电力系统仿真实习报告模板.docx

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电力系统仿真实习报告模板

电力系统全数字仿真实验报告

姓名：

班级：

学号：

实验一电力系统有功功率分布及分析

一、实验目的

首先通过本实验让学生认识及学会应用本仿真教学实验系统，学会对相关电力元件进行简单操作；学会观察电力系统的潮流分布状况，并记住某些元件（节点）的具体潮流值；本实验主要内容是让学生认识电力系统潮流中有功功率P的分布特点，通过实验操作了解影响有功功率P分布的因素。

二、实验原理

图1所示为一条线路的等值电路图。

假设

和

为线路ij的有功及无功潮流，两端节点电压分别为

和

，其它参数如图所示。

则有

假设

图1线路等值电路图

图1线路等值电路图

sin

cos

上式可以简化为

式中

是线路电抗。

三、实验步骤及数据记录

①在当前的九节点全网潮流图中，观察各线路有功功率P的方向和线路首末端电压相角

的差值方向；记录各节点电压幅值和相角数据。

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

U（幅值）

238.85

239.75

242.21

231.29

235.02

237.22

δ（相角）

0

2.7

2.14

-2.73

-2.03

0.3

2

选择1号发电机进行操作。

在窗口中选中1号发电机，按右键，在弹出的菜单中选择“功率调节”，在出现的对话窗中调节1号发电机有功功率P，依次调节功率，每次递增10MW，共操作十次，记录下每次操作后1号发电机有功功率P的值、各节点电压的幅值和电压相角值。

参照下表

发电机有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

108.60

U

238.25

238.11

240.1

230.27

233.85

235.30

δ

-0.10

2.52

1.86

-2.89

-2.22

0.04

发电机有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

111.75

U

237.64

236.46

237.98

229.23

232.66

233.38

δ

-0.20

2.34

1.58

-3.06

-2.42

-0.21

发电机有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

114.86

U

237.00

234.76

235.81

228.17

231.44

231.39

δ

-0.31

2.17

1.30

-3.22

-2.62

-0.46

发电机有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

117.94

U

236.38

233.07

233.65

227.12

230.24

229.43

δ

-0.41

1.99

1.02

-3.39

-2.81

-0.72

发电机有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

121.01

U

235.75

231.36

231.45

226.05

229.01

227.43

δ

-0.51

1.82

0.74

-3.55

-3.01

-0.97

发电机有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

124.02

U

235.44

230.49

230.34

225.51

228.40

226.41

δ

-0.60

1.61

0.41

-3.71

-3.20

-1.25

发电机有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

127.00

U

234.45

230.46

230.29

225.53

228.41

226.37

δ

-0.69

1.35

0.04

-3.85

-3.39

-1.56

发电机有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

131

U

235.46

230.39

230.19

225.53

228.39

226.28

δ

-0.81

1.01

-0.46

-4.05

-3.64

-1.96

发电机有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

134.67

U

235.44

230.29

230.05

225.51

228.35

226.16

δ

-0.92

0.70

-0.91

-4.23

-3.87

-2.34

发电机有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

138.12

U

235.42

230.17

229.90

225.47

228.29

226.01

δ

-1.03

0.41

-1.34

-4.39

-4.09

-2.69

3第②步实验完成后，重新点击“量测分析”、“状态估计”、“调度员潮流”重新返回基态潮流，或者点击“调度员潮流”窗口上菜单栏“调度操作”项，选择“清除操作”项，系统便返回初始基态潮流。

选择母线C上的负荷进行操作，在窗口中选中负荷，按右键，在弹出的菜单中选择“负荷功率调节”，在出现的对话窗中调节负荷有功功率P。

依次调节功率，每次递增10MW，共操作十次，记录下每次操作后负荷有功功率P的值、各节点电压的幅值和电压相角值。

负荷有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

100.01

U

238.85

239.75

242.21

231.29

235.02

237.22

δ

0

2.7

2.14

-2.73

-2.03

0.3

负荷有功P

母线名

BusA

BusB

BusC

Bus1

Bus2

Bus3

109.95

U

232.03

235.89

238.24

239.31

240.67

243.61

δ

-3.09

-2.35

-0.62

-0.19

1.92

1.51

负荷有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

BusA

BusB

BusC

119.85

U

239.71

241.42

244.83

232.65

236.64

239.07

δ

-0.37

1.16

0.89

-3.45

-2.67

-1.52

负荷有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

129.90

U

240.06

242.05

245.95

233.19

237.32

239.74

δ

-0.56

0.4

0.27

-3.82

-2.99

-2.43

负荷有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

BusA

BusB

BusC

139.95

U

240.37

242.57

246.94

233.65

237.91

240.37

δ

-0.75

-0.36

-0.34

-4.2

-3.32

-3.33

负荷有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

149.85

U

240.62

242.96

247.8

234.02

238.42

240.82

δ

-0.94

-1.1

-0.94

-4.56

-3.64

-4.21

负荷有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

BusA

BusB

BusC

159.80

U

240.82

243.24

248.54

234.30

238.85

241.15

δ

-1.13

-1.83

-1.54

-4.94

-3.97

-5.09

负荷有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

169.80

U

240.98

243.42

249.19

234.52

239.21

241.36

δ

-1.33

-2.57

-2.14

-5.31

-4.3

-5.97

负荷有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

BusA

BusB

BusC

179.60

U

241.09

243.47

249.69

234.64

239.48

241.44

δ

-1.52

-3.29

-2.72

-5.68

-4.62

-6.84

负荷有功P

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

189.60

U

241.16

243.41

250.10

234.70

239.68

241.40

δ

-1.72

-4.03

-3.32

-6.06

-4.96

-7.73

三、实验数据分析

1、调节发电机有功功率

由图分析得：

①发电机有功功率增加各节点电压先降落，在P增加到125MW左右时，趋于稳定；

②发电机有功功率增加各节点相角随之减小，由正变负。

2、调节负荷有功功率

由图分析得：

①负荷有功功率增加，节点1、节点2、节点3电压幅值先降落后增加最后趋于稳定；节点A、节点B、节点C电压幅值先上升后降落最后趋于稳定；

②负荷有功功率增加，节点1、节点2、节点3相角先降落后增加，然后再次一直降落；节点A、节点B、节点C相角先上升后降落。

四、问题

1、图1所示为一条线路的等值电路图。

假设

和

为线路ij的有功及无功潮流，两端节点电压分别为

和

，其它参数如图所示。

则有

假设

图1线路等值电路图

图1线路等值电路图

sin

cos

上式可以简化为

式中

是线路电抗。

2、应调节有功P，因为电力网络中，各元件的电抗一般远大于电阻，所以可将雅克比子阵中的N（

）省略，可将修正方程中

，所以节点电压相位角的改变主要影响各元件的有功功率潮流，即欲调节电压相角

，调有功P。

3,、想要调节水轮发电机的出力P应调节其水门，调节水流量；如想要调节汽轮发电机的出力P应调节其气门，调节进气量。

实验二电力系统无功功率分布及分析

一、实验目的

首先通过本实验让学生认识及学会应用本仿真教学实验系统，学会对相关电力元件进行简单操作；学会观察电力系统的潮流分布状况，并记住某些元件（节点）的具体潮流值；本实验主要内容是让学生认识电力系统潮流中无功功率Q的分布特点，通过实验操作了解影响无功功率Q分布的因素。

二、实验原理

图2所示为一条线路的等值电路图，其模型与实验一的线路模型相同。

参数如图所示。

则有

假设

图1线路等值电路图

sin

cos

图2线路等值电路图

上式可以简化为

式中

是线路电抗。

三、实验步骤及要求

1．启动仿真系统

运行桌面的仿真系统启动文件desktop.exe，启动仿真系统，选择九节点系统的全网图进行实验，具体操作方法和步骤与实验一同。

2．实验项目及操作步骤

1在当前的九节点全网潮流图中，观察各线路无功功率Q的方向和线路首末端电压幅值U的差值方向；记录各节点电压的幅值和电压相角值。

无功Q

母线名

Bus1

Bus2

Bus2

U

δ

2选择3号发电机进行操作。

在窗口中选中3号发电机，按右键，在弹出的菜单中选择“功率调节”，在出现的对话窗中调节3号发电机无功功率Q，依次调节功率，每次递增10MVar，共操作十次，记录下每次操作后发电机的无功功率Q值、各节点电压的幅值和电压相角值；

发电机无功Q

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

26.98

U

240.78

244.72

248.53

234.52

238.69

242.98

δ

0.02

2.44

1.84

-2.69

-2.02

0.12

发电机无功Q

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

36.97

U

242.58

249.37

254.46

237.53

242.12

248.37

δ

0.05

2.22

1.57

-2.65

-2.02

-0.04

发电机无功Q

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

46.97

U

244.27

253.72

260.04

240.35

245.33

253.42

δ

0.06

2.01

1.33

-2.62

-2.02

-0.20

发电机无功Q

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

56.97

U

245.87

257.83

265.32

243.00

248.37

258.19

δ

0.08

1.81

1.10

-2.60

-2.02

-0.34

发电机无功Q

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

66.97

U

247.38

261.73

270.34

245.52

251.25

262.12

δ

0.09

1.63

0.89

-2.58

-2.03

-0.48

\

发电机无功Q

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

76.91

U

248.82

265.44

275.13

247.91

254.00

267.03

δ

0.10

1.46

0.69

-2.57

-2.04

-0.60

发电机无功Q

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

85.89

U

250.06

268.64

279.27

249.97

256.37

270.75

δ

0.11

1.31

0.52

-2.56

-2.06

-0.72

发电机无功Q

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

94.87

U

251.25

271.13

286.28

251.96

258.65

274.34

δ

0.11

1.18

0.36

-2.55

-2.07

-0.83

发电机无功Q

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

103.92

U

252.41

274.73

287.18

253.88

260.87

277.83

δ

0.12

1.04

0.20

-2.54

-2.08

-0.93

发电机无功Q

母线名

Bus1

Bus2

Bus3

Busa

Busb

Busc

113.91

U

253.66

277.94

291.36

255.94

263.25

281.56

δ

0.12

0.90

0.03

-2.54

-2.10

-1.04

3第②步实验完成后，重新点击“量测分析”、“状态估计”、“调度员潮流”进入实验操作平台，选择母线C上的负荷进行操作。

在窗口中选中负荷，按右键，在弹出的菜单中选择“负荷功率调节”，在出现的对话窗中调节负荷无功功率Q。

依次调节功率，每次递增10MVar，共操作十次，记录下每次操作后负荷的无功功率Q值、各节点电压的幅值和电压相角值；

负荷无功Q

母线名

Bus4

Bus5

Bus6

Bus7

Bus8

Bus9

55

U

238.25

239.75

242.21

231.29

235.02

237.22

δ

-0.00

2.70

2.14

-2.73

-2.03

0.3

负荷无功Q

母线名

Bus4

Bus5

Bus6

Bus7

Bus8

Bus9

65.20

U

236.54

232.91

235.65

227.08

231.00

229.19

δ

-0.03

3.05

2.45

-2.79

-2.05

0.53

负荷无功Q

母线名

Bus4

Bus5

Bus6

Bus7

Bus8

Bus9

75.20

U

233.99

255.39

228.44

222.43

226.56

220.37

δ

-0.08

3.44

2.80

-2.87

-2.09

0.77

负荷无功Q

母线名

Bus4

Bus5

Bus6

Bus7

Bus8

Bus9

85.30

U

230.99

216.62

220.02

216.97

221.35

210.10

δ

-0.15

3.92

3.22

-2.98

-2.14

1.05

负荷无功Q

母线名

Bus4

Bus5

Bus6

Bus7

Bus8

Bus9

95.30

U

227.36

206.09

209.90

210.35

215.06

197.80

δ

-2.03

4.54

3.75

-3.15

-2.24

1.38

负荷无功Q

母线名

Bus4

Bus5

Bus6

Bus7

Bus8

Bus9

100

U

225.26

200.04

204.08

206.53

211.42

190.74

δ

-2.09

4.92

4.07

-3.26

-2.30

1.57

四、实验数据分析

1、调节发电机无功功率

由图分析得：

①发电机无功功率增加各节点电压幅值呈线性上升；

②发电机有功功率增加，节点2、节点3、节点C相角降落；节点1、节点A、节点B相角基本不变。

2、调节负荷有功功率

由图分析得：

①负荷无功功率增加，各节点电压幅值基本都降落，节点2的突然升高可能是试验软件的误差或者扰动所致；

②负荷有功功率增加，节点2、节点3、节点C相角角度增加；节点A、节点B、节点1相角基本保持稳定。

五、问题

1．请给出本实验的理论依据；

答：

图1所示为一条线路的等值电路图。

参数如图所示。

则有

假设

图1线路等值电路图

sin

cos

图1线路等值电路图

上式可以简化为

式中

是线路电抗。

因此，调节两侧以及线路无功直接影响电压大小相角。

本实验分别调节发电机和负荷无功，观察线路电压变化。

2．欲调节电压相角

，调有功P有效还是调无功Q有效？

答：

调节无功有效。

3．想要调节水轮发电机的无功Q应调节什么控制装置？

调节汽轮发电机的Q呢？

答：

调节励磁装置，调节发电机励磁电流,增加励磁电流就会增加无功输出,减少励磁电流无功输出就会下降。

4．调整变压器分接头能增加或减少全系统无功总量吗？

答：

不能。

系统的无功总量由发电机，同步调相机，电力电容器和静止补偿器等来影响，变压器分接头只是通过改变电压来改变无功分布，不影响全系统无功总量。

实验三电力系统综合调压措施分析

一、实验目的

1.让学生学会应用仿真系统对模拟电网的节点电压进行调节；

2.对比发电机和负荷无功功率对节点电压的影响；

3.了解电抗器与电容器对电压调节的不同作用；

4.让学生能借助仿真电网的潮流状态进行初步的无功补偿容量计算；

5.让学生用电压损耗公式验算计算结果；

二、实验步骤及要求

1．启动仿真系统

运行桌面的仿真系统，登录后，进入EMS的“调度员潮流”项，选择“九节点全网潮流图”作为实验平台。

2.实验项目及操作步骤

1）手工验算电压损耗

①　在当前的九节点全网潮流图中，观察并记录各线路首末端有功功率P、无功功率Q以及各节点电压的幅值，任选线路如lineAto2，根据第三章第一节中的电压损耗计算公式，手工计算电压损耗，并验证首末端电压。

线路

功率

LNAto1

LNAto2

LNBto1

LNBto3

LNCto2

LNCto3

P（首端）

62.5

64.3

42.6

48.2

63.7

36.8

Q（首端）

29.5

5.6

14

0

5.7

13.1

P（末端）

62

63

42.9

47.4

63.4

36.6

Q（末端）

34.7

15.3

7.3

15.6

10.9

22.9

②　在当前“调度员潮流”窗口中，右键选中线路lineAto2，选“线路参数查询”，获得该线路电阻、电抗标么值，将其变换为有名值后，便可进行计算。

标幺值：

r0.032x0.161

2）参阅报警窗口的遥测统计信息，选择九节点全网图中电压最低点如母线A，并对该点电压进行调节。

①　分别对1号、2号、3号发电机进行操作。

在窗口中选中1号发电机，按右键，在弹出的菜单中选择“功率调节”，在出现的对话窗中调节1号发电机无功功率Q，使Q增大约20MVar，记录下母线A的节点电压的幅值和电压相角。

参照以下表格。

母线名

43.88

47.88

51.88

55.88

59.88

63.88

BusA电压

231.29

232.6

233.89

235.14

236.35

237.53

BusA相角

-2.