課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的手算潮流資料

1、 課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱： 電 力 系 統(tǒng) 分 析 。 設(shè)計(jì)題目：簡(jiǎn)單環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的手算潮流 。 院（部）: 電力學(xué)院 。專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 。 班 級(jí)： * . 學(xué)生姓名： * * 。 學(xué) 號(hào)： . 成 績(jī)： 。指導(dǎo)教師： 。 完成時(shí)間： 2016年12月5日至 2016年12月18日銀川能源學(xué)院課程設(shè)計(jì)評(píng)定意見(jiàn)設(shè)計(jì)題目： 簡(jiǎn)單環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的手算潮流 主要指標(biāo)： 學(xué)會(huì)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算豐富自我學(xué)識(shí) 院（部）: 電力學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：電氣工程及其自動(dòng)化1404學(xué)生姓名： * 學(xué)生學(xué)號(hào)：* 評(píng)定意見(jiàn)：優(yōu) 良 中 及格 不及格序號(hào)評(píng)價(jià)項(xiàng)目滿分值實(shí)際得分1選題難易度及工作量102設(shè)計(jì)步驟的完整性10

2、3應(yīng)用理論的正確性及對(duì)知識(shí)掌握的程度504書寫的規(guī)范性105創(chuàng)造性及綜合應(yīng)用能力(結(jié)合實(shí)際)106課程設(shè)計(jì)答辯成績(jī)10合計(jì)100備注90100為優(yōu)； 8089為良；7079為中； 6069為及格； 59及以下為不及格。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ) 總評(píng)成績(jī)： 指導(dǎo)老師（簽名）： 年 月 日銀川能源學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書姓 名： * 院（系）： 電力學(xué)院專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)：* 任務(wù)起至日期: 2016 年 12 月 5 日 至 2016 年 12 月 18 日課程設(shè)計(jì)題目： 簡(jiǎn)單環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的手算潮流設(shè)計(jì)要求： 【1】了解環(huán)形網(wǎng)絡(luò)潮流的知識(shí)【2】帶入相應(yīng)數(shù)據(jù)【3】手算環(huán)形網(wǎng)絡(luò)潮流相關(guān)內(nèi)容【4】對(duì)結(jié)果分析

3、設(shè)計(jì)內(nèi)容：通過(guò)簡(jiǎn)單環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流手算，計(jì)算電壓降落，電壓損耗，電壓偏移參考文獻(xiàn)：1 李銀庚電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析基礎(chǔ)M北京：機(jī)械工程出版社2011.82 中國(guó)電力科學(xué)研究院短路計(jì)算用戶手冊(cè)M2010.63 夏道止電力系統(tǒng)分析M北京：中國(guó)電力出版社20044 王新學(xué)電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)M北京：中國(guó)電力出版社2007。5 中國(guó)電力科學(xué)研究院。潮流計(jì)算用戶手冊(cè)M2010.6工作計(jì)劃安排：選題1天查資料構(gòu)思2-3天整理1天設(shè)計(jì)3天編排2天同組設(shè)計(jì)者及分工：個(gè)人分天完成指導(dǎo)教師意見(jiàn)：指導(dǎo)教師簽字：年 月 日教研室主任意見(jiàn)： 教研室主任簽字：年 月 日目 錄 TOC o 1-3 h z u 摘 要 PAGEREF

4、_Toc h 1一： 推導(dǎo)電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型及節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣 PAGEREF _Toc h 21.1 所有原理，計(jì)算過(guò)程及算法敘述 PAGEREF _Toc h 21.2 潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型 PAGEREF _Toc h 21.2.1 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算 PAGEREF _Toc h 21.2.2 潮流計(jì)算的目標(biāo)和任務(wù) PAGEREF _Toc h 21.2.3 潮流計(jì)算的適用范圍 PAGEREF _Toc h 21.3 導(dǎo)納矩陣特點(diǎn) PAGEREF _Toc h 3二. 電力線路分析計(jì)算 PAGEREF _Toc h 32.1 參數(shù)整理 PAGEREF _Toc h 32.2 電力線路的損耗 PA

5、GEREF _Toc h 52.2.1 電力線路的電壓損耗 PAGEREF _Toc h 52.2.2 電力線路的功率損耗 PAGEREF _Toc h 62.2.3 電力線路的電能損耗 PAGEREF _Toc h 62.3 電力線路的降落 PAGEREF _Toc h 72.4 電壓偏移 PAGEREF _Toc h 82.5 電壓調(diào)整 PAGEREF _Toc h 82.6 閉環(huán)網(wǎng)的潮流計(jì)算步驟 PAGEREF _Toc h 8三. 潮流計(jì)算運(yùn)用及注意事項(xiàng) PAGEREF _Toc h 93.1 系統(tǒng)潮流計(jì)算的運(yùn)用 PAGEREF _Toc h 93.2 注意事項(xiàng) PAGEREF _To

6、c h 10四 求解修正計(jì)算 PAGEREF _Toc h 104.1 修正介紹 PAGEREF _Toc h 10參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc h 12總結(jié)致謝 PAGEREF _Toc h 13附錄: PAGEREF _Toc h 14摘 要 潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)的各種計(jì)算的基礎(chǔ)，同時(shí)它又是研究電力系統(tǒng)的一項(xiàng)重要分析功能，是進(jìn)行故障計(jì)算，繼電保護(hù)鑒定，安全分析的工具。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是計(jì)算系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和靜態(tài)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和現(xiàn)有電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的研究中，都需要利用電力系統(tǒng)潮流計(jì)算來(lái)定量的比較供電方案或運(yùn)行方式的合理性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。潮流計(jì)算的目的在于:確定是電力系統(tǒng)的運(yùn)

7、行方式；檢查系統(tǒng)中的各元件是否過(guò)壓或過(guò)載；為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的整定提供依據(jù)；為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定計(jì)算提供初值，為電力系統(tǒng)規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供分析的基礎(chǔ)。因此，電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)中一項(xiàng)最基本的計(jì)算，既具有一定的獨(dú)立性，又是研究其他問(wèn)題的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：電壓降落 電壓損耗 電壓偏移 修正 一：推導(dǎo)電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型及節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣1.1所有原理，計(jì)算過(guò)程及算法敘述如下：簡(jiǎn)單環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算主要內(nèi)容包括：研究簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下的潮流分布，以及方便潮流計(jì)算化簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)的方法。電力系統(tǒng)的潮流分布是描述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的技術(shù)術(shù)語(yǔ)，它表明電力系統(tǒng)在某一確定的運(yùn)行方式和接線方式下，系統(tǒng)中從電源經(jīng)網(wǎng)絡(luò)到負(fù)荷各

8、處的電壓、電流、功率的大小和方向的分布情況。電力系統(tǒng)的潮流分布，主要取決于負(fù)荷的分布、電力網(wǎng)參數(shù)以及和供電電源間的關(guān)系。對(duì)電力系統(tǒng)在各種運(yùn)行方式下進(jìn)行潮流分布計(jì)算，以便確定合理的供電方案，合理的調(diào)整負(fù)荷。通過(guò)潮流分布計(jì)算，還可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中薄弱環(huán)節(jié)，檢查設(shè)備、元件是否過(guò)負(fù)荷，各節(jié)點(diǎn)電壓是否符合要求，以便提出必要的改進(jìn)措施，實(shí)施相應(yīng)的調(diào)壓措施，保證電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量，并使整個(gè)電力系統(tǒng)獲得最大的經(jīng)濟(jì)性。1.2潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型1.2.1電力系統(tǒng)潮流計(jì)算對(duì)復(fù)雜電力系統(tǒng)正常和故障條件下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)的計(jì)算。（功率和電壓）1.2.2潮流計(jì)算的目標(biāo)和任務(wù)：求取電力系統(tǒng)在給定運(yùn)行方式下、節(jié)點(diǎn)電壓和功率的分布

9、用以檢查系統(tǒng)各元件是否過(guò)負(fù)荷；各類電壓是否滿足要求；功率分配和分布是否合理等。1.2.3潮流計(jì)算的適用范圍：對(duì)于現(xiàn)有電力系統(tǒng)的運(yùn)行、擴(kuò)建；對(duì)新建電力系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)；以及對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行靜、暫態(tài)穩(wěn)定分析，都需要進(jìn)行潮流計(jì)算。1.3導(dǎo)納矩陣特點(diǎn) 通過(guò)對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)中各元件的建模和歸算，可得到電力網(wǎng)絡(luò)的等效電路，由電路分析理論可知，任意復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)都可以用節(jié)點(diǎn)電壓法或回路電流法進(jìn)行分析。在電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)分析中，一般采用節(jié)點(diǎn)電壓法。節(jié)點(diǎn)電壓法以節(jié)點(diǎn)（母線）電壓為待求量對(duì)各節(jié)點(diǎn)列出節(jié)點(diǎn)電壓方程并聯(lián)立求解，唯一的確定各節(jié)點(diǎn)電壓后，在運(yùn)用簡(jiǎn)單的歐姆定律和功率方程，求出電力系統(tǒng)的功率分布和支路電流。系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)無(wú)功

10、功率相適應(yīng)的導(dǎo)納LDi必遠(yuǎn)小于該節(jié)點(diǎn)自導(dǎo)納的虛部，即BLDii/Vi2Bii和iVi2 Bii 考慮到以上的關(guān)系，矩陣H和L的元素的表達(dá)式便簡(jiǎn)化成HijViVjBij（i，j=1，2， ，n-1） 【4】LijViVjBij（i，j=1，2， ，m）二.電力線路分析計(jì)算2.1參數(shù)整理如圖所示為110kV閉式電力網(wǎng)，A為某發(fā)電廠的高壓母線，UA=117kV，網(wǎng)絡(luò)各元件參數(shù)如下：線路I：ZI=(6.2+j25.38),BI=1.6110-4S線路II:ZII=（13.5+j21.15），BII=1.3510-4S線路III:ZIII=（18+j17.6） ，BIII=1.6110-4S各變電所每臺(tái)

11、變壓器的額度容量、勵(lì)磁功率和歸算110KV電壓等級(jí)的阻抗如下： 變電所B :變電所C: 負(fù)荷功率: a)(b) (c) 圖2-1的簡(jiǎn)單閉式電力網(wǎng) 計(jì)算節(jié)點(diǎn)B和C的運(yùn)算負(fù)荷 線路 = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II和 = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III的阻抗和電納已知，它們的充電功率分別為 = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I每個(gè)變電所內(nèi)均有兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，所以變電所B 變電所C 2.2電力線路的損耗2.2.1電力線路的電壓損耗電壓損耗是指線路始末兩端電壓的數(shù)值差。電壓損耗

12、由于線路 = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I和線路 = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II的功率均流向節(jié)點(diǎn)B，故節(jié)點(diǎn)B為功率分點(diǎn)，這點(diǎn)的電壓最低。為了計(jì)算線路 = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I的電壓損耗，要用A點(diǎn)的電壓和功率.變電所B高壓母線的實(shí)際電壓為2.2.2電力線路的功率損耗功率損耗：線路和變壓器阻抗支路 【a】線路的對(duì)地支路 變壓器的勵(lì)磁支路 【b】2.2.3電力線路的電能損耗：折線代曲線法：最大功率損耗時(shí)間法：（根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)查出，由查曲線得）經(jīng)驗(yàn)法：（F為年負(fù)荷損耗率，為年負(fù)荷率，K=0.10.4經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)）變壓器的電能損耗：

13、推廣到n臺(tái)：2.3電力線路的降落電壓降落是指線路始末兩端電壓的相量差電力線路的電壓降落是指電力線路末端點(diǎn)的電壓的相量差,由等效電路圖可知,線路復(fù)阻抗R+jX兩端的電壓滿足下列關(guān)系 計(jì)算電力線路和變壓器上的功率損耗、電壓降落常用的公式總結(jié)如下：電壓降落： 【c】 始端電壓： 【d】注意：采用以上公式計(jì)算時(shí)，P、Q、U一定要用同一點(diǎn)（同一側(cè)）的值。2.4電壓偏移電壓偏移是指線路始端或末端電壓與線路額定電壓的數(shù)值差。如線路始端偏移為,線路末端電壓偏移為。若以百分值表示，即有：始端電壓偏移末端電壓偏移 2.5電壓調(diào)整 電壓調(diào)整是指線路末端空載電壓與負(fù)載電壓的數(shù)值差。電壓調(diào)整2.6閉環(huán)網(wǎng)的潮流計(jì)算步驟(

14、1) 把閉環(huán)網(wǎng)簡(jiǎn)化成兩端供電網(wǎng)。(2) 以為全網(wǎng)電壓（即不計(jì)電壓損耗），求出兩端的注入功率，進(jìn)而求出各支路的流動(dòng)功率（不計(jì)網(wǎng)絡(luò)中功率損耗）。兩端電壓相等時(shí)： 兩端電壓不相等時(shí)：對(duì)均一網(wǎng)： 經(jīng)濟(jì)功率分布： (3) 找出功率分點(diǎn)，從功率分點(diǎn)把閉環(huán)網(wǎng)變成兩個(gè)輻射網(wǎng)。(4) 從功率分點(diǎn)開始，分別對(duì)兩個(gè)輻射網(wǎng)逐段推算電壓損耗、功率損耗，用到公式【a】【b】【c】【d】，從而進(jìn)行潮流分布計(jì)算。(5) 還原成實(shí)際網(wǎng)的潮流分布。在還原過(guò)程中，功率滿足,計(jì)算分功率時(shí)，用到公式：三.潮流計(jì)算運(yùn)用及注意事項(xiàng)3.1系統(tǒng)潮流計(jì)算的運(yùn)用（1）檢查電力系統(tǒng)各元件是否負(fù)荷。（2）為電力系統(tǒng)的規(guī)劃和擴(kuò)建提供依據(jù)。（3）檢查電力

15、系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的電壓是否滿足電壓質(zhì)量的要求。3.2注意事項(xiàng)計(jì)算時(shí)，需注意如下兩個(gè)問(wèn)題。(1) 若已知電源端電壓，而非功率分點(diǎn)電壓，應(yīng)按什么電壓起算？可設(shè)網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)電壓均為U，先算功率損耗，求得電源功率后，再往后推算電壓降落。(2) 若有功功率分點(diǎn)與無(wú)功功率分點(diǎn)不一致，怎么辦？一般以無(wú)功功率分點(diǎn)為計(jì)算起點(diǎn)。四 求解修正計(jì)算4.1 修正介紹兩個(gè)修正方程式中，系數(shù)矩陣都由節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的虛部構(gòu)成，只是階次不同，矩陣B/為n-1階，不含平衡節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的行和列，矩陣B/為m階，不含平衡節(jié)點(diǎn)和PV節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的行和列。由于修正方程式的系數(shù)矩陣為常數(shù)矩陣，只要作一次三角分解，即可反復(fù)使用，結(jié)合使用稀疏技巧，還可以進(jìn)一步

16、的節(jié)省機(jī)器內(nèi)存和計(jì)算時(shí)間。利用公式【1】和【2】計(jì)算節(jié)點(diǎn)功率的不平衡量，用修正方程解出修正量，并按下述條件： max | P i(k)| p，max | Q i(k)| Q檢驗(yàn)收斂，這就是分解法的主要計(jì)算內(nèi)容。需要說(shuō)明，分解法所作的種種簡(jiǎn)化只涉及到解題過(guò)程，而收斂條件的校驗(yàn)仍然是以精度的模型為依據(jù)，所以計(jì)算結(jié)果的精度是不受影響的。單要注意，在各種簡(jiǎn)化條件中，關(guān)鍵是輸電線路的r/x比值的大小。110kV及以上電壓等級(jí)的架空線r/x比值較小，一般都符合PQ分解法的簡(jiǎn)化條件。在35kV及以下電壓等級(jí)的電力網(wǎng)中，線路的r/x比值比較大，在迭代計(jì)算中可能出現(xiàn)不收斂的情況。順便指出，P-Q分解法在實(shí)際應(yīng)用

17、中還有一些改進(jìn)。最常用的是，在形成P-迭代用的矩陣B/時(shí)，將一些對(duì)有功功率和電壓相位影響較小的因素略去不計(jì)，即在計(jì)算B/的對(duì)角線元素時(shí)，忽略輸電線路和變壓器型等值電路中的對(duì)地電納支路。實(shí)驗(yàn)表明，這樣的處理能加快P-迭代的收斂過(guò)程。參考文獻(xiàn)1 李銀庚電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析基礎(chǔ)M北京：機(jī)械工程出版社2011.82 中國(guó)電力科學(xué)研究院短路計(jì)算用戶手冊(cè)M2010.63 夏道止電力系統(tǒng)分析M北京：中國(guó)電力出版社20044 王新學(xué)電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)M北京：中國(guó)電力出版社2007。5 中國(guó)電力科學(xué)研究院。潮流計(jì)算用戶手冊(cè)M2010.6總結(jié)致謝在這次的課程設(shè)計(jì)中，我查閱了很多相關(guān)的書籍、資料，使我對(duì)電力系統(tǒng)分析的應(yīng)用

18、有了一定的掌握，更重要的是讓我對(duì)自己充滿了信心，讓我認(rèn)識(shí)到其實(shí)軟件的學(xué)習(xí)并沒(méi)有我想象中的那么難。相反，對(duì)它的學(xué)習(xí)反而是一件很有趣的事。在做課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中難免有很多問(wèn)題是一個(gè)人不能解決的，如果自己一個(gè)人計(jì)算或者思考，想很久也不一定能解決，這個(gè)時(shí)候向老師請(qǐng)教，和同學(xué)討論就是最好的辦法，有時(shí)候一下就使人豁然開朗，交流，不論是技術(shù)上的問(wèn)題還是思維方式上的問(wèn)題總會(huì)讓人進(jìn)步。 總的來(lái)說(shuō)這次課程設(shè)計(jì)有給我的體會(huì)是：第一要樂(lè)于和敢于動(dòng)手；第二要注重基礎(chǔ)知識(shí)；第三要掌握必要的軟件工具；第四要學(xué)會(huì)合作學(xué)習(xí)。附錄:表：負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)max與最大負(fù)荷的利用小時(shí)數(shù)Tmax的關(guān)系Tmax/hmax/hcos=0.80cos=0.85cos=0.9.cos=0.95cos=1.0020002500300035004