胡千佳电力系统稳态课程设计xiugai

1、课程设计(论文) 题 目 名 称 潮流计算课程设计 课 程 名 称 电力系统稳态分析 学 生 姓 名 万仕尧 学 号 1041201123 系 、专 业 电气工程系 10级电力二班 指 导 教 师 黄肇 袁旭龙 2013年 1月5 日邵阳学院课程设计（论文）任务书年级专业10电气工程及其自动化学生姓名万仕尧学 号1041201123题目名称潮流计算课程设计设计时间2012.12.21-2013.1.5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.掌握电力系统潮流计算的基本原理； 2.掌握并能熟练运用PSCAD仿真软件； 3.采用PSC

2、AD软件，做出系统接线图的潮流计算仿真结果。二、 已知技术参数和条件将发电机G1设为系统的平衡节点，设置电压幅值为1.04pu,电压参数相角为0°；将G2和G3设为PV节点，分别设置有功出力为1.63pu和0.85pu，设置电压幅值都为1.025pu。网络各元件参数的标幺值如表1所示，收敛系数。试求：计算各母线上的潮流分布。图1 简单电力系统三、 任务和要求1. 按学校规定的格式编写设计论文。2. 论文主要内容有：课题名称。设计任务和要求。PSCAD的应用以及仿真结果。收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。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

3、1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。四、参考资料何仰赞 主编.电力系统分析. 高教出版社出版.第三版.2002年刘明波 主编.大电网最优潮流计算.科学出版社出版.第一版.2010年 陈珩 主编.电力系统稳态分析.中国电力出版社.第三版.2007年韩祯祥 主编.电力系统分析.浙江大学出版社.第三版.2005年五、进度安排 2012年12月12日：下达课程设计的计划书，任务书，设计题目及分组情况 2012年12月22日-26日：学生熟悉PSCAD软件和建模 2012年12月27日-30日：上机调试程序，建立系统接线图的仿真模型和得出仿真结果 2013年1月1日-3日：写出报告（A4打印稿）和P

4、PT报告（用于答辩） 2013年1月5日：组织学生答辩六、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 万仕尧 学 号 1041201123 系 电气工程系 专业班级 10电力二班 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、学生自我总结这次的课程设计使我把电力系统课本的理论知识用在实践中，实现了理论和实践相结合，从中更懂得理论是实践的基础，实践又能检验理论的正确性，让我受益非浅，对我以后工作中遇到问题或者继续学习将会产生巨大的帮助和影响，我们

5、很好的发挥了团队协作能力，我们组十名同学都积极的参与到了其中，大家协同解决了很多难题。特别是对于pscad软件的安装，我们都是首次接触这款软件，在进行软件的安装时就遇到了难题，还好大家一起努力将其很好的解决了。 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 录摘要I1 绪论11.1 潮流计算以及变量的概述31.3 课程设计

6、题目42 方案52.1系统流程图52.2 电气主接线图53 系统调试与仿真73.1 PSCAD简介73.2 PSCAD仿真图8总结10参考文献11摘 要 本次设计的是一个WSCC3G九节点系统潮流计算，潮流计算是电力系统最基本最常用的计算。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的电压，各元件流过的功率，整个系统的功率损耗。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计算，生产运行，调度管理及科学计算中都有着广泛的应用。电力系统稳态分析包括潮流分析和静态安全分析。本次设计主要是利用PSCAD软件设计出接线图，然后设计

7、系统各元件的参数进行仿真。本次潮流计算课程设计是用PSCAD软件仿真。可以直观的看出电力系统运行时的潮流分布，关键词：潮流计算；稳态分析；PSCAD1 绪论1.1电力系统潮流计算以及变量的概述在电力系统的正常运行中，随着用电负荷的变化和系统运行方式的改变，网络中的损耗也将发生变化。要严格保证所有的用户在任何时刻都有额定的电压是不可能的，因此系统运行中个节点出现电压的偏移是不可避免的。为了保证电力系统的稳定运行，要进行潮流调节。广义的潮流计算给定的变量可以是四个变量中的任意组合，共有十五种节点类型，此外四个变量都不给定也是一种节点，故可能是十六种类型，为了适应联络线功率给定的要求，广义潮流还考虑

8、将线路的有功功率给定及五功功率的给定作为潮流平衡方程式。本次课程设计主要应用拉牛顿拉夫逊潮流计算。变量的分类：扰动变量：负荷消耗的有功、无功功率、控制变量：电源发出的有功、无功功率、状态变量：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的因变量。为了保证系统的正常运行必须满足以下的约束条件： ；<< 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

9、、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。担任调整系统频率任务的发电厂母线往往被选作为平衡节点。为保证电力系统的稳定运行，对电压

10、实现如下的管理和控制：1.为了保证电力系统静态与暂态的稳定运行以及变压器带负荷调压分接头的运行范围和厂用电，系统的运行电压必须大于某一最低值。2.在正常运行时，必须具有规定的无功功率储备，以保证事故后系统最低电压大于规定的最低值，防止出现电压崩溃事故和同步稳定性破坏。3.保持系统电压低于规定的最大数值，以适应电力设备的绝缘水平和避免变压器过饱和，并向用户提供合理的最高水平电压。4.在上述制约条件下，尽可能减少网络的有功功率损耗，以取得经济效益。电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡。系统中各种无功电源的无功功率输出应满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的要求，否则电压就回偏离额定值

11、。所以在必要的时候要对无功功率进行调节。为了实现超高压电网的电压控制，需要在网络中的适当地点装设一定数量的无功补偿设备。这些无功补偿设备的容量，运行性能和装设地点，必须满足和适应电网控制的要求。1.2 潮流计算简介 潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，指在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值

12、和相角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。在电力系统运行和规划中，都需要研究电力系统稳定运行情况，确定电力系统的稳态运行状态。给定电力系统的网络结构、参数和决定电力系统运行状况的边界条件，确定电力系统运行的方法之一是朝流计算。从数学上说,朝流计算是要求解一组有潮流方程描述的非线性方程组。电力系统潮流计算是电力系统分析中最重要最基本的计算，是电力运行、规划以及安全性、可靠性分析和优化的基础，也是各种电磁暂态和机电暂态分析的基础和出发点。 电力系统潮流计算是电力系统最基本的计算，也是最重要的计算。所谓潮流计算，就是已知电网的接线方式与参数及运行条件，计算电力系统稳态运行各母线电压、个支路电流

13、与功率及网损。对于正在运行的电力系统，通过潮流计算可以判断电网母线电压、支路电流和功率是否越限，如果有越限，就应采取措施，调整运行方式。对于正在规划的电力系统，通过潮流计算，可以为选择电网供电方案和电气设备提供依据。潮流计算还可以为继电保护和自动装置定整计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。 此外，在进行电力系统稳态及暂态稳定计算时，要利用潮流计算的结果作为其计算的基础；一些故障分析以及优化计算也需要有相应的潮流计算作配合；潮流计算往往成为上述计算程序的一个重要组成部分。以上这些，主要是在系统规划设计及运行方式安排中的应用，属于离线计算范畴。 随着现代化的调度中心的建立，为了对电力系

14、统进行实时安全监控，需要根据实时数据库所提供的信息。1.3 课程设计题目简单电力系统图如图1.1所示,将发电机G1设为系统的平衡节点，设置电压幅值为1.04pu,电压参数相角为0°；将G2和G3设为PV节点，分别设置有功出力为1.63pu和0.85pu，设置电压幅值都为1.025pu。网络各元件参数的标幺值如表1所示，收敛系数。试求：计算各母线上的潮流分布。图1.1 简单电力系统2方案设计2.1 系统流程图用/ 进行仿真的主要流程图如图2.1所示: 图2.1 PSCAD仿真流程2.2 电气主接线图电力系统潮流计算是电力系统最基本的计算，也是最重要的计算。所谓潮流计算，就是已知电网的接

15、线方式与参数及运行条件，计算电力系统稳态运行各母线电压、个支路电流与功率及网损。对于正在运行的电力系统，通过潮流计算可以判断电网母线电压、支路电流和功率是否越限，如果有越限，就应采取措施，调整运行方式。对于正在规划的电力系统，通过潮流计算，可以为选择电网供电方案和电气设备提供依据。潮流计算还可以为继电保护和自动装置定整计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。 根据课程的学习，画出主电气图如图2.2所示：图2.2 电气主接线图3 系统调试与仿真3.1 PSCAD 简介是一种有效的用户图形界面,能够显著地提高电力系统电磁瞬时模拟研究的效率。 利用PSCAD 家族的软件工具,使得电力系统工程

16、师能够充分利用现代微机工作站的资源, 更为有效地使用马尼托巴高压直流研究中心的 瞬时模拟软件。该族软件还可作为该中心的实时数字模拟器的用户界面。 由下述软件模块构成: 档管理系统、建模(DRAFT)模块 、架空线(T-LINE)和电缆(CABLE)模块 、运行(RUN TIME)模块 、单曲线绘图(UNIPLOT)和多曲线绘图(MULTIPLOT)模块 PSCAD 编写使其适合在基于UNIX操作系统并具有X 窗口环境的微机工作站上运行。PSCAD 具备自己的软件支持因而不需要用户再安装其他支持软件。 建议使用的系统至少应具备16MB的内部RAM。 安装的PSCAD 软件需占用不到10MB的磁盘

17、存储空间。软件同时支持单色和彩色监视器。如果要运行EMTDC 模拟软件, 用户应提供FORTRAN 77(F77) 编译器。硬拷贝输出采用PS格式。建模模块中的图形可通过接受HP-GL 命令的绘图仪输出。 PSCAD代表电力系统计算机辅助设计，PSCAD的开发成功，使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分可视化成为可能，而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端。可模拟任意大小的交直流系统。PSCAD V1 1988年首先在阿波罗工作站上使用，然后大约在1995年PSCAD V2开始应用。PSCAD V3以PC Windows作为平台，在1999年面世。目前最新版本的是

18、PSCAD V。 用户可以通过调用随EMTDC 主程序一起提供的库程序模块或利用用户自己开发的元部件模型有效地组装任何可以想象出的电力系统模型和结构。EMTDC 的威力之一是可以较为简单地模拟复杂电力系统, 包括直流输电系统和其相关的控制系统。采用 PSCAD 进行的典型模拟研究包括： 一般的交流电力系统电磁暂态研究， 直流输电结构和控制， FACTS(灵活交流输电系统)元部件模型， 由于故障、断路器操作或雷电冲击引起的电力系统的过电压研究， 绝缘配合研究 ，谐波相互影响研究 ，静止补偿器研究， 非线性控制系统研究， 变压器饱和研究, 如铁磁振荡和铁芯饱和不稳定性研究 ，同步发电机和感应电动机的扭矩效应和自励磁研究，陡前波分析， 研究当一台多轴系发电机与串补线路或电力电子设备相互作用时的次同步谐振现象， 向孤立负荷送电。 3.2 PSCAD仿真波形图输出显示图如图3.1所示: 图3.1 输出显示图节点4处的仿真波形图如图3.2所示: 图3.2 节点4处的仿真波形图节点2处的仿真波