武大电气《电力系统分析综合实验》度PSASP实验报告Word文档格式.docx

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电压下限

单相短路容量

三相短路容量

发电1

2

发电2

1

发电3

发电4

GEN1-230

GEN2-230

GEN3-230

STNA-230

STNB-230

STNC-230

GEN4-230

表2交流线数据

数据组

I侧母线

J侧母线

编

号

所属

区域

单

位

正序电

阻

抗

正序充电

电纳的1/2

零序

电阻

零序电

零序充

电电纳

的1/2

常

规

I侧

标

么

3

4

5

6

表3变压器数据

数据组

编号

连接方式

单位

正序电阻

正序电抗

零序电阻

零序电抗

常规

7

三角形/星形接

地

标么

8

9

10

激磁电

变比

I侧主抽

J侧主抽头

J侧抽头

J侧最大抽

J侧最小抽

导

纳

头电压

电压

级差

位置

表3发电机用于潮流计算数据

母线

额定容量

有功

无功

母线电压

有功上

类型

（MVA）

发电

幅值

相角

上限

下限

限

V9

PV

续上表（发电机用于暂态稳定计算数据）

有功上限

d轴暂态电抗Xd'

d轴次暂态电抗

Xd'

'

负序电抗X2

转子惯性时间常数

Tj（s）

表5负荷数据

数据

组

负荷

母线电

压幅值

300

PQ

301

302

5、按照下列作业要求，完成计算分析实验作业。

（1）基于实验二的潮流计算，对牛顿法和PQ法的原理做比较性的说明

表6常规方式下PQ法和NR法的潮流计算摘要信息报表

PSASP（LoadFlow）

EPRI,China

计算日期：

2019/04/22

时间：

12:

26:

29

2019/04/12

38:

12

作业号：

作业描述：

5-

（1）-PQ

分解法,误差迭代上限50

5-

（1）-NR

法,误差迭代上限50

计算方法：

PQDecoupled

Newton（PowerEquation）

基准容量：

（MW）

（MW）

允许误差：

表7常规方式下PQ法和NR法的全网母线（发电、负荷）结果报表

PQ分解法

NR法

电压幅值

电压相角

牛顿拉夫逊法每次都对电压幅值和相位进行修正，且每次计算MAX（DVRQVI）判断是否小于允许误差，满足条件时停止迭代。

PQ分解法利用交流高压输电网中输电线路电抗远大于电阻的特点，对于牛顿拉夫逊法修正方程式的系数矩阵进行简化，节点的有功功率不平衡量只用于修正电压的相位，节点的无功功率不平衡量只用于修正电压的幅值，单次迭代计算

量小，两个步骤分别轮流迭代，分别计算MAX（DP）,MAX（DQ）最终保证两者都小于允许误差。

由表6和表7的实验结果可知，牛顿拉夫逊法迭代次数少于PQ分解法，由

于本实验网络复杂度不高，两个算法的计算时间都极短，无法比较计算速度。

常规方式下，PQ分解法的母线电压幅值，支路无功功率和牛顿拉夫逊法的结果相比存在较大偏差，母线电压相角，支路有功功率几乎不存在差别，原因在于停止迭代时PQ分解法的MAX（DQ）=MAX（DP）=MAX（DC大于MAX（DP且约为MAX（DP的十倍，无功偏差较大，也就导致母线电压幅值偏差较大。

规划方式下，PQ分解法与牛顿拉夫逊法相比，在电压幅值，电压相角，线路有功无功功率方面都存在偏差，原因在于停止迭代时MAX（DP）=MAX（DQ）=

两者在同一数量级，且都大于前述MAX（DP的。

总体来说，两种解法的结果相差不大，说明PQ分解法的简化只涉及修正方程的系数矩阵，只对每次的修正量有影响，并未改变功率平衡方程式和收敛判据，故不会降低计算结果的精度。

由于本实验电网为230kV等级，线路电阻与电抗比值很小，符合PQ分解法简化条件，故未出现不收敛的情况。

（2）以下述方式整理实验3的短路计算作业3的计算结果：

不分区；

单位：

；

故障点选择：

GEN1-MIDDLE吉果输出如下表8-表11所示：

表8短路电流简表结果报表

短路作业号：

短路作业描述：

基于潮流作业1的短路计算：

在线路1上

距离1侧50%处发生AB两相短路。

短路计算日期：

2019/04/22时间:

8:

故障类型：

AB

短路电流.）

短路容量（MVA）

表9母线电压值/单位：

pu

正序电压幅值

负序电压幅值

零序电压幅值

A相电压幅值

B相电压幅值

C相电压幅值

表10各支路电流值/单位：

1侧母线

支路号

正序电流幅值

正序电流相角

表11短路点及其支路阻抗值

故障母线

Z1K

Z1S

Z0K

Z0S

10000

相连母线

参考“手册”文件夹下的“短路计算用户手册”，简要说明短路计算过程中使用到的计算原理。

计算原理：

采用对称分量法实现ABC系统与120系统的参数转换；

列出正、负、零序网络方程；

推导出故障点的边界条件方程；

将网络方程与边界条件方程联

立求解,求出短电流及其它分量。

短路计算的目的主要用于解决下列问题:

1电气主接线方案的比较与选择，或确定是否需要采取限制短路电流的措施；

2电气设备及载流导体的动热稳定校验和开关电器、管型避雷器等的开断能力的校验；

3接地装置的设计；

4继电保护装置的设计与整定；

5输电线对通讯线路的影响；

6故障分析。

（4）基于所提供计算数据，按照下图对原计算数据进行修改补充，在此基础上，利用所修改四机两区系统，按照要求进行潮流和暂态稳定计算分析。

请完成以下实验任务：

（a）计算上述电力系统的稳态潮流，潮流计算分析结果如表12.表13.表14所示:

表12各节点的电压和相位

表134台发电机输出有功和无功值

有功发电

无功发电

表14STNC-230-GEN3-230支路和GEN2-230-STNC-230支路的P+jQ

1侧母线名

J侧母线名

1侧有功

I侧无功

I侧充电功率

J侧有功

J侧无功

J侧充电功

率

（b）基于上述潮流作业实验输出曲线选择如图2—图11所示。

（为了增强图形的可

发电1-发电2的发电机功角曲线

图3发电3-发电4的发电机功角曲线

200

°

^^\Amaa/wwwww

0246a10121416IS20

时间砂I

图4发电2-发电3的发电机功角曲线

时间（秒）

图5母线电压STNB-230曲线

图6GEN2-230-STNC-230支路的有功和无功曲线

图9发电机2的有功和无功曲线

图11发电机4的有功和无功曲线

参考“手册”文件夹下的“暂态稳定手册”，简要说明暂态稳定计算原理使用到的计算原理。

从功角变化曲线判断系统的暂态稳定性。

暂态稳定计算原理：

对电力系统建立为网络方程和微分方程并且联立求解。

求解微分方程的数值计算方法主要有显示积分法和隐式积分法两种。

前者包

括欧拉法、龙格-库塔法和线形多步法等。

后者包括改进欧拉法、隐式梯形积分法等。

代数方程组的求解主要应用迭代的方法，如高斯-塞德尔迭代法、阻抗矩阵迭代法、导纳矩阵迭代法、牛顿迭代法等。

暂态计算可用于解决如下的电力系统分析计算问题：

1电力系统的故障分析；

2故障或操作引起的暂态过电压、过电流分析；

3高压直流输电系统的动态特性仿真；

4由串联电容补偿、直流输电等引起的次同步振荡现象分析；

5PSS等控制器参数设计；

6直流输电系统（HVDC和灵活交流输电系统（FACTS控制器设计。

判断稳定：

从功角变化曲线来看，各发电机之间功角差值随时间逐渐增大，并不能保持同步系统是暂态不稳定的。

（c）基于上述潮流作业，母线STNB-230冲击符合扰动计算：

定义作业2为节点扰动暂态稳定计算，结果如图12-图17所示。

（为了增强图形的可视化，将暂态计算结果输出放在excel中作图显示）

图12作业1和作业2的发电1-发电2的发电机功角对比图

J.UUUUU

-岌电3岌电4

发电L发电4

作业1

作业2

50000

一一一一

—

丿

C

1弓

时闾（秒）

1S

20

图14作业1和作业2的发电2-发电3的发电机功角对比图

图15作业1和作业2的母线电压STNB-230曲线对比图

图16作业1和作业2的GEN2-230-STNC-230支路的有功和无功曲线对比图

图17作业1和作业2的STNC-230-GEN3-230支路的有功和无功曲线对比图

从功角变化曲线来看，电力系统受到大干扰后，各发电机之间的相对功角是

周期振荡的，最终相对功角最终不会稳定于某一值或者并过渡到新的状态，失步系统的同步运行，系统是暂态不稳定的。

而且作业1相比作业2受到的扰动更大，其振荡的幅度更大，偏离稳定状态更多。