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文档简介

1、电力系统运行方式分析和计算设计报告专 业:电气工程及其自动化班 级:11级电气1班学 号: 6 6姓 名: 玉豪 鸣华南理工大学电力学院2015-01-050、课程设计题目A3 :电力系统运行方式分析和计算: 指导教师:一、一个220kV分网结构和参数如下:#1 500kV变电站:;220kV变电站30km500kV站(#1)的220kV母线视为无穷大母线,电压恒定在230kVo图中,各变电站参数如下表:编号类型220kV最大负荷,MVA#1SOOkV 站平衡节点#2220kV 站230+J40#3220kV 站210+j25#4220kV 站300+j85#5220kV 站410+jll0#

2、6220kV 站220+j30各变电站负荷曲线基本一致。日负荷曲线主要参数为:今 日负荷率:0.85 ,日最小负荷系数:0.64各线路长度如图所示。所有线路型号均为LGJ-2*300 ,基本电气参数为:正序参数:r = 0.054Q/km, x = 0308Q/km, C = 0.0116 pF/km ;零序参数:ro = 0.204Q/km, xo = 0.968Q/km, Co = 0.0078 |iF/km ;40°C长期运行允许的最大电流:1190A。燃煤发电厂G有三台机组,均采用单元接线。电厂220kV侧采用双母接线。发电机组主要参数如下表(在PowerWorld中选择GE

3、NTRA模型):机 组 台 数单台 容量 (MW)额定电压(EV)功 率 因 数升 压 变 容量 MVAXdXd'XqTdOTJ= 2Hai,2t/(MW2 h)ai,1t/(Mai,0PmaX(MW )Pmin(MW)Wh)t/h130010.50.8 53501.80.1 81.2870.000040.29810.22300120130010.50.8 53501.80.1 81.2870.00003030510.32300120125010.50.8 53002.10.21.5760.0000303219.38250100升压变参数均为Vs%=10.5% ,变比10.5kV/24

4、2kV。不计阻和空载损耗。稳定仿真中发电机采用无阻尼绕组的凸极机模型。不考虑调速器和原动机模型。不考虑电力系统稳定器模型。励磁系统模型为:RegulatorStabilizer该模型在PowerWorld中为BPA_EG模型,主要参数如下:KA=40TA = 0.1TAl=0.1 KF = 0.05 TF = 0.7VRmax = 3.7VRmin=0.0发电厂按PV方式运行,高压母线电压定值为1.05VNo考虑两种有功出力安排方式: 令 满发方式:开机三台,所有发电机保留10%的功率裕度;令 轻载方式:仅开250MW机组,且保留10%的功率裕度;令发电厂厂用电均按出力的7%考虑。二、设计的主

5、要容:1、根据负荷变化和机组出力变化,拟定至少两种典型运行方式;(完成)2、进行参数计算和标幺化,形成两种典型运行方式的潮流计算参数;(完成)3、用Matlab编制潮流计算程序,可任选一种潮流计算方法;(完成)4、用所编制的潮流程序完成典型运行方式的潮流计算,进行电压和网损分析;(完成)5、用PowerWorld软件进行潮流计算并与自己编制的软件计算结果进行校核和分析; (完成)6、用所编制的潮流程序完成大方式的"N-1"潮流校核,进行线路载流能力和电压水 平分析;(完成)7、用Matlab编制三相短路的短路容量计算程序;(完成)8、对主要220kV母线进行三相短路容量测算

6、,并与PowerWorld的计算结果进行校 核;(完成)9、自行选择2-3种故障方案,用PowerWorld进行稳定计算,给出摇摆曲线,并计算 故障的极限切除时间。10、假定电网公司下发给燃煤发电厂G的日发电计划曲线如下图,按照等微增率准则对三台机组进行经济负荷分配,同时采用matlab中的quadprog函数对三台机组进行 负荷优化分配,并对两种分配结果进行分析比较。要求给出三台机组的日发电计划曲线。11、编制课程设计报告三、设计要求和设计成果:1、每两位同学为一组,自行分工,但任务不能重复;2、每位同学对自己的设计任务编写课程设计说明书一份;3、一组同学共同完成一份完整的设计报告;4、设计

7、说明和报告应包含:令以上设计任务每一部分的计算过程和结果分析;令 所编制的潮流、短路和机组经济负荷分配源程序(主要语句应加注释);令潮流计算结果(潮流图) 令稳定计算的功角曲线等;1、电力系统参数计算及其标幺化1.1 电力系统等效电路图TT型等效电路1.2 运行方式拟定1 .满载发电负荷最大运行方式:发电厂:满发。取发电机容量的10%为裕量,再按已知保留出力的7%作为厂用 电,即发出功率为总容量的83.7%。负荷:采用最大负荷计算。2 .满载发电负荷最小运行方式:发电厂:满发。取发电机容量的10%为裕量,再按已知保留出力的7%作为厂用 电,即发出功率为总容量的83.7%。负荷:将最大负荷与日最

8、小负荷系数相乘,得负荷最小值。13线路参数计算线路参数给定如下:正序参数:r = 0.054Q/km x = 0308Q/km C = 0.0116 pF/km ;零序参数:ro = 0.204Q/km xo = 0.968Q/km Co = 0.0078 pF/km ;线路长度:L12:30km; L23:20km; L24:llkm; L36:9km;L45:llkm;L6G:16km; L5G:25km;1.线路参数有名值计算:按照双回路线路参数考虑,应用如下公式进行有名值计算:R=0.5H X=0.5xl 0.5B = 3d正序参数:线路L12L23L24L36L45L6GL5GR/Q

9、0.810.540.2970.2430.2970.4320.675X/04.623.081.6941.3861.6942.4643.850.50.00010.000070.000040.000030.000040.000050.00009B/Q093289009280009831111零序参数:线路L12L23L24L36L45L6GL5GR/Q3.062.041.1220.9181.1221.6322.55X/Q14.529.685.3244.3565.3247.74412.10.50.000070.000040.000020.000020.000020.000030.00006B/Q351

10、9016952056959211262.线路参数标幺值计算:所选基准电压:230KV ;基准容量:100MW。即:Sr = 100MP4% = 230Kl/Zg = 529。应用如下公式进行标幺值计算:SrZ 4 =z正序参数:线路L12L23L24L36L45L6GL5GR0.0015310.0010210.0005610.0004590.0005610.0008170.001276X0.0087330.0058220.0032020.0026200.0032020.0046580.0072780.5B0.05781970.03855880.02120760.01735120.0212076

11、0.03084600.0481972零序参数:线路L12L23L24L36L45L6GL5GR0.0057840.0038560.0021210.0017350.0021210.0030850.004820X0.0274480.0182990.0100640.0082340.0100640.0146390.0228730.5B0.03888690.02592630.01425660.01166450.01425660.02074210.03240651.4发电机参数计算采用10.5KV作为发电机端的基准电压,230kV为系统侧的基准电压。将三台机组分别赋予编号,两个300MW机组为1、2号,剩

12、余一台250MW机 组为3号。1 .功率输出Pgi=Pg2=300x83.7%=251.1MW , PG3=250x83.7%=209.25MWL251.12 _ oci 2Qgi=Qg2=JW 一 =155.617803 MVar,209.25)2 一 209 252Qg3=。£5)=129.681503MVar相应的标幺值:PGl*=PG2*=2.511000f PG3*=2.092500QG1*=QG2*=1556178, QG3*=1.2968152 .机端电压VG= 10.5kV,取基准电压 lO.SkV , VG*=13 .相关电抗值归算应用如下公式进行归算:X=Xxx当

13、机组发电容量Xd' Xq*1300MW0.51000.0510000.4080002300MW0.51000.0510000.4080003250MW0.71400.0680000.5100004 .5变压器参数计算分别将与1、2、3号机组相连的变压器分别编号为1、2、3号。根据题目计算XT ,相关计算公式为:X,=而、盘*k*=(242*10.5)/(230*10.5)= 1.05变压器变比k*XT/OXt*13500.95041317.5692000.03321223500.95041317.5692000.03321233000.95041320.4974000.0387475

14、.6负荷参数计算已知的日负荷率0.85和日最小负荷系数0.64 ,可得到以下数据:负荷有名值:节点类型Pmax/MWQmax/MWPmin/MWQmin/MW#1平衡节点一#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负荷标幺值:节点类型电压Pmax/MWQmax/MWPmin/MW

15、Qmin/MW#1平衡节点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、潮流计算的Matlab编程及PowerWorld仿真2.1 牛顿拉夫逊法Matlab计算程序牛顿拉夫逊法是计算潮流时常见的方法,该方法具有广泛的应用。该方法

16、是牛顿在17世纪提出的一种在实数域和复数域上近似求解方程的方法。多数方程 不存在求根公式,因此求精确根非常困难,甚至不可能,从而寻找方程的近似根 就显得特别重要。方法使用函数f(x)的泰勒级数的前面几项来寻找方程f(x)=0 的根。牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一,其最大优点是在方程f(x)二0的 单根附近具有平方收敛,而且该法还可以用来求方程的重根、复根。相应程序详见附件1.2.1.1 满发满载运行方式下计算在这种运行方式下,三台机组全部开启,各自保留10%作为功率裕度,重 用负荷占发电量7% ,负荷为最大负荷。此方式下,节点1为平衡节点,节点2、 3、4、5、6、7为PQ节点,节点8、9

17、、10为PV节点。经过Matlab的运算,我们得到如下结果:朝骏21.06402Columns 1 through 3*0.194700794C90192 LI 103597051355001 -0.194700794G90192 I.Z1W379O2U5WI D.CCOXXXXXOOOOOO r0.0008000080000,Ol47607舛汐X92 * ldW37%2135制 一1217笏3*例2装- 5枇即36544856 i 0292236C8212733 * 1.666374483461834k0.000000000000000 , OOOOOOOOOOOCOOCCI劝0621273

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33、01-1.79292 8876677020i 4-'g7,9)=-2.511-1.7929i4J 一 一 一 一 一 ,.,-2.0 9 2500000000 000 -1.54157385416773 2iU5.(7.10)=-2.0925-1.5416各条支路的首端功率Si为;中6.714140839316893 -1.950289310199969Sll,2)=6.7141-1.9503k(0.884156539466552-1.883841553993200 H 川512,3)=0.88416-1.88383.45 5315307516507 - 0.7742791319315

34、77k,5.2.4)=3.4553-0.77428i4-,-1220118016 709879-2.08 96357 04746 329” 川§包6)=-1.22 01-2.089 63各条支路的末端功率鼠为:d-6.6394718469S3052 + 2.317903457922580k' d§12,l)=-6.6395+2.3179k'-0.879881983290117 + 1.868621741189100k1 d§.(3,2)=-0.87988+1.8686i-3.448406691486405 + 0.792134471342780 d

35、§.(4,2)=-3.4484+0.79213i1.222693380009082+2.0862402406603311 d5.(7,5)=3.6784+2.76543_J5.(6,3)=1.2227+2.08622.511000000000000 + 2.118001323S20280i-0.446867836846984 + 1.60763576702862 2i4-'§.(87)=2.511+2.118-xJS(5,4)=-0.44687+1.6076斤2.511000000000000+ 2.11S001323S20280i3.436100090598480

36、 + 2.404613899115046k1 d§.(9,7)=2.511+2.118J5.(7,6)=3.4361+2.4046卬2.0 92499999999999+1.810680870385751,3.678 399909401509 + 2.76537251252981114-'§.(10,7)=2.09254-1.8107i各条支路的功率慢耗DS为:J0.074668992333841 +0.36761414 7722611i-e'川度口 2)=0546 69+0.3676130.00427455S176435 0.0 1 52198128041

37、00i3 P收23)=0.0042746901522H0.00 6 9086160 30102 + 0.017855339411203 川.0(2,4)=0.00690 86+0.0178550.002575363299203 - 0.00339S464085998I4-1 川PAC3,6)=0.0025754-0.0033955k,“0.00153 86546 39446-0.012 90986157452914-'.D(4/5)=0.0015389-0.01291kl,, ,一一-_-_一 _ 一 一 .J0.0134067105 89413 4- 0.04365174814920

38、41。$(6,7)=0.01340740.043652*0.025267746248486 + 0.093404268708308k' 4J0.5(57)=0.025268-10.093404-0.000000000000000+0.32S072446943259i4-'D.S(7,8)=-4.4409e-16+0.32S07i4-'-0.000 000000000000 + 0.32507244694325914-Q5.(7,9 )=4.4409a16+0.325070.000000000000000 + 0.269107016218019i3 P.S(7,10)=-

39、4.4409e-15+0.26911i A 一 , . »4-12.1.2满发轻载运行方式下计算经Matlab运算,我们得到:导矩阵V-1.06402Columns 1 through 3*'0.194760794690192 1.1103597651355001 -0.194760794690192 t0.03000000000000 + 0.OOOOOOQ30COOOOOa-0.194760794690192 t LU剧吸455颂“JOI缪坡蛆弱缴£1 O.29223O9O8212733 + 1.666374485461834 h0.00000000000000

40、0 . O.OOOOOOOQODOOOOOI -0.292230908212733 +0.94C986731644295 - 5.36895319912783220.OOOOOX>3OOOOa>O O.OOOOOOOOOOOOOOOi -O.55O8717O3639215 +0.030000009300000 4 O.OOOOOOODDOOOOOOi-0.000000000000000 + 0.0000000000000001 0.000000000000000 +0.000000000000000 + 0.000000000000000 卜0.000000300000C03 .

41、O.QOOOOOOOOOOOOOOi o,ooooooooax>oooo )-O.W87S5823431S62 + 3.703137815665997 b-0.000000330000003 + O.OOOOOOOOOOOO&OOi 0,00000000000000 4-0.000000000000000 + 0.0000000000000000.000000003X0000 + 0.OOOOOOO3DOOOOOOa0.000000000000000 + O.OOOOOOOOOOOOOOOI 0.000000000000000 4-0Q3OOOOCO3OOOOOO + O.OOO

42、OOOQOOOOOOCO0.00000800000000 + O.OOOOOOOOOOOOOOOI 0.000000000000000 .0.000000003300000 + 0.00000000300008上Columns 4through 6vo.ooooooooooooooo +0.00000X0000a300 + O.OOOOOOOOOOOOi-'-0.530871703639215 +UM烟iWAM必,0.000000000000000 , 0.0000000000000001,0.000000000300000 + 9QQ9QQ9QQQ9QQQQ9L.2QQ9PQQQ2Q

43、Q99QQQ0.648755823431562 + 3.70313781566599711.061743407278431 - 6.059651409 685446i0.000000000000000 + O.OOOCJOOOOOOOOOOa0530871703639215 + 3Q30037780842723:O.OOOOOOOOOOOOOOO 4 O.OOOOOOOOOOOOOOO,0.000000000000000 + O.OOOOOOOOOOOOOOOi1.014067686860549 - 5.78542531716932%'0.000000000000000 . 0.000

44、0000000000001-0.365311863428987 + 2.0827694735033323-0.5308717036392150.764S8220券8S8290.000000000000000.2337105059466140.00000000003300 + O.OOOOOOOOOOOOOOO'0.000330000330000 + O.OOOOOOOOMOOOODi O.OOOOCXX»OOOOOOOO.OOOOOOOOOOOOOOO + O.OOOOOOOOOOOOOOOi4-'LU婢砌Q魏L.5.80617436544005611.6663744

45、8346183413 0303377808a2723i0.0000000000000000.03000000300 OOCi0.03000000300OOCi0.0000000CX>000000iO.OOOOOOOOODOOOOOIO.ODOOOOOOOOOOOOOI卜 O.OTOOOOOOOOOQOOTl卜 O.OOOOOOOOOOOQOOOI1 O.OOOOOOOOOOOOOOOib 3-Q3(>0377S0842723U,-4.36237277851627&卜 O.OOOOOOOOOOOOOODi卜 1.33302904 S6?35S3i卜 O.OOOOOOOOOOO

46、QOOOl卜 O.OTOOOOOOOOOQOOOI» O.OOOOOOODOOOOOOOiColumns 7 through 9 0.000030000030000 + O.OOOOOOOOOOOOOOi 0.00300000000000 4 OQODOOOOODOOOOOOi0.000000900000000 + 0.0000000000000000,0.000030000030000 + O.CXWOOOOOOOOOOOOi 0.000000000000000 + O.WOOOOODOOOOOOi0.000000000000900 + O.OOOOOOOOOOOOOOOh'

47、;0.000000000000000 + O.ODOOOOOQOOOOOOi 0.0Q3D000CX>300000 + O.OOOOOOODOOOOOOi0.000000000000000 4 O.OOOOOOOOOOOOOOOi*'0.000000000000000 + O.OOOOOOOOOOOOOOOi 0.000000000000000 + 0.0)00000()000000010.000000300000300 + 0.00000030000030Ci*'-0.233710505946614 1.333O29O45673553I0.000000000000000

48、 4 O.OOOOOOOOOOOOOOOIO.OOOOOOOOOOCODOO + O.OOOOOQDOOOOODOCi-'-0.365311863428987 + 2.0827694735033321 O.OOOOOOOOOOOCXWO + O.OOOOOOOOOOOOOOOi0.000000000000000 + 0.0000000000000003O.59SO223693756O1 - 94,2052gl2.1534a2lQ.OQ9PQQ9!9PQQQ!?PQ 4 0.2361655425749731 0.000000000000900 +0.28616554257497320.0

49、00030000030000 + 0,2861655425749731 0.000000000000000 - 0.301C95939401421i0.00000030008000 .O.OOOOOODOOOOOOOCWO.OOOODOOOOOOOOOO + 0.28616SS42574973i 0.000000000000000 + O.OOOOOOOOOOOOOOOi0.000000000000300 - 0.3010959S9401421k10.000000000000000 + O.24528686O91826SI 0.000000000000000 + O.OOOOOOOOOOOOO

50、OOi0.000000000000300 + O.OOOOOODOOOCOOOCi'Column 10*-0.000000000000000 + O.OOOOOOOOOODOOOOip0.000000000000000 + O.OOOOOOOOOOOOOOOi4-'O.OOODOODOOOOOOOO + O.OODOOOOOOODOOODiP0.000000000000000 + O.OOOOOOOOOOOOOOOI0.000000000000000 + O.OOOOOOOOOODOOOOlP0.000000000000000 + O.OOOOOOOOOOOOOOOi迭代次数;

51、没有达到精度要求的个数:181712 O«各节点的宓际电压标幺值E为:,Columns 1 through 3”1.000000000000000 + a0.018B80919913140I1.030553009815868 - 0.016610689S34650-Columns 4 through 6,1.022495528620533 -以丞殿暧登9员一1初痛蔓一驶1.036291866376433 -0.0122308100a0340K0.02W9788107W17IColumns 7 through 9,1.048310202375s92 0.0017S1062497135i

52、 1.046517158597769 +1.CM651715859776S + 0.085450785604647i-'0.08S4S078S&0464?iColumn io,1.046704438081852 + 0.08312s32285so42”各节点的电压大小v为:-Columns 1 through 斗1.0300003000000001.0199933 3C6978041.0306868685722931.0227436301340741.0281200026426281.036364040785452<Cclumns 7 through 10*-'1.0483116643328511.0500000000000001.0500000000000001.050000000000000,各节臣的电压相角deg为iColumns 1 through 6<0 -1.C60652830826153-0.923426539548440-1.262180521746145-1.142395723032910 0676200676841364bColumns 7 through l(k'0.09578875535344.667990343

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