电力系统OK1课案

1、课程设计(论文)题 目 名 称 电力系统潮流计算 课 程 名 称 电力系统稳态分析 学 生 姓 名 王志强 学 号 1241201097 系 、专 业 电气工程系12级电气工程及其自动化指 导 教 师 黄肇 袁旭龙 2014年12月14日邵阳学院课程设计（论文）任务书年级专业12级电气工程及其自动化学生姓名 王志强 学 号1241201097题目名称潮流计算课程设计设计时间课程名称电力系统稳态分析课程编号121202306设计地点综合仿真实验室一、 课程设计（论文）目的1.了解电力系统潮流计算的基本理论；2. 计算电力网结构参数；3.建立电力网仿真模型；4.通过PSCAD或MATLAB验证模型

2、的正确性，得出潮流计算仿真结果数据、仿真波形，并进行分析。二、 已知技术参数和条件设计原始资料：基准功率一般选取，基准电压等于各级平均额定电压。各支路阻抗参数均以标幺值的形式标注在图1中，输电网电压为，系统中发电机2为平衡节点，发电机1、3为节点，其余为节点；初始值为：，。给定的注入功率（为正的参考方向）如图2所示，计算精度为。试求：计算各个母线上的潮流分布。三、 任务和要求1.了解“电力系统稳态分析”课程，熟悉复杂电力系统的潮流计算；2.熟悉PSCAD或MATLAB软件；3. 查阅与电力系统潮流计算相关的资料。注：1此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2此表1式3

3、份，学生、指导教师、教研室各1份。四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）1.何仰赞 温增银 电力系统分析 （第三版）华中科技大学出版社 2002年2.吴国炎 电力系统分析 浙江大学出版社3.华智明 岳湖山 电力系统稳态计算 重庆大学出版社五、进度安排2014.11.28 提前下达课程设计的计划书，设计题目、分组情况及课程设计的要求。2014.12.1 讲述课程设计的内容，软件的基本操作。2014.12.2-12.6学生应用PSCAD/MATLAB软件，对电力系统模型进行建模。模型一：发电机采用等值电势源代替的电力网结构模型；模型二：采用实际发电机的电力网结构模型。2014.1

4、2.7-12.9建立系统接线图的仿真模型，上机调试程序，得出潮流分布数据、仿真结果，得出结论。2014.12.10-12.12撰写课程设计报告（A4打印）, 做好充分准备，准备答辩2014.12.14 交课程设计报告，参加课程设计答辩。六、教研室审批意见教研室主任（签字）： 年 月 日七|、主管教学主任意见主管主任（签字）： 年 月 日八、备注指导教师（签字）： 学生（签字）：邵阳学院课程设计（论文）评阅表学生姓名 王志强 学 号 1241201097 系 电气工程系 专业班级 12级电本二班 题目名称 潮流计算课程设计 课程名称 电力系统稳态分析 一、学生自我总结 通过此次的课程设计，让我学

5、到懂得了很多东西，首先我得感谢我的老师，因为在老师的指导下我们才能够成功的完成此次课程设计。其次就是同学们一起努力完成这次课程设计，让我懂得了团结协作的重要性，我的每个组员都为这次设计贡献了很多大的力量，所以在这里我也对我的组员们予以感谢，在设计过程中他们的帮助必不可少，让我也学到了很多知识。最重要的是这次课程设计让我们将理论化身为实践，将知识可以融入实践中，让我们对理论的理解和掌控更加深入，所以我很感谢老师给我们这次机会让我们锻炼自己，丰富自己的知识。这次设计中我也有自己的不足，动手能力薄弱，需要经常锻炼，独立完成的能力需要加强，我在以后的学习生涯中一定多多加强。 最后，感谢老师对我的细心的

6、指导，正是由于老师的细心的辅导和他提供给我们的参考资料，使得我的课程设计能够顺利的完成，同时在课程设计过程中，我们巩固和学习了我们的电力系统知识。相信这对我以后的课程设计和毕业设计将会有很大的帮助！ 学生签名： 年 月 日二、指导教师评定评分项目平时成绩答辩课程设计内容综合成绩权 重30%30%40%单项成绩指导教师评语： 指导教师（签名）： 年 月 日注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。目 录1概述.11.1设计目的.11.2设计要求.12电力系统潮流计算概述及课题分

7、析.22.1潮流计算概述.22.2课题要求与解析.52.3课题相关技术参数.63 PSCAD的基本操作步骤与仿真结果.73.1 PSCAD基本操作步骤73.2简单系统仿真结果.83.3复杂系统仿真结果.15总结.24参考文献.251概述1.1 设计目的(1)掌握潮流计算的基本原理。(2)掌握并能熟练运用PSCAD/MATLAB仿真软件。(3)采用PSCAD/MATLAB软件，做出系统接线图的潮流计算仿真结果。1.2 设计要求(1)熟悉PSCAD/MATLAB软件。 (2)编写潮流计算流程图。 (3)建立系统接线图的仿真过程。 (4)得出仿真结果。(5)按照要求书写课程设计报告。2电力系统潮流计

8、算概述及课题分析2.1潮流计算概述 随着电力系统及在线应用的发展，计算机网络已经形成，为电力系统的潮流计算提供了物质基础。电力系统潮流计算是电力系统分析计算中最基本的内容，也是电力系统运行及设计中必不可少的工具。根据系统给定的运行条件、网络接线及元件参数，通过潮流计算可以确定各母线电压的幅值及相角、各元件中流过的功率、整个系统的功率损耗等。潮流计算是实现电力系统安全经济发供电的必要手段和重要工作环节，因此潮流计算在电力系统的规划设计、生产运行、调度管理及科学研究中都有着广泛的应用。它的发展主要围绕这样几个方面：计算方法的收敛性、可靠性；计算速度的快速性；对计算机存储容量的要求以及计算的方便、灵

9、活等。常规的电力系统潮流计算中一般具有三种类型的节点：PQ、PV及平衡节点。一个节点有四个变量，即注入有功功率、注入无功功率，电压大小及相角。常规的潮流计算一般给定其中的二个变量：PQ节点（注入有功功率及无功功率），PV节点（注入有功功率及电压的大小），平衡节点（电压的大小及相角）。变量的分类：负荷消耗的有功、无功功率、；电源发出的有功、无功功率、；母线或节点的电压大小和相位、 、。在这十二个变量中，负荷消耗的有功和无功功率无法控制，因它们取决于用户，它们就称为不可控变量或是扰动变量。电源发出的有功无功功率是可以控制的自变量，因此它们就称为控制变量。母线或节点电压的大小和相位角是受控制变量控制

10、的因变量。其中, 、主要受、的控制, 、主要受、的控制。这四个变量就是简单系统的状态变量。为了保证系统的正常运行必须满足以下的约束条件：对控制变量有；对没有电源的节点则为； 对状态变量的约束条件则是； 对某些状态变量还有如下的约束条件为 。节点的分类： 第一类称PQ节点。等值负荷功率、和等值电源功率、是给定的，从而注入功率、是给定的，待求的则是节点电压的大小和相位角。属于这类节点的有按给定有功、无功率发电的发电厂母线和没有其他电源的变电所母线。 第二类称PV节点。等值负荷和等值电源的有功功率、是给定的，从而注入有功功率是给定的。等值负荷的无功功率和节点电压的大小 也是给定的。待求的则是等值电源

11、的无功功率，从而注入无功功率和节点电压的相位角。有一定无功功率储备的发电厂和有一定无功功率电源的变电所母线都可以作为PV节点； 第三类平衡节点。潮流计算时一般只设一个平衡节点。等值负荷功率、是给定的，节点电压的大小和相位也是给定的。担负调整系统频率任务的发电厂母线往往被选作为平衡节点。图2.1 牛顿-拉夫逊法潮流计算流程图2.2 课题要求与解析设计原始材料：基准功率一般选取SB=100MVA，基准电压VB等于各级平均额定电压。各支路阻抗参数均以标幺值的形式标注在图2中，输电网电压为230kV，系统中发电机2为平衡节点，发电机1、3为PV节点，其余为PQ节点：初始值为：|V1（0）|=|V3（0

12、）|=|V4（0）|=|V5（0）|=|V6（0）|=1.0，|V2|=1.05，1(0)=2(0)=3(0)=4(0)=5(0)=6(0)= 0。给定的注入功率（为正的参考方向）如图2.1所示，计算精度为=10-5。试求：计算各个母线上的潮流分布。图2.2 3机6节点电力系统接线图此电力系统是一个3机6节点电力网络。综合比较牛顿拉夫逊法（直角坐标、极坐标）、PQ分解法等多种求解方法的特点，最后确定采用牛顿拉夫逊法（极坐标），因为此方法所需解的方程组最少。对该电力网络进行分析可知，节点2为平衡节点，节点1、3为PV节点，其余节点为PQ节点，通过计算机编程，输入系统原始数据，利用PSCAD软件进

13、行计算仿真即可得到该系统的潮流分布。2.3 课题相关技术参数基准值取SB=100MVA，UB=230kV，系统频率为50Hz。发电机参数：G：10.5kV，功率因数为0.85，汽轮机组。 G1：10.5kV，功率因数为0.85，汽轮机组。G2：10.5kV，功率因数为1，水轮机组。变压器参数：发电机和变压器容量应输入100MVA。T1：10.5/121kV，XT=0.15；T2：10.5/121kV，XT=0.02；T3：10.5/121kV，XT=0.015；线路参数：Line1：Z=0.02+j0.2，B/2=j0.02；Line2：Z=0.01+j0.2，B/2=j0.01；Line3：

14、Z=0.01+j0.2，B/2=j0.01；负荷参数：Lump A：3.7+j1.3MVALump B：2+j1MVALump C：1.6+j0.8MVA3 PSCAD的基本操作步骤与仿真结果3.1 PSCAD基本操作步骤（1）新建项目文件启动软件，选择File/New/Case,在项目窗口就出现一个默认为noname的例子，点存，出现保存文件对话框，填好保存文件路径和文件名，双击项目栏中的文件名，右侧显示空白工作区。（2）构造简单电气主接线图根据PSCAD的学习，画出如下图3.1的简单电气主接线图： 图3.1 简单电气主接线图（3）设置元件参数 （4）设置输出量和断路器状态（5）编译运行完成

15、后编译链接，然后运行，观察分析波形。输出显示如下图显示，放大图标可查看每个节点的分布情况。3.2简单系统仿真结果图3.2节点41(I、V、P、Q)波形图从图3.2可以看到母线4上有功功率和无功功率的分布情况以及瞬时电流、电压和相角的变化情况。可以看出无功功率开始有波动最后趋于稳定，说明线路上消耗的无功功率不变。图3.3节点42(I、V、P、Q)波形图从图3.3可以看到母线4上有功功率和无功功率的分布情况以及瞬时电流、电压和相角的变化情况。可以看出无功功率开始有波动最后趋于稳定，说明线路上消耗的无功功率不变。图3.4节点51(I、V、P、Q)波形图从图3.4可以看到母线5上有功功率和无功功率的分

16、布情况以及瞬时电流、电压和相角的变化情况。可以看出无功功率开始有波动最后趋于稳定，说明线路上消耗的无功功率不变。图3.5节点52(I、V、P、Q)波形图从图3.5可以看到母线5上有功功率和无功功率的分布情况以及瞬时电流、电压和相角的变化情况。可以看出无功功率开始有波动最后趋于稳定，说明线路上消耗的无功功率不变。图3.6节点61(I、V、P、Q)波形图从图3.6可以看到母线6上有功功率和无功功率的分布情况以及瞬时电流、电压和相角的变化情况。可以看出无功功率开始有波动最后趋于稳定，说明线路上消耗的无功功率不变。图3.7节点62(I、V、P、Q)波形图从图3.7可以看到母线6上有功功率和无功功率的分

17、布情况以及瞬时电流、电压和相角的变化情况。可以看出无功功率开始有波动最后趋于稳定，说明线路上消耗的无功功率不变。图3.8节点63(I、V、P、Q)波形图从图3.8可以看到母线6上有功功率和无功功率的分布情况以及瞬时电流、电压和相角的变化情况。3.3复杂系统仿真结果(1)构造复杂电气接线图3.9图3.9复杂电气接线图（2）复杂仿真波形图图3.10节点41(I、V、P、Q)波形图从图3.10可以看到母线4上的有功功率和无功功率开始有波动，最后无功趋于稳定，以及可以看出瞬时电流、电压和相角的变化情况。图3.11节点42(I、V、P、Q)波形图从图3.11可以看到母线4上的有功功率和无功功率开始有波动

18、，最后无功趋于稳定，以及可以看出瞬时电流、电压和相角的变化情况。图3.12节点43(I、V 、P 、Q)波形图从图3.12可以看到母线4上的有功功率和无功功率开始有波动，最后无功趋于稳定，以及可以看出瞬时电流、电压和相角的变化情况。图3.13节点51(I、V、P、Q)波形图从图3.13可以看到母线5上的有功功率和无功功率开始有波动，最后无功趋于稳定，以及可以看出瞬时电流、电压和相角的变化情况。图3.14节点52(I、V、P、Q)波形图从图3.14可以看到母线5上的有功功率和无功功率开始有波动，最后无功趋于稳定，以及可以看出瞬时电流、电压和相角的变化情况。图3.15节点61(I、V、P、Q)波形图从图3.15可以看到母线6上的有功功率和无功功率开始有波动，最后无功趋于稳定，以及可以看出瞬时电流、电压和相角的变化情况。图3.16节点62(I、V、P、Q)波形图从图3.16可以看到母线6上的有功功率和无功功率开始有波动，最后无功趋于稳定，以及可以看出瞬时电流、电压和相角的变化情况。图3.17节点63(I、V、P、Q)波形图从图3.17可以看到