

3、erWorld中選擇GENTRA模型）：機(jī)組臺數(shù)單臺容 量（MW）額定電壓（EV）功率因數(shù)升壓變?nèi)萘縈VAXdXdXqTd0TJ=2Hai,2t/(MW2×h)ai,1t/(MW×h)ai,0t/hPmax(MW)Pmin(MW)130010.50.853501.80.181.2870.000040.29810.22300120130010.50.853501.80.181.2870.000030.30510.32300120125010.50.853002.10.21.5760.000030.3219.38250100升壓變參數(shù)均為Vs%=10.5%，變比10.5kV/2

4、42kV。不計(jì)內(nèi)阻和空載損耗。穩(wěn)定仿真中發(fā)電機(jī)采用無阻尼繞組的凸極機(jī)模型。不考慮調(diào)速器和原動機(jī)模型。不考慮電力系統(tǒng)穩(wěn)定器模型。勵磁系統(tǒng)模型為：該模型在PowerWorld中為BPA_EG模型，主要參數(shù)如下：KA=40 TA=0.1 TA1=0.1 KF=0.05 TF=0.7 VRmax=3.7 VRmin=0.0 發(fā)電廠按PV方式運(yùn)行，高壓母線電壓定值為1.05VN?？紤]兩種有功出力安排方式：² 滿發(fā)方式： 開機(jī)三臺，所有發(fā)電機(jī)保留10%的功率裕度；² 輕載方式： 僅開250MW機(jī)組，且保留10%的功率裕度；² 發(fā)電廠廠用電均按出力的7%考慮。二、 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)

5、容：1、根據(jù)負(fù)荷變化和機(jī)組出力變化，擬定至少兩種典型運(yùn)行方式；（完成）2、進(jìn)行參數(shù)計(jì)算和標(biāo)幺化，形成兩種典型運(yùn)行方式的潮流計(jì)算參數(shù)；（完成）3、用Matlab編制潮流計(jì)算程序，可任選一種潮流計(jì)算方法；（完成）4、用所編制的潮流程序完成典型運(yùn)行方式的潮流計(jì)算，進(jìn)行電壓和網(wǎng)損分析；（完成）5、用PowerWorld軟件進(jìn)行潮流計(jì)算并與自己編制的軟件計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核和分析；（完成）6、用所編制的潮流程序完成大方式的“N-1”潮流校核，進(jìn)行線路載流能力和電壓水平分析；（完成）7、用Matlab編制三相短路的短路容量計(jì)算程序；（完成）8、對主要220kV母線進(jìn)行三相短路容量測算，并與PowerWorld

6、的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核；（完成）9、自行選擇2-3種故障方案，用PowerWorld進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，給出搖擺曲線，并計(jì)算故障的極限切除時間。10、假定電網(wǎng)公司下發(fā)給燃煤發(fā)電廠G的日發(fā)電計(jì)劃曲線如下圖，按照等微增率準(zhǔn)則對三臺機(jī)組進(jìn)行經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配，同時采用matlab中的quadprog函數(shù)對三臺機(jī)組進(jìn)行負(fù)荷優(yōu)化分配，并對兩種分配結(jié)果進(jìn)行分析比較。要求給出三臺機(jī)組的日發(fā)電計(jì)劃曲線。11、編制課程設(shè)計(jì)報(bào)告三、 設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)成果：1、每兩位同學(xué)為一組，自行分工，但任務(wù)不能重復(fù)；2、每位同學(xué)對自己的設(shè)計(jì)任務(wù)編寫課程設(shè)計(jì)說明書一份；3、一組同學(xué)共同完成一份完整的設(shè)計(jì)報(bào)告；4、設(shè)計(jì)說明和報(bào)告應(yīng)包含：²

7、 以上設(shè)計(jì)任務(wù)每一部分的計(jì)算過程和結(jié)果分析；² 所編制的潮流、短路和機(jī)組經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配源程序（主要語句應(yīng)加注釋）；² 潮流計(jì)算結(jié)果（潮流圖）² 穩(wěn)定計(jì)算的功角曲線等；1、電力系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算及其標(biāo)幺化1.1 電力系統(tǒng)等效電路圖 型等效電路1.2 運(yùn)行方式擬定1滿載發(fā)電負(fù)荷最大運(yùn)行方式：發(fā)電廠：滿發(fā)。取發(fā)電機(jī)容量的10%為裕量，再按已知保留出力的7%作為廠用電，即發(fā)出功率為總?cè)萘康?3.7%。負(fù)荷：采用最大負(fù)荷計(jì)算。2滿載發(fā)電負(fù)荷最小運(yùn)行方式：發(fā)電廠：滿發(fā)。取發(fā)電機(jī)容量的10%為裕量，再按已知保留出力的7%作為廠用電，即發(fā)出功率為總?cè)萘康?3.7%。負(fù)荷：將最大負(fù)荷與日最

8、小負(fù)荷系數(shù)相乘，得負(fù)荷最小值。1.3 線路參數(shù)計(jì)算線路參數(shù)給定如下：正序參數(shù)： r = 0.054/km x = 0.308/km C = 0.0116 µF/km；零序參數(shù)： r0 = 0.204/km x0 = 0.968/km C0 = 0.0078 µF/km；線路長度：L12:30km; L23:20km; L24:11km; L36:9km; L45:11km;L6G:16km; L5G:25km;1.線路參數(shù)有名值計(jì)算：按照雙回路線路參數(shù)考慮，應(yīng)用如下公式進(jìn)行有名值計(jì)算： R=0.5rl X=0.5xl 0.5B=cl正序參數(shù)：線路L12L23L24L36L4

9、5L6GL5GR/0.810.540.2970.2430.2970.4320.675X/4.623.081.6941.3861.6942.4643.850.5B/0.00010930.000072890.000040090.000032800.000040090.000058310.00009111零序參數(shù)：線路L12L23L24L36L45L6GL5GR/3.062.041.1220.9181.1221.6322.55X/14.529.685.3244.3565.3247.74412.10.5B/0.000073510.000049010.000026950.000022050.000026

10、950.000039210.000061262.線路參數(shù)標(biāo)幺值計(jì)算：所選基準(zhǔn)電壓：230KV；基準(zhǔn)容量：100MW。即：SB=100MVA,VB=230KV,ZB=529應(yīng)用如下公式進(jìn)行標(biāo)幺值計(jì)算：Z*=ZSBVB2B*=BVB2SB正序參數(shù)：線路L12L23L24L36L45L6GL5GR0.0015310.0010210.0005610.0004590.0005610.0008170.001276X0.0087330.0058220.0032020.0026200.0032020.0046580.0072780.5B0.05781970.03855880.02120760.01735120

11、.02120760.03084600.0481972零序參數(shù)：線路L12L23L24L36L45L6GL5GR0.0057840.0038560.0021210.0017350.0021210.0030850.004820X0.0274480.0182990.0100640.0082340.0100640.0146390.0228730.5B0.03888690.02592630.01425660.01166450.01425660.02074210.03240651.4 發(fā)電機(jī)參數(shù)計(jì)算采用10.5KV作為發(fā)電機(jī)端的基準(zhǔn)電壓，230kV為系統(tǒng)側(cè)的基準(zhǔn)電壓。將三臺機(jī)組分別賦予編號，兩個300MW

12、機(jī)組為1、2號，剩余一臺250MW機(jī)組為3號。1.功率輸出PG1=PG2=300×83.7%=251.1MW，PG3=250×83.7%=209.25MWQG1=QG2=(251.10.85)2-251.12 =155.617803 MVarQG3=(209.250.85)2-209.252 =129.681503MVar相應(yīng)的標(biāo)幺值：PG1*=PG2*=2.511000, PG3*=2.092500QG1*=QG2*=1.556178, QG3*=1.2968152.機(jī)端電壓VG=10.5kV, 取基準(zhǔn)電壓10.5kV，VG*=13.相關(guān)電抗值歸算應(yīng)用如下公式進(jìn)行歸算：

13、機(jī)組發(fā)電容量Xd*Xd*Xq*1300MW0.51000.0510000.4080002300MW0.51000.0510000.4080003250MW0.71400.0680000.5100001.5 變壓器參數(shù)計(jì)算分別將與1、2、3號機(jī)組相連的變壓器分別編號為1、2、3號。根據(jù)題目計(jì)算XT，相關(guān)計(jì)算公式為：；k*=(242*10.5)/(230*10.5)=1.05變壓器容量/MVA變比k*XT/XT*13500.95041317.5692000.03321223500.95041317.5692000.03321233000.95041320.4974000.0387471.6 負(fù)荷參

14、數(shù)計(jì)算已知的日負(fù)荷率0.85和日最小負(fù)荷系數(shù)0.64，可得到以下數(shù)據(jù)：負(fù)荷有名值：節(jié)點(diǎn)類型Pmax/MWQmax/MWPmin/MWQmin/MW#1平衡節(jié)點(diǎn)-#2PQ23040147.225.6#3PQ21025134.416#4PQ3008519254.4#5PQ410110262.470.4#6PQ22030140.819.2#7PQ0000#8PV300185.9233251.1155.6178#9PV300185.9233251.1155.6178#10PV250154.9361209.25129.6815負(fù)荷標(biāo)幺值：節(jié)點(diǎn)類型電壓Pmax/MWQmax/MWPmin/MWQmin/M

15、W#1平衡節(jié)點(diǎn)1-#2PQ12.30.41.4720.256#3PQ12.10.251.3440.16#4PQ130.851.920.544#5PQ14.11.12.6240.704#6PQ12.20.31.4080.192#7PQ10000#8PV1.0531.8592332.5111.556178#9PV1.0531.8592332.5111.556178#10PV1.052.51.5493612.09251.2968152、潮流計(jì)算的Matlab編程及PowerWorld仿真2.1牛頓拉夫遜法Matlab計(jì)算程序牛頓拉夫遜法是計(jì)算潮流時常見的方法，該方法具有廣泛的應(yīng)用。該方法是牛頓在17

16、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重要。方法使用函數(shù)f(x)的泰勒級數(shù)的前面幾項(xiàng)來尋找方程f(x) = 0的根。牛頓迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大優(yōu)點(diǎn)是在方程f(x) = 0的單根附近具有平方收斂，而且該法還可以用來求方程的重根、復(fù)根。相應(yīng)程序詳見附件1.2.1.1 滿發(fā)滿載運(yùn)行方式下計(jì)算在這種運(yùn)行方式下，三臺機(jī)組全部開啟，各自保留10%作為功率裕度，重用負(fù)荷占發(fā)電量7%，負(fù)荷為最大負(fù)荷。此方式下，節(jié)點(diǎn)1為平衡節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)2、3、4、5、6、7為PQ節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)8、9、10為PV節(jié)點(diǎn)。

17、經(jīng)過Matlab的運(yùn)算，我們得到如下結(jié)果： 滿發(fā)輕載運(yùn)行方式下計(jì)算經(jīng)Matlab運(yùn)算，我們得到：2.2 PowerWorld仿真電路圖2.2.1 滿發(fā)滿載方式運(yùn)行下電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算滿發(fā)滿載方式運(yùn)行下，發(fā)電廠三臺機(jī)組均滿載，取發(fā)電機(jī)容量10%為裕量，并保留出力的7%作廠用電，即發(fā)出功率為總?cè)萘康?3.7%，負(fù)荷采用最大負(fù)荷計(jì)算。滿發(fā)滿載電路圖：編輯模式下，#1為平衡節(jié)點(diǎn)，電壓恒定為1.05VN。為了反映這一特性，#1應(yīng)接一臺容量無窮大的發(fā)電機(jī)。具體參數(shù)設(shè)置如圖3所示（機(jī)組出力暫不確定，可填為100MW。） 接在平衡節(jié)點(diǎn)處的發(fā)電機(jī)參數(shù)設(shè)置#7為PV節(jié)點(diǎn)，P=711.45MW，V=1.05VN，正

18、常運(yùn)行時各機(jī)組發(fā)出的有功功率P1=P2 =251.1MW，P3=209.25MW。具體參數(shù)設(shè)置如圖4、圖5所示。 接在#7處的發(fā)電機(jī)#8、#9參數(shù)設(shè)置 接在#7處的發(fā)電機(jī)#10參數(shù)設(shè)置其余節(jié)點(diǎn)為PQ節(jié)點(diǎn)，將基準(zhǔn)電壓設(shè)置為230kV，帶上相應(yīng)大小的負(fù)荷。最后，用輸電線路將各節(jié)點(diǎn)連接起來。潮流仿真結(jié)果如下：各節(jié)點(diǎn)電壓節(jié)點(diǎn)編號基準(zhǔn)電壓kV標(biāo)幺電壓實(shí)際電壓(kV)相角 (度)12301.00000230.0000022300.9992229.816-1.7032301.0021230.483-1.8842300.9985229.655-2.0252300.9998229.954-2.086723023

19、01.00411.0090230.943232.07-1.80-1.39各發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)節(jié)點(diǎn)編號發(fā)電機(jī)編號有功出力（MW）無功出力（MVar）電壓標(biāo)幺值11664.18-100.661.000088251.10139.611.050099251.10139.611.05001010209.25119.201.0500各支路狀態(tài)首端節(jié)點(diǎn)編號末端節(jié)點(diǎn)編號首端有功功率（MW）首端無功功率（Mvar）首端視在功率（MVA）有功損耗（MW）無功損耗（Mvar）12332.1-50.3335.91.72-1.752343.3-60.874.60.05-7.4224172.1-7.8172.30.17-3.

20、2836-61.8-65.990.30.04-3.284521.9-4751.80.01-4.155677-183.1-171.8-97.8-77.6207.6188.50.540.28-6.65-4.63電網(wǎng)線損率計(jì)算：線損率按以下公式計(jì)算：支路#1#2#2#3#2#4#3#6#4#5#5#7#6#7線損率0.518%0.115%0.099%0.065%0.046%0.295%0.163%電網(wǎng)網(wǎng)損率的計(jì)算：網(wǎng)損率按以下公式計(jì)算：其中，發(fā)電機(jī)輸出功率包括發(fā)電廠和平衡節(jié)點(diǎn)的功率，發(fā)電機(jī)輸出功率和負(fù)荷均只取有功分量。則發(fā)電機(jī)輸出功率PD=711.45MW+664MW=1375.45MW總負(fù)荷PL

21、=230MW+210MW+300MW+410MW+220MW =1370MW網(wǎng)損率=(PD-PL)/PD×100%=0.396%2.2.2 滿發(fā)輕載方式運(yùn)行下電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算滿發(fā)輕載方式運(yùn)行下，發(fā)電廠三臺機(jī)組均滿載，取發(fā)電機(jī)容量10%為裕量，并保留出力的7%作為廠用電，即發(fā)出功率為總?cè)萘康?3.7%，負(fù)荷采用最小負(fù)荷計(jì)算。 滿發(fā)輕載電路圖潮流仿真結(jié)果如下：各節(jié)點(diǎn)電壓節(jié)點(diǎn)編號基準(zhǔn)電壓kV標(biāo)幺電壓實(shí)際電壓(kV)相角 (度)12301.00000230.0000022301.0056231.2880-0.4932301.0093232.1390-0.3942301.0061231.40

22、30-0.5852301.0079231.8170-0.51672302301.01131.0157232.5990233.6110-0.260.17各發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)節(jié)點(diǎn)編號發(fā)電機(jī)編號有功出力（MW）無功出力（MVar）電壓標(biāo)幺值11167.57-169.221.000088251.10118.211.050099251.10118.211.05001010209.25100.861.0500各支路狀態(tài)首端節(jié)點(diǎn)編號末端節(jié)點(diǎn)編號首端有功功率（MW）首端無功功率（Mvar）首端視在功率（MVA）有功損耗（MW）無功損耗（Mvar）1283.8-84.6119.10.2-10.4723-37.6-6

23、0.871.30.05-7.562447.6-26.454.40.02-4.2036-104.9-61.0121.30.07-3.1745-48.4-49.469.20.03-4.165677-179.6-175.3-80.4-67.4196.8187.80.480.28-7.15-4.75電網(wǎng)線損率計(jì)算：線損率按以下公式計(jì)算：支路#1#2#2#3#2#4#3#6#4#5#5#7#6#7線損率0.239%0.133%0.042%0.067%0.062%0.267%0.160%電網(wǎng)網(wǎng)損率的計(jì)算網(wǎng)損率按以下公式計(jì)算：其中，發(fā)電機(jī)輸出功率包括發(fā)電廠和平衡節(jié)點(diǎn)的功率，發(fā)電機(jī)輸出功率和負(fù)荷均只取有功分量

24、。則發(fā)電機(jī)輸出功率PD=711.45MW+167.571MW=879.021MW總負(fù)荷PL =147.2MW+134.4MW+192MW+262.4MW+140.8MW =876.8MW網(wǎng)損率=(PD-PL)/PD×100%=0.253%2.3 Matlab和PowerWorld計(jì)算的結(jié)果比較以大方式的結(jié)果為例：電壓標(biāo)幺值很接近；電角度有一定差別，但一般小數(shù)點(diǎn)第一位都相同；線損有一定差別，但也都不大。造成結(jié)果差別的原因，首先，兩種程序輸入?yún)?shù)上存在誤差，Matlab的參數(shù)會保留一定位小數(shù)，不能達(dá)到最精確值，而PowerWorld會將線路參數(shù)強(qiáng)制以美制單位保存，每次查看和修改參數(shù)自動轉(zhuǎn)

25、換成公制單位造成誤差，而且這種誤差還會隨著查看與修改的次數(shù)累積；使用Matlab的算法較為理論和簡單，系統(tǒng)中各個元件和部分的反饋和相互作用沒什么體現(xiàn)，而PowerWorld仿真的算法更為精確和復(fù)雜，如發(fā)電機(jī)的模型更加詳細(xì)。3、大方式下“N-1”潮流校核使用滿發(fā)大負(fù)荷運(yùn)行方式，即：三臺機(jī)組保留10%容量備用，發(fā)出功率的7%為廠用電，出力為機(jī)組總?cè)萘康?3.7%；負(fù)荷使用提供的220kV最大負(fù)荷。N-1情況下，將3發(fā)電機(jī)組及其變壓器統(tǒng)一以#7節(jié)點(diǎn)代表進(jìn)行計(jì)算。依次分別斷開各條支路中雙回線的一條線，計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓和各個功率及損耗；根據(jù)設(shè)計(jì)要求：40°C長期運(yùn)行允許的最大電流：1190A。3.

26、1 Matlab“N-1”潮流校核N-1故障可理解為雙回線中的一回被切除，只剩一回在維持運(yùn)行。這種情況會造成電力系統(tǒng)潮流狀態(tài)的變更，需要進(jìn)行潮流校核來檢驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此方式中，我們依次分別將其中一條雙回線參數(shù)改成相應(yīng)的單回線參數(shù)帶入Matlab計(jì)算。經(jīng)過Matlab運(yùn)算，得到以下結(jié)果：N-1故障下各節(jié)點(diǎn)電壓故障線路#1#2#3#4#5#6#7L121.0001.0111.0201.0111.0161.0261.039L231.0001.0071.0221.0081.0141.0271.039L241.0001.0081.0181.0091.0141.0241.037L361.0001.007

27、1.0161.0081.0141.0261.039L451.0001.0081.0181.0081.0161.0241.039L571.0001.0051.0181.0031.0051.0251.041L671.0001.0061.0131.0081.0141.0181.040N-1故障各線路電流故障線路L12L23L24L36L45L57L67L122.840.961.370.671.162.091.7L233.650.571.590.841.032.611.39L243.690.751.660.71.022.731.22L363.651.031.350.91.082.651.32L453.

28、650.841.350.631.252.471.49L573.650.781.970.951.212.211.97L673.650.981.041.061.082.951.47根據(jù)基準(zhǔn)值的選取，可以得到題目已知的40長期允許最大電流1190A的標(biāo)幺值為2.737。3.2 PowerWorld“N-1”潮流校核 斷線電路圖（以L12為例）L12斷開一路：節(jié)點(diǎn)電壓和功角節(jié)點(diǎn)1234567電壓基準(zhǔn)值（kV）230230230230230230230標(biāo)幺值10.997851.000870.997150.998541.002891.00788有名值（kV）230229.506230.200229.344

29、229.663230.665231.813功角（°）0-3.4-3.6-3.7-3.8-3.5-3.1一回線相電流線路12232436455767電流值（kA）1.68740.19230.43370.23070.13540.52440.4743分析：由于題目限定40°C長期運(yùn)行允許最大電流是1190A，而表中12回線路的斷線電流為1687.4A，已經(jīng)超過極限，說明該線路載流能力較差，支路12不能承受斷一回線路的電流，而對于各母線的電壓水平均無大變化。L23斷開一路：節(jié)點(diǎn)電壓和功角節(jié)點(diǎn)1234567電壓基準(zhǔn)值（kV）230230230230230230230標(biāo)幺值10.998

30、731.003230.998190.999731.004951.00942有名值（kV）230229.709230.743229.583229.938231.140232.167功角（°）0-1.7-1.99-2.03-2.11-1.90-1.45一回線相電流線路12232436455767電流值（kA）0.84110.29450.45390.22280.15810.51480.4791L24斷開一路：節(jié)點(diǎn)電壓和功角節(jié)點(diǎn)1234567電壓基準(zhǔn)值（kV）230230230230230230230標(biāo)幺值10.999121.001890.997710.999131.003801.00858

31、有名值（kV）230229.798230.434229.473229.801230.873231.974功角（°）0-1.7-1.94-2.27-2.29-1.89-1.53一回線相電流線路12232436455767電流值（kA）0.8430.21990.7730.20030.11880.56290.4312L36斷開一路：節(jié)點(diǎn)電壓和功角節(jié)點(diǎn)1234567電壓基準(zhǔn)值（kV）230230230230230230230標(biāo)幺值10.998941.001310.998340.999821.004831.00938有名值（kV）230229.756230.302229.618229.9582

32、31.110232.157功角（°）0-1.7-1.89-2.01-2.06-1.75-1.35一回線相電流線路12232436455767電流值（kA）0.84190.1810.41980.40550.13520.53830.4524L45斷開一路：節(jié)點(diǎn)電壓和功角節(jié)點(diǎn)1234567電壓基準(zhǔn)值（kV）230230230230230230230標(biāo)幺值10.998991.002080.998021.000311.004131.00917有名值（kV）230229.769230.479229.544230.071230.951232.110功角（°）0-1.7-1.89-2.01

33、-2.11-1.82-1.41一回線相電流線路12232436455767電流值（kA）0.8420.1990.42650.22960.22460.52080.4700L57斷開一路：節(jié)點(diǎn)電壓和功角節(jié)點(diǎn)1234567電壓基準(zhǔn)值（kV）230230230230230230230標(biāo)幺值10.998081.002140.996230.996491.004631.01047有名值（kV）230229.557230.492229.133229.192231.065232.408功角（°）0-1.69-1.75-2.08-2.20-1.62-1.11一回線相電流線路12232436455767電

34、流值（kA）0.83970.18700.53500.32120.16280.80950.5740L67斷開一路：節(jié)點(diǎn)電壓和功角節(jié)點(diǎn)1234567電壓基準(zhǔn)值（kV）230230230230230230230標(biāo)幺值10.998541.000280.998140.999821.001731.00985有名值（kV）230229.664230.064229.572229.959230.398232.266功角（°）0-1.70-1.95-1.97-1.98-1.91-1.19一回線相電流線路12232436455767電流值（kA）0.84090.20740.3710.15650.13590

35、.58550.79713.3 Matlab與PowerWorld“N-1”潮流校核對比：通過就“N-1”潮流校核分別進(jìn)行Matlab和PowerWorld計(jì)算、仿真，我們發(fā)現(xiàn)結(jié)果差距較大，其中PowerWorld仿真下只有L12電流值超過給定值，而Matlab計(jì)算下過流線路較多。經(jīng)過反復(fù)計(jì)算、仿真，我們大膽認(rèn)為中間存在的較大差異并非本身操作失誤，而是軟件在運(yùn)算中機(jī)理不同而生：節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣形成過程不同。4、220kV母線的三相短路容量測算選用滿發(fā)重荷的運(yùn)行方式，平衡機(jī)基準(zhǔn)容量為100MVA，發(fā)電機(jī)基準(zhǔn)容量為各自的額定容量，變壓器改為原來的標(biāo)幺變比和標(biāo)幺阻抗，對非平衡母線的所有220kv的母線進(jìn)行

36、三相短路測算。4.1 短路容量的Matlab計(jì)算相應(yīng)Matlab計(jì)算程序詳見附件2.4.1.1 滿發(fā)滿載運(yùn)行方式下短路容量計(jì)算經(jīng)過Matlab運(yùn)算，分別得到短路電流和短路容量：節(jié)點(diǎn)#1#2#3#4#5#6#7電流13.78714.99514.99815.09315.13915.06915.291容量13901500105015101510151015304.1.2 滿發(fā)輕載運(yùn)行方式下短路容量計(jì)算經(jīng)過Matlab運(yùn)算，分別得到短路電流和短路容量：節(jié)點(diǎn)#1#2#3#4#5#6#7電流9.69310.34310.37010.38710.43210.42710.591容量970103010401040

37、1040104010604.2 短路容量的PowerWorld仿真 短路容量仿真操作4.2.1 滿發(fā)滿載運(yùn)行方式下短路容量計(jì)算經(jīng)過PowerWorld仿真，分別得到短路電流和短路容量：節(jié)點(diǎn)#1#2#3#4#5#6#7容量1433.71475.51475.51476.41478.814.7951492.64.2.2 滿發(fā)輕載運(yùn)行方式下短路容量計(jì)算經(jīng)過PowerWorld仿真，分別得到短路電流和短路容量：節(jié)點(diǎn)#1#2#3#4#5#6#7容量961.5986.4989.5986.5990.4992.81001.64.3 兩種計(jì)算方法結(jié)果比較使用Matlab和PowerWorld進(jìn)行計(jì)算和仿真的結(jié)果有

38、一定相關(guān)性，但是存在一定差別。我們認(rèn)為除了兩者輸入各種參數(shù)的誤差之外，還可能是導(dǎo)納矩陣算法之間的差距。PowerWorld形成的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣與我們處理的不同，短路電流的計(jì)算準(zhǔn)確。Matlab的算法是我們根據(jù)書本概念按自己的理解寫成的程序代碼，核心算法也遵照書本所述，可能是我們對負(fù)荷模型處理不夠準(zhǔn)確造成了這種差別。5、PowerWorld的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定掃描如果短路點(diǎn)越靠近發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，則短路故障對電力系統(tǒng)擾動越大。因此在以下穩(wěn)定掃描仿真中，均把短路點(diǎn)盡可能靠近母線7上。若在此情況下，發(fā)電機(jī)搖擺曲線仍能保持暫態(tài)穩(wěn)定，則電力系統(tǒng)穩(wěn)定性符合要求。5.1 暫態(tài)參數(shù)設(shè)置先按照要求添加發(fā)電機(jī)的暫態(tài)模型，設(shè)置好發(fā)電

39、機(jī)的暫態(tài)參數(shù)。線路的零序阻抗參數(shù)。具體參數(shù)設(shè)置如下圖： 發(fā)電機(jī)#8、#9 GENTRA 模型參數(shù)發(fā)電機(jī)#10 GENTRA 模型參數(shù)發(fā)電機(jī)#8、#9、#10 BPA_EG模型參數(shù)發(fā)電機(jī)升壓變壓器零序參數(shù)設(shè)定線路零序參數(shù)設(shè)定（以L67為例）5.2 故障方案故障均設(shè)置在t=1.0s發(fā)生，仿真時間為20s。故障方案一：母線7三相短路，1.10s切除故障線路。故障方案一設(shè)計(jì)故障方案一運(yùn)行 從故障切除時間為0.1s的各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角搖擺曲線，我們可以看出個發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角由于故障而產(chǎn)生擾動，而在切除故障之后逐漸趨于穩(wěn)定，各轉(zhuǎn)子角的差（功角）趨于穩(wěn)定，所以系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。故障極限切除時間求解：用二分法通過不斷地

40、設(shè)置切除時間，知道系統(tǒng)在故障切除之后不能保持暫態(tài)穩(wěn)定性，到達(dá)臨界值，從而確定大致的系統(tǒng)故障的極限切除時間。故障切除時：1.4218s2.4218s功角圖2.4219s功角圖故障方案二：線路6-7三相短路，1.20s切除故障線路。從故障切除時間為0.2s的各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角搖擺曲線，我們可以看出個發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角由于故障而產(chǎn)生擾動，而在切除故障之后逐漸趨于穩(wěn)定，各轉(zhuǎn)子角的差（功角）趨于穩(wěn)定，所以系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。故障極限切除時間求解：用二分法通過不斷地設(shè)置切除時間，知道系統(tǒng)在故障切除之后不能保持暫態(tài)穩(wěn)定性，到達(dá)臨界值，從而確定大致的系統(tǒng)故障的極限切除時間。故障切除時：1.4217s2.4217s功角圖2.

41、4218s功角圖5.3 方案總結(jié)由此可以得出故障的極限切除時間的大致區(qū)間為1.4217，1.4218，我們可以取故障的極限切除時間為：1.4217s。6、發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配6.1遵守等微增率原則的經(jīng)濟(jì)分配方案F(P)=ai2p2+ai1p+ai0F1(P1)=0.00004P2+0.298P+10.22 150P1300F2(P2)=0.00034P2+0.305P+10.32 150P2300F3(P3)=0.00004P2+0.321P+9.38 100P3250由題目可知，三個發(fā)電廠的微增率表達(dá)式如下所示：1=0.00008P1+0.2982=0.00006P1+0.3053=0.0

42、0006P1+0.321令1=2=3，P1+P2+P3=400,P1=150; P2=150; P3=100.P1+P2+P3=600,P1=300; P2=2000; P3=100.P1+P2+P3=795,P1=300; P2=300; P3=195.6.2使用Matlab函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的分配方案使用Matlab優(yōu)化的過程中，我們按要求使用qua函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分配，這個函數(shù)專門適用于進(jìn)行二次優(yōu)化，使用廣泛，準(zhǔn)確度高。詳情請見附件3.得出以下結(jié)果：P1=1.7999×102 P2=1.2×102 P3=1.00×102P1=300 P2=200 P3=100P1=2

43、.999999×102 P2=2.99999×102 P3=1.95×1027、課程設(shè)計(jì)總結(jié)關(guān)于電力系統(tǒng)的計(jì)算，很重要的一個步驟就是形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。該矩陣的正確與否能很大程度上決定運(yùn)算結(jié)果的正確性。在計(jì)算和仿真的過程中，PowerWorld的導(dǎo)納矩陣形成的算法更精確，跟Matlab上常用的代碼算出來的結(jié)果有所不同，很可能這些不同造成了兩種方法的結(jié)果差異，比如對“N-1”潮流計(jì)算，結(jié)果的大相徑庭使我們對此產(chǎn)生了深刻的認(rèn)識。關(guān)于PowerWorld，參數(shù)的正確設(shè)置非常重要，標(biāo)幺值和有名值的區(qū)分很關(guān)鍵，只要這幾點(diǎn)做好，得出來的結(jié)果比Matlab運(yùn)算的更加可靠。經(jīng)過這次

44、課程設(shè)計(jì)，我們學(xué)會了常用的電力系統(tǒng)仿真軟件的使用。提前熟悉了很多行業(yè)知識，為將來就業(yè)后可能遇到的跟專業(yè)知識相關(guān)的簡單情況模擬和處理，提高了我們處理問題的能力。經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，我們初步了解了進(jìn)行電力系統(tǒng)分析的大致步驟和方法，將電力系統(tǒng)課程所學(xué)知識聯(lián)系起來解決實(shí)際問題。雖然在完成設(shè)計(jì)任務(wù)的過程中所涉及到的工具在之前的學(xué)習(xí)中沒有學(xué)到，但應(yīng)用到的理論、原理卻是跟我們書本，甚至是跟實(shí)際的電力系統(tǒng)研究息息相關(guān)。這加深了我們對以前所學(xué)知識的理解?？偟膩碚f，這次課程設(shè)計(jì)的經(jīng)歷是是一筆寶貴的財(cái)富，讓我們獲益匪淺。8、附件附件一：牛頓拉夫遜法Matlab計(jì)算程序% 牛拉法計(jì)算潮流程序%-% B1矩陣：1、支路首

45、端號；2、末端號；3、支路阻抗；4、支路對地電納% 5、支路的變比；6、支路首端處于K側(cè)為1，1側(cè)為0% B2矩陣：1、該節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)功率；2、該節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率；3、節(jié)點(diǎn)電壓初始值% 4、PV節(jié)點(diǎn)電壓V的給定值；5、節(jié)點(diǎn)所接的無功補(bǔ)償設(shè)備的容量% 6、節(jié)點(diǎn)分類標(biāo)號：1為平衡節(jié)點(diǎn)（應(yīng)為1號節(jié)點(diǎn)）；2為PQ節(jié)點(diǎn)；3為PV節(jié)點(diǎn)；%-clear all;format long;n=input('請輸入節(jié)點(diǎn)數(shù):nodes=');nl=input('請輸入支路數(shù):lines=');isb=input('請輸入平衡母線節(jié)點(diǎn)號:balance=');pr=input

46、('請輸入誤差精度:precision=');B1=input('請輸入由各支路參數(shù)形成的矩陣:B1=');B2=input('請輸入各節(jié)點(diǎn)參數(shù)形成的矩陣:B2=');Y=zeros(n);e=zeros(1,n);f=zeros(1,n);V=zeros(1,n);sida=zeros(1,n);S1=zeros(nl);%-for i=1:nl%支路數(shù) if B1(i,6)=0%左節(jié)點(diǎn)處于1側(cè) p=B1(i,1);q=B1(i,2); else %左節(jié)點(diǎn)處于K側(cè) p=B1(i,2);q=B1(i,1);end Y(p,q)=Y(p,q)-1./(B1(i,3)*B1(i,5);%非對角元 Y(q,p)=Y(p,q); %非對角元 Y(q,q)=Y(q,q)+1./(B1(i,3)*B1(i,5)2)+B1(i,4);%對角元K側(cè) Y(p,p)=Y(p,p)+1./B1