燕山大学电力系统课程设计3说明书.docx
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燕山大学电力系统课程设计3说明书
燕山大学
课程设计说明书
题目：
电力系统潮流、短路计算
和暂态稳定分析（三）
学院（系）：
电气工程学院
年级专业：
10级电力3班
学号：
学生姓名
指导教师：
董杰董海燕
教师职称：
讲师讲师
燕山大学课程设计（论文）任务书
课程名称：
《电力系统分析》
院（系）：
电气工程学院指导教师：
董杰董海燕
学号
学生姓名
（专业）班级
电力3班
设计题目
电力系统潮流、短路计算和暂态稳定性分析（三）
设
计
技
术
参
数
设
计
要
求
设计的供电网络应保证当系统中任一条线路发生故障时，各负荷均不断电。
运用PowerWorld软件计算出系统潮流分布和各母线短路时不同短路类型情况下的短路电流，并进行暂态稳定性分析。
计算容许误差为-510。
最后将最终结果列表在报告中
参
考
资
料
夏道止，《电力系统分析》，中国电力出报社2004年
陈珩，《电力系统稳态分析》，中国电力出版社1995年
李光琦，《电力系统暂态分析》，中国电力出版社1995年
周次
第一周
应
完
成
内
容
设计系统的接线形式，选择线路参数。
对设计的电网结构进行静态安全分析，判断系统运行的薄弱环节。
计算系统潮流分布，分析网络损耗。
计算某一母线和线路不同短路类型情况下的短路电流，对比分析不同类型短路情况下对母线电压、线路电流和发电机的影响。
进行暂态稳定性分析，确定系统在较严重事故情况下的临界切除故障时间，撰写课程设计报告、答辩。
指导教师签字
基层教学单位主任签字
第1章设计说明…………………………………………………………………………3
1.1设计技术参数……………………………………………………………………3
1.2设计要求…………………………………………………………………………4
第2章设计原理及分析…………………………………………………………………5
2.1设计原理…………………………………………………………………………5
2.2应用powerworld设计的原理图………………………………………………5
第3章静态安全分析…………………………………………………………………7
第4章系统潮流分布及网络损耗………………………………………………………8
4.1节点状态和支路参数……………………………………………………………8
4.2网络损耗…………………………………………………………………………9
第5章短路分析及短路电流……………………………………………………………10
5.1单相接地…………………………………………………………………………10
5.2相间短路…………………………………………………………………………11
5.3三相对称…………………………………………………………………………12
5.4两相接地…………………………………………………………………………13
5.5不同短路类型对比分析…………………………………………………………14
第6章暂态稳定性分析…………………………………………………………………14
6.1系统接入故障后稳定性分析……………………………………………………14
6.2临界切除故障时间………………………………………………………………27
6.3不稳定状态………………………………………………………………………32
第7章心得体会…………………………………………………………………………36
参考文献…………………………………………………………………………………38
附：
燕山大学课程设计评审意见表
设计题目：
电力系统潮流、短路计算和暂态稳定性分析（三）
第1章设计说明
1.1设计技术参数
SN/MVA
Xd
H/s
D
G1
150
0.25
9.36
10
G2
80
0.17
5.24
3.8
G3
100
0.19
7.33
4.5
导线型号
r1（Ω/km）
x1（Ω/km）
b1*10-6（s/km）
LGJ-70
0.45
0.44
2.58
LGJ-120
0.27
0.423
2.6
LGJ-150
0.21
0.416
2.74
LGJ-600
0.052
0.415
2.72
1.2设计要求
1、设计的供电网络应保证当系统中任一条线路发生故障时，各负荷均不断电。
2、运用PowerWorld软件计算出系统潮流分布和各母线短路时不同短路类型情况下的短路电流，并进行暂态稳定性分析。
3、设计系统的接线形式，选择线路参数。
对设计的电网结构进行静态安全分析，判断系统运行的薄弱环节。
计算系统潮流分布，分析网络损耗。
计算某一母线和线路不同短路类型情况下的短路电流，对比分析不同类型短路情况下对母线电压、线路电流和发电机的影响。
进行暂态稳定性分析，确定系统在较严重事故情况下的临界切除故障时间
4、计算容许误差为-510。
最后将最终结果列表在报告中
第2章设计原理及分析
2.1设计原理
根据设计要求，需保证任意一条线路出现故障时，每个负荷均不断电，因此设计采用环网结构，根据各负荷的功率分布，让发电机自动调整对负荷提供有功和无功功率。
其中，有一个发电机处于平衡节点，对整个电网的功率进行平衡。
在满足负荷要求下选择合适的位置进行两个负荷以及发电机的插入点。
考虑能满足负荷以及线路尽量短的原则，通过对电路的静态安全分析来对插入点进行修正，以保证所在插入点位最优方案，并对传输功率小的电路用细导线传输，同时在某一条线路出现故障时，其他线路及负荷仍能正常工作。
（7-2线路为LGJ-70其余为LGJ-120）
2.2应用powerworld软件设计的原理图
第3章静态安全分析
安全分析，是用预想事故的分析方法来预知系统是否存在安全隐患，以便及早采取相应的措施防止系统发生大的事故。
静态安全分析可判断发生预想事故后系统是否会过负荷或电压越限。
运用powerworld软件静态安全分析功能，插入事故：
单个线路或变压器事故（共10个）后，开始运行，得到如下结果，见表1
ContingencyRecords
标签
跳过
已处理
已求解
越限
最大支路越限%
最低电压
T_000011-000022C1
NO
YES
YES
0
L_000022-000055C1
NO
YES
YES
1
0.826
L_000022-000066C1
NO
YES
YES
2
0.85
L_000022-000077C1
NO
YES
YES
0
T_000033-000044C1
NO
YES
YES
0
L_000055-000044C1
NO
YES
YES
0
L_000066-000044C1
NO
YES
YES
0
L_000044-000088C1
NO
YES
YES
0
L_000077-000099C1
NO
YES
YES
0
L_000099-000088C1
NO
YES
YES
0
表1静态安全分析结果
由静态安全分析可知线路2-5为薄弱环节，当发生短路故障时，母线5的电压会降到最低电压以下，与没发生故障时相比电压偏差最大。
第4章系统潮流分布及网络损耗
4.1节点状态和支路参数
运用powerworld软件运行实例，查看实例信息等到如下表的节点状态和支路参数，见表2，表3
BusRecords
编号
基准电压
标幺电压
实际电压
相角（度）
有功负荷
无功负荷
发电机有功
发电机无功
1
110
1
110
0
59.67
4.25
2
110
0.9994
109.934
-0.51
8
1
3
110
0.98701
108.571
-1.36
30
5
4
110
0.98553
108.409
-1.89
18
3
5
110
0.96597
106.257
-3.08
35
5
6
110
0.97298
107.028
-2.63
40
5
7
110
1.0018
110.198
-0.41
20
3
8
110
1.00542
110.596
-0.37
15
2
9
110
1.04396
114.836
2.58
50
3
表3节点状态
LineRecords
首端节点编号
末端节点编号
回路
状态
是否变压器
R
X
B
极限AMVA
1
2
1
Closed
Yes
0
0.015
0
100
2
5
1
Closed
No
0.1115
0.1748
0.016
100
2
6
1
Closed
No
0.0892
0.1398
0.013
100
2
7
1
Closed
No
0.1115
0.1091
0.009
100
3
4
1
Closed
Yes
0
0.03
0
100
5
4
1
Closed
No
0.1559
0.2446
0.022
100
6
4
1
Closed
No
0.0669
0.1049
0.009
100
4
8
1
Closed
No
0.1559
0.2446
0.022
100
7
9
1
Closed
No
0.167
0.262
0.024
100
9
8
1
Closed
No
0.1337
0.2097
0.019
100
表3支路参数
4.2网络损耗
计算后，得到网络损耗如表4
LineRecords
首端节点编号
末端节点编号
回路
状态
是否变压器
有功首端节点
无功首端节点
视在功率首端节点
视在功率极限
%视在功率极限（最大值）
有功损耗
无功损耗
1
2
1
Closed
Yes
60.8
5
61
100
61
0.83
1
2
5
1
Closed
No
26.6
2
26.7
100
26.7
0.82
-0.18
2
6
1
Closed
No
27.2
1.6
27.2
100
27.2
0.68
-0.12
2
7
1
Closed
No
-1.8
-0.6
1.9
100
1.9
0
-0.91
3
4
1
Closed
Yes
30
5
30.4
100
30.4
0.22
0.04
5
4
1
Closed
No
-9.2
-2.8
9.6
100
9.6
0.15
-1.79
6
4
1
Closed
No
-14
-3.3
13.9
100
13.9
0.14
-0.66
4
8
1
Closed
No
-11
-1.6
11.3
100
11.4
0.21
-1.79
7
9
1
Closed
No
-22
-2.7
22
100
22.7
0.82
-1.11
9
8
1
Closed
No
27.4
1.4
27.4
100
27.4
0.95
-0.44
表4网络损耗
第5章短路分析及短路电流
5.1单相接地
节点1单相接地短路
首端
末端
回路
是否变压器
相电流A首端节点
相电流B首端节点
相电流C首端节点
相电流A末端节点
相电流B末端节点
相电流C末端节点
1
2
1
Yes
1.41475
0.63518
0.45859
1.41475
0.63518
0.45859
2
5
1
No
0.32872
0.2675
0.21726
0.32769
0.26451
0.22307
2
6
1
No
0.56513
0.27927
0.22239
0.56408
0.27723
0.22607
2
7
1
No
0.56217
0.0217
0.051
0.56156
0.01309
0.0458
3
4
1
Yes
0.83454
0.26902
0.26667
0.83454
0.26902
0.26667
5
4
1
No
0.36267
0.07575
0.09913
0.35944
0.0806
0.08575
6
4
1
No
0.61659
0.10756
0.14391
0.61503
0.10937
0.1381
4
8
1
No
0.19805
0.09485
0.12074
0.19423
0.09455
0.11379
7
9
1
No
0.61231
0.17638
0.22101
0.60744
0.17891
0.21099
9
8
1
No
0.25916
0.2362
0.24139
0.26223
0.23459
0.24708
线路1-2单相接地短路
首端
末端
回路
是否变压器
相电流A首端节点
相电流B首端节点
相电流C首端节点
相电流A末端节点
相电流B末端节点
相电流C末端节点
1
2
1
Yes
1.41475
0.63518
0.45859
1.41475
0.63518
0.45859
2
5
1
No
0.32872
0.2675
0.21726
0.32769
0.26451
0.22307
2
6
1
No
0.56513
0.27927
0.22239
0.56408
0.27723
0.22607
2
7
1
No
0.56217
0.0217
0.051
0.56156
0.01309
0.0458
3
4
1
Yes
0.83454
0.26902
0.26667
0.83454
0.26902
0.26667
5
4
1
No
0.36267
0.07575
0.09913
0.35944
0.0806
0.08575
6
4
1
No
0.61659
0.10756
0.14391
0.61503
0.10937
0.1381
4
8
1
No
0.19805
0.09485
0.12074
0.19423
0.09455
0.11379
7
9
1
No
0.61231
0.17638
0.22101
0.60744
0.17891
0.21099
9
8
1
No
0.25916
0.2362
0.24139
0.26223
0.23459
0.24708
节点1电压表格
编号
名称
相电压A
相电压B
相电压C
相角A
相角B
相角C
1
1
0
1.15474
0.95906
0
-121.42
128.88
2
2
0.02122
1.15669
0.95663
8.8
-121.88
128.49
3
3
0.28882
1.11115
0.8905
-12.11
-119.04
124.07
4
4
0.26901
1.11304
0.88538
-15.26
-119.44
123.68
5
5
0.11626
1.1225
0.89442
-22.39
-122.89
125.51
6
6
0.15728
1.12032
0.89349
-18.8
-121.81
125.06
7
7
0.14595
1.14766
0.93206
-14.84
-120.12
127.19
8
8
0.33998
1.12045
0.90106
-10.58
-117.4
124.04
9
9
0.41287
1.1418
0.93732
-5.19
-113.94
125.53
节点1发电机
编号节点
名称节点
相电流A
相电流B
相电流C
相角A
相角B
相角C
1
1
1.20117
0.63517
0.45859
-60.22
-109.86
108.05
3
3
0.83454
0.26902
0.26667
-65.96
-105.7
84.11
9
9
0.85225
0.41509
0.45184
-48.56
-108.13
104.98
5.2相间短路
节点1相间短路
首端
末端
回路
是否变压器
相电流A首端节点
相电流B首端节点
相电流C首端节点
相电流A末端节点
相电流B末端节点
相电流C末端节点
1
2
1
Yes
0.59816
1.16519
1.69411
0.59816
1.16519
1.69411
2
5
1
No
0.26627
0.2017
0.4453
0.26751
0.20535
0.44289
2
6
1
No
0.27064
0.42919
0.67907
0.27139
0.43129
0.67665
2
7
1
No
0.02024
0.56839
0.55647
0.0189
0.57036
0.55343
3
4
1
Yes
0.30814
0.88686
0.62465
0.30814
0.88686
0.62465
5
4
1
No
0.10001
0.37484
0.30038
0.09586
0.3759
0.29264
6
4
1
No
0.14433
0.63561
0.52286
0.14239
0.63601
0.5195
4
8
1
No
0.11502
0.22954
0.15582
0.11331
0.23121
0.14463
7
9
1
No
0.22024
0.66478
0.49971
0.21784
0.66621
0.48867
9
8
1
No
0.26199
0.3151
0.15142
0.26321
0.31505
0.16128
线路1-2相间短路
首端
末端
回路
是否变压器
相电流A首端节点
相电流B首端节点
相电流C首端节点
相电流A末端节点
相电流B末端节点
相电流C末端节点
1
2
1
Yes
0.59816
1.16519
1.69411
0.59816
1.16519
1.69411
2
5
1
No
0.26627
0.2017
0.4453
0.26751
0.20535
0.44289
2
6
1
No
0.27064
0.42919
0.67907
0.27139
0.43129
0.67665
2
7
1
No
0.02024
0.56839
0.55647
0.0189
0.57036
0.55343
3
4
1
Yes
0.30814
0.88686
0.62465
0.30814
0.88686
0.62465
5
4
1
No
0.10001
0.37484
0.30038
0.09586
0.3759
0.29264
6
4
1
No
0.14433
0.63561
0.52286
0.14239
0.63601
0.5195
4
8
1
No
0.11502
0.22954
0.15582
0.11331
0.23121
0.14463
7
9
1
No
0.22024
0.66478
0.49971
0.21784
0.66621
0.48867
9
8
1
No
0.26199
0.3151
0.15142
0.26321
0.31505
0.16128
节点1电压表格
编号
名称
相电压A
相电压B
相电压C
相角A
相角B
相角C
1
1
1
0.49999
0.49999
0
180
180
2
2
0.9994
0.49149
0.50867
-0.51
-178.24
177.29
3
3
0.98701
0.54603
0.51931
-1.36
-159.82
155.94
4
4
0.98553
0.54436
0.50474
-1.89
-162.61
157.26
5
5
0.96597
0.49471
0.48566
-3.08
-173.34
166.99
6
6
0.97298
0.50742
0.48959
-2.63
-170.25
164.53
7
7
1.0018
0.52339
0.50013
-0.41
-168.86
167.48
8
8
1.00542
0.57231
0.53577
-0.37
-156.37
153.88
9
9
1.04396
0.61416
0.57375
2.58
-149.96
153
节点1发电机
编号节点
名称节点
相电流A
相电流B
相电流C
相角A
相角B
相角C
1
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