武汉大学电力系统分析实验报告

1、电气工程学院«电力系统分析综合实验2017年度PSASF实验报告学号: 班级:实验目的:通过电力系统分析的课程学习，我们都对简单电力系统的正常和故障运行状态有了大致的了解。但电力系统结构较为复杂，对电力系统极性分析计算量大，如果手工计算，将花费大量的时间和精力，且容易发生错误。而通过使用电力系统分析程序PSASP我们能对电力系统潮流以及故障状态进行快速、准确的分析和计算。 在实验过程中，我们能够加深对电力系统分析的了解，并学会了如何使用计算机软件等工具进行电力系统分析计算，这对我们以后的学习和工作都是有帮助的。潮流计算部分:本次实验潮流计算部分包括使用牛顿法对常规运行方式下的潮流进行

2、计算，以及应用PQ分解法规划运行方式下的潮流计算。在规划潮流运行方式下，增加STNC-230母线负荷的有功至，无功保持不变，计算潮流。潮流计算中，需要添加母线并输入所有母线的 数据，然后再添加发电机、负荷、交流线、变压器、支路，输入这些元件的数据。对运行方 案和潮流计算作业进行定义，就可以定义的潮流计算作业进行潮流计算。因为软件存在安装存在问题， 无法使用图形支持模式， 故只能使用文本支持模式， 所以 无法使用PSASP绘制网络拓扑结构图， 实验报告中的网络拓扑结构图均使用 Visio绘制，请 见谅。常规潮流计算：下图是常规模式下的网络拓扑结构图，并在各节点标注电压大小以及相位。下图为利用复数

3、功率形式表示的各支路功率（参考方向选择数据表格中各支路的i侧母线至j侧），因为无法使用图形支持模式， 故只能通过文本支持环境计算出个交流线功率， 下图为计算结果。全网交流线结果报表轿刽F业马 1计酋FW： 2017/04/2J曲辭任单位 z kAUATMIAAHvarJ解齢輪弓催无功碗电功串Jffi无功GIJri=Z3023)140.9370022.0930&92MOO+3.GOOQOM.M700GEN2-23OSTJC-2303paetoo797007.SS9C07S.905K10.70400GET1-?3DSTTR-PI560 51700-18 07SQII19 07C(F.； 4

4、630013 4F7D0srir3aGEHZ-23J2-&4.J2COO-11 3130015.1«700-a6.620CQ8.3S10GSTN3-23DGKU-23D6CO. 53700165430(11.10 ICO-31734C0-1.03000ETUC-230GE32-2304-J4 OQFaD-54 26001A7KIB1S3D£ liooa发电机功率大小:全网母线（发电）结果报表柞业号：1计纂曰期：凯11"04/24时间：12:24 35单位 kAXfcVXMWXMvai每垓名有功裳电无功岌亀有功曲荷无功血荷投电 J.71.641Q227.45

5、50C岌庭卫1626.6F3&&00发电d85-I'D 8W710a负荷功率大小:全网母线（负荷）结果报表柞业号；1计算日期1 2017/04/24时间 I 122436单粧:kAkAh/lWMvar母续名有功发电无功发电有功旳荷无功负荷STNA3O001255CSTNE-23OD0DO30STNG-Z3O0网络损耗：010035电力公司全网线损理论计算结果汇总表（日）伕电窗万KWh万刘;1呵 迭毎电甜亓KWh 有功职&卿f交汪量TU'.ISMB1K2111334000111384契网杼22O*V't7 1IGJ54915711133400011

6、133J堞殒車临駅变辭S 铜横其它打、计占总线揚电其中鞘插i.4sm0C01.4510410C100001 451W001.J51&410010000规划潮流计算：下图是规划模式下的网络拓扑结构图，并在各节点标注电压大小以及相位。F图为利用复数功率形式表示的各支路功率:伞网交流线结果报表髓址业号：1计隼日骡20V/04/24則為17；523単陆 kA'klAMWMvarNi：JJ酸世餐宕績須祇功TWSS<EJf2-2305TMC-2303£130000-3737MZ879TO50 767M7.35300(rEI3H23O3TKB-E3O555 34600-21.

7、316G019.334M54 2SSC012.02700OEK3-23OSTMB-23011方坯co21.3160019.W54 233W12.0?700STIU-23U3KNJ-ZJU二-1923300-27.615Q01Q.SS3W-19 30 TOO-s.QrraoM51W±JD1SBAS-5)*CEF1-E3O3JTKA-E3Q156250022,614009 359OT*5 332C034.43S0QSTIA-230IJEH2-2302-79.66800-11.5050015J23W-81 700009.732003TIB-ZJUjKHI-ZJU6-t.9&300B

8、.JBOJdl &Q200S.2&UUU发电机功率大小:全网母线（发电）结果报表柞业号；2计Jf曰期；2<H"04/24时间:17:59:33单位：kAXkVXMWXMvar量线名有功发电无功发电有功曲荷无功血奇发电 157 4275417 QO3M&0发电162Z285&40C发电日13C00负荷功率大小:全网母线(负荷)结果报表柞宝号；2: 2017/04/24 Btfe : 17:59:23单位：kAXkVMWMvar电力公司全网线损理论计算踣杲汇总表供宅a(7?KV77Worh)聂和宅灵万KWh) 有功无功舞料叢焉棗D1J.O261-Z1

9、.Z&371UQZ200QC一次网扇220KVDia.msa»21：E3713 022 &00110233母践名有功发电无功裝电有功员荷STNA-2J0£05QSTMB-23O015030STNG-230n V1DQ35网络损耗:线揭率1%)m英它力计占总竣损粗其书璧庄聶铜屈铁姮1.42635Q001426S5100100oTo1.4263500142&35100100:Z潮流，在绘制的规划方式拓扑结构上标注母线节点电压和相位，如下图所示。F图为利用复数功率形式表示的各支路功率:调试潮流：在规划潮流方式下，增加STNC-230母线负荷的有功至 ，无功

10、保持不变，调试金网交流线结杲报表舞MitE； 3刃算口期；和DW05时祐 09/14:56单检，kAlkAAIWMvar1侧毎粋JW!世家帝I転功tn-230STI*=23n16821SM孚 3S7B0畀 R?70CM OOTGflGEH2-£30STHC-2303104.5E3CO-0.2970J7 852001317660 C7714C0GrEMc-ZJUSTHB-2JU541_/43D0-Z0.61WD192E7D041.11Ut14.T9700GEt&-S30STHB-2301141 尹 300五.创”帖19.2E70041.11L2QC-14 WOTSI»

11、*=Z30QEHZ-Z302-S73Q3QQ-1S.W1QQ15401 BO-S5 3ITQC'1HZB300STHT-230GE JU PM-A7.FTOC0-0.<70ttB32M0-&8 5270C12 jar od3THC-230CEH3-2304-40235COJ?.2&eoa10.77200-4651300-7.C1200发电功率:全网母线（发电）结果报表作业号：3计算日期：2017/05/05时间：10:48:14单位：kAkVMWMvar母线名有功发电无功发电有功负荷无功负荷发电 1136.741718.011720 0发电21635.242520

12、 0发电3130-26.0810 0负荷功率:全网母线（负荷）结果报表作业号：3计算日期：2017/05/05时间：10:48:14单位：kAkVMWMvar母线名有功发电无功发电有功负荷无功负荷STNA-2300012550STNB-2300015030STNC-2300015035网络损耗:电力公司全网线损理论计算结果汇总表（日）供电量（万KWh万KVarh）线损电量（万KWh）有功无功线路变压器其它小计线损分类铜损铁损全网合计913.0261-21.2837113.022900 013.0229一次网损220KV913.0253-21.283713.022900013.0229线损率（）

13、占总线损电量百其中线路变压器其它小计线路变压器铜损铁损铜损铁损1.426350001.426351001000 01.426350001.426351001000 0采用牛顿拉夫逊和 PQ解耦控制对常规运行方式进行潮流求解的结果:全网母线（发电、负荷）结果报表全网母线（发电、负荷）结果报表作业号：1计算日期：2017/05/05时间：12:06:49作业号：4计算日期：2017/05/05时间：12:06:48单位：kAkVMWMvar单位：kAkVMWMvar母线名电压幅值电压相角母线名电压幅值电压相角GEN1-230235.93133-2.2168GEN1-230235.93088-2.2

14、168GEN2-230235.926963.7197GEN2-230235.926553.7197GEN3-230237.441181.9667GEN3-230237.440931.9667STNA-230228.9951-3.9888STNA-230228.99422-3.9888STNB-230232.9105-3.6874STNB-230232.90964-3.6874STNC-230233.6530.7275STNC-230233.652450.7275发电117.160发电117.160发电218.459.28发电218.459.28发电314.1454.6648发电314.1454

15、.6647采用牛顿拉夫逊和 PQ解耦控制对规划运行方式进行潮流求解的结果:全网母线（发电、负荷）结果报表全网母线（发电、负荷）结果报表作业号：2计算日期：2017/05/05时间：10:0 8:14作业号：5计算日期：2017/05/05时间：11:25:03单位：kAkVMWMvar单位：kAkVMWMvar母线名电压幅值电压相角母线名电压幅值电压相角GEN1-230237.19365-2.6912GEN1-230237.19429-2.6911GEN2-230236.536112.561GEN2-230236.53662.5611GEN3-230239.035140.3225GEN3-23

16、0239.035380.3226STNA-230230.21362-4.6656STNA-230230.21472-4.6655STNB-230235.93981-4.7823STNB-230235.94101-4.7823STNC-230234.68465-0.6174STNC-230234.68532-0.6173发电117.160发电117.160发电218.458.107发电218.458.1071发电314.1453.4705发电314.1453.4706牛顿-拉夫逊法计算潮流迭代过程：首先输入网络的原始数据以及各节点的给定值并形 成节点导纳矩阵。输入节点电压初值，置迭代计数k=0.

17、然后开始进入牛顿-拉夫逊法的迭代过程。在进行第k+1次迭代时，其步骤如下：（1）按上一次迭代算出的节点电压值计算各类 节点的不平衡量；（2 ）按条件校验收敛，如果收敛，迭代到此结束，转入计算各线路潮流和 平衡节点的功率，并打印输出计算结果。不收敛则继续计算；（3）计算雅可比矩阵的各元素；（4）解修正方程解节点电压的修正量；（5）修正各节点电压；（6）迭代计数加一，返回第一步继续迭代过程。PQ分解法计算潮流迭代过程：首先输入网络的原始数据以及各节点的给定值并形成节 点导纳矩阵。根据导纳矩阵形成矩阵B'和B''并进行三角变换，输入节点电压和相角初值，置迭代计数 k=0.然后

18、开始进入迭代过程。在进行第k+1次迭代时，其步骤如下：（1）按上一次迭代算出的节点电压值和相角计算各类节点的不平衡量；（2）按条件校验收敛，如果收敛，迭代到此结束， 转入计算各线路潮流和平衡节点的功率，并打印输出计算结果。不收敛则继续计算；（4）解修正方程解节点电压和相角的修正量；（5）修正各节点电压和相角；（6）迭代计数加一，返回第一步继续迭代过程。PQ分解法是极坐标形式牛顿-拉夫逊法潮流计算的一种简化算法。根据以上的计算结果可以看出两种方法结果极为接近，因为收敛条件一样，因此拥有一样的精确度。PQ分解法迭代过程中，修正方程不变，为常系数矩阵且稀疏，而牛顿-拉夫逊法迭代过程中，要不断修改雅可

19、比矩阵，故计算量大。但是牛顿-拉夫逊法的收敛性更好，且适用围更广。常规运行方式下，忽略导线电阻，由P= -EUsin 可以求出X。由此将潮流作业1计算 结果代入求得 GEN2-230和STNC-230支路等效阻抗为 37.6494欧，GEN2-230和STNA-230支 路等效阻抗为 85.9696欧。将潮流作业 2计算结果代入求得 GEN2-230和STNC-230支路等 效阻抗为37.8767欧，GEN2-230和STNA-230支路等效阻抗为 86.0216欧.在两种运行方式 下计算阻抗大致一致。短路计算部分：本次短路计算实验的主要容是对电力系统不同位置发生不同类型的故障进行分析。利用P

20、SASRS行短路计算需要的数据有网络结构和基本参数，如果短路计算是基于潮流，还需要 潮流计算的结果。短路计算是基于潮流计算的结果进行的，潮流计算时短路计算的基础。各短路计算结果：短路电流简表结果报告短路作业号：1短路作业描述：基于潮流作业1的全网三相短路电流计算短路计算日期：2017/05/05时间:15:32:56故障类型：ABC母线名GEN1-230短路电流(p.u.)短路容量(MVA)三相容量容量比()13.2491324.9300STNA-230GEN2-230STNC-230GEN3-230STNB-230发电1 发电2 发电38.977897.70011.051104.96008.

21、97897.05009.848984.79008.438843.80020.8622086.160012.6651266.48009.869986.8900短路电流简表结果报告短路作业号：2短路作业描述：逐个对区域1内各母线，按单相接地短路方式短路计算日期：2017/05/05时间:15:57:05故障类型：A,G母线名短路电流(p.u.)短路容量(MVA)单相容量容量比(%)GEN2-230STNC-230GEN3-230发电2发电313.9171391.75008.696869.60012.7671276.670000000000短路电流简表结果报告短路作业号：3短路作业描述：基于潮流作业

22、1的短路计算：在线路1上距离1测50泌发生A阴相短路短路计算日期：2017/05/05时间:15:57:12故障类型：AB母线名短路电流(p.u.)短路容量(MVA)STNA-2309.196919.56短路作业4,因为在线路6靠近STNB-230母线侧单相短路接地同时三相开关跳，相当 于三相断线，短路点及其相连支路的正序和零序电流都为0。戴维南等值阻抗结果报告短路作业号：5短路计算日期：2017/05/05时间:16:01:32单位：幅值(p.u.)角度(deg.)故障类型：AB,G母线名正序阻抗幅值正序阻抗相角GEN1-2300.082788.04STNA-2300.122985.56GE

23、N2-2300.098287.69STNC-2300.122286.5GEN3-2300.109986.83STNB-2300.130184.01发电10.051489.17发电20.083588.83发电30.10788.14短路作业6、7、8、9、10都是以STC-230母线为故障点，基于不同作业1、2、3、4、5的短路计算结果：母线电压结果报告短路作业号：6短路计算日期：2017/05/05时间:16:51:32单位：幅值（p.u.）角度（deg.）故障母线：STNC-230母线名正序电压幅值正序电压相角负序电压幅值负序电压相角零序电压幅值零序电压相角000000短路点及其支路结果报表短

24、路作业号：6短路计算日期：2017/05/05 时间:16:51:32单位： 电流幅值（p.u.）短路容量（MVA）阻抗幅值（p.u.） 角度（deg.）故障类型：ABC三相短路故障母线IK1IK0STNC-2308.97050相连母线支路号IK1IK0GEN2-2303GEN3-23045.084803.89230母线电压结果报告短路作业号：7短路计算日期：2017/05/05时间:17:00:32单位：幅值（p.u.）角度（deg.）故障母线：STNC-230母线名正序电压幅值正序电压相角负序电压幅值负序电压相角零序电压幅值零序电压相角STNC-2300.69174.260.2422182

25、.150.4498185.4短路点及其支路结果报表短路作业号：7短路计算日期：2017/05/05 时间:17:00:32单位： 电流幅值（p.u.）短路容量（MVA）阻抗幅值（p.u.） 角度（deg.）故障类型：A相短路接地故障母线IK1IK0STNC-2302.89872.8987相连母线支路号IK1IK0GEN2-2303GEN3-23041.81341.64071.42631.258母线电压结果报告短路作业号：8短路计算日期：2017/05/06时间:15:29:31单位：幅值（p.u.）角度（deg.）故障母线：STNC-230母线名正序电压幅值正序电压相角负序电压幅值负序电压相角

26、零序电压幅值零序电压相角0.43265.840.4326245.8400短路点及其支路结果报表短路作业号：8短路计算日期：2017/05/06 时间:15:29:31单位： 电流幅值（p.u.）短路容量（MVA）阻抗幅值（p.u.） 角度（deg.）故障类型：AB两相短路故障母线IK1IK0STNC-2305.17710相连母线支路号IK1IK0GEN2-2303GEN3-23043.024202.35160母线电压结果报告短路作业号：9短路计算日期：2017/05/06时间:15:43:31单位：幅值（p.u.）角度（deg.）故障母线：T Start: 0.000GEN2-230 GEN2-230故障方式I侧母线 J侧母线 编号 % 新增母线A B C 短路接地断线接入时间（s） 退出时间（s）GEN2-230 STNC-23030Y N NYYN0.000001.00000GEN2-230 STNC-23030Y Y YNNY0.000001.000001母线名正序电压幅值正序电压相角负序电压幅值负序电压相角零序电压幅值零序电压相角STNC-2300.58245.650.3261184.510