电力系统基于pscad的潮流计算程设计正文

③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。2.2潮流计算的意义及其发展电力系统潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。潮流计算的目标是求取电力系统在给定运行状态的计算，即节点电压和功率分布，用以检查系统各元件是否过负荷。各点电压是否满足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率损耗等。对现有的电力系统的运行和扩建，对新的电力系统进行规划设计以及对电力系统进行静态和稳态分析都是以潮流计算为基础。潮流计算结果可用如电力系统稳态研究，安全估计或最优潮流等对潮流计算的模型和方法有直接影响。实际电力系统的潮流技术那主要采用牛顿—拉夫逊法。运行方式管理中，潮流是确定电网运行方式的基本出发点；在规划领域，需要进行潮流分析验证规划方案的合理性；在实时运行环境，调度员潮流提供了多个在预想操作情况下电网的潮流分布以及校验运行可靠性。在电力系统调度运行的多个领域问题是研究电力系统稳态问题的基础和前提。在用数字见算计算机解电力系统潮流问题的开始阶段，普遍采取以节点导纳矩阵为基础的逐次代入法。这个方法的原理比较简单，要求的数字计算机内存量比较差下，适应50年代电子计算机制造水平和当时电力系统理论水平，但它的收敛性较差，当系统规模变大时，迭代次数急剧上升，在计算中往往出现迭代不收敛的情况。这就迫使电力系统的计算人员转向以阻抗矩阵为基础的逐次代入法。阻抗法改善了系统潮流计算问题的收敛性，解决了导纳无法求解的一些系统的潮流计算，在60年代获得了广泛的应用，阻抗法德主要缺点是占用计算机内存大，每次迭代的计算量大。当系统不断扩大时，这些缺点就更加突出，为了克服这些缺点，60年代中期发展了以阻抗矩阵为基础的分块阻抗法。这个方法把一个大系统分割为几个小的地区系统，在计算机内只需要存储各个地区系统的阻抗矩阵及它们之间联络的阻抗，这样不仅大幅度的节省了内存容量，同时也提高了计算速度。克服阻抗法缺点是另一个途径是采用牛顿-拉夫逊法。这是数学中解决非线性方程式的典型方法，有较好的收敛性。在解决电力系统潮流计算问题时，是以导纳矩阵为基础的，因此，只要我们能在迭代过程中尽可能保持方程式系数矩阵的稀疏性，就可以大大提高牛顿法潮流程序的效率。自从60年代中期，牛顿法中利用了最佳顺序消去法以后，牛顿法在收敛性。内存要求。速度方面都超过了阻抗法，成为了60年代末期以后广泛采用的优秀方法。2.3课程设计题目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：G1：247.5MVA，16.5kV，功率因数为1，水轮机组（Salient-Pole）。G2：192MVA，18kV，功率因数为0.85，汽轮机组（Round-Rotor）。G3：128MVA，13.8kV，功率因数为0.85，汽轮机组（Round-Rotor）。变压器参数：发电机和变压器容量应输入100MVA。T1：16.5/230kV，XT=0.0576；T2：18/230kV，XT=0.0625；T3：13.8/230kV，XT=0.0586线路参数：Line1：Z=0.01+j0.085，B/2=j0.088；Line2：Z=0.032+j0.161，B/2=j0.153；Line3：Z=0.017+j0.092，B/2=j0.079；Line4：Z=0.039+j0.17，B/2=j0.179；Line5：Z=0.0085+j0.072，B/2=j0.0745；Line6：Z=0.0119+j0.1008，B/2=j0.1045；负荷参数：LumpA：125+j50MVALumpB：90+j30MVALumpC：100+j35MVA在图2.1所示的简单电力系统接线图中，将发电机G1设为系统的平衡节点（Slack），设置电压幅值为1.04pu，电压参考相角为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。收敛系数0.00001。电路图如图所示。图2.1WSCC三机九节点系统3PSCAD仿真软件简介PSCAD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EMTDC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(RTDS)的用户界面。PSCAD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(RUNTIME)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FORTRAN77(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。PSCADV11988年首先在阿波罗工作站上使用，然后大约在1995年PSCADV2开始应用。PSCADV3以PCWindows作为平台，在1999年面世。目前最新版本的是PSCADV4.2.1。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。所以PSCAD是电力专业十分有用的仿真软件，我们组的课题系统节点较多，传统的手工计算显然不切实际，于是利用PSCAD仿真运行出结果就成了本次课程设计最为关键的一个环节。4课程设计的系统仿真总图与仿真波形图4.1系统仿真图系统PSCAD仿真总接线图如下图4.1所示。图4.1系统仿真图4.2输出端显示图输出端显示如图4.2所示，点击最右边放大图标可以查看各节点参数分布情况。图4.2输出端显示图4.3仿真波形图下面几张图分别为母线5上的有功功率分布（图4.3和图4.4），母线6上的无功功率分布（图4.5和图4.6）。图4.3母线5上有功功率分布图4.4母线上5上有功功率分布图4.5母线上6上无功功率分布图4.6母线上6上无功功率分布总结潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，它的任务是对给定的运行条件确定系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及其相角）、网络中的功率分布及功率损耗等。潮流计算的已知条件通常是电源点的电压和负荷点的功率，待求的是电源点以外的各节点电压和功率分布。可以采用逐步逼近的方法，将每一轮的计算分两个步骤进行：第一步，从负荷点开始，逆着功率传送的方向，计算各支路的功率损耗和功率分布；第二步，从电源点开始，顺着功率传送的方向，计算各支路的电压降落（或电压损耗）。通过这次的课程设计，我重新温习了之前课本的相关内容，对课本上的知识有了更深层次的理解与掌握，同时进一步感受到了理论知识在工程实践中的重要性。刚接触到课设题目时，把问题想的太复杂，只有一个模糊的方向。后来与同学进行了多次讨论与推敲，直至最后才把问题解决。总之，这次的课程设计是很有意义的，让我更加地体会到“实践出真知”的这个道理。参考文献[1]何仰赞，温增银.电力系统分析[上册].武汉：华中科技大学出版社2006.8[2]何仰赞，温增银.电力系统分析[下册].武汉：华中科技大学出版社2006.8[3]何仰赞，温增银.电力系统分析题解.武汉：华中科技大学出版社2006.11[4]电气工程设计手册[5]孟祥萍.《电力系统分析》．高等教育出版社.2004致谢经过两个多星期的忙碌的学习研究，课程设计已接近尾声，作为一个课程设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方。如果没有老师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。在这里首先要感谢黄肇指导老师。平时工作繁多，但在我做课程设计的每个阶段，从资料的收集，开