电力系统运行方式分析和计算.docx

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电力系统运行方式分析和计算

电力系统运行方式分析和计算

设计报告

专业：

电气工程及其自动化

班级：

11级电气1班

学号：

201130213166201130212176

姓名：

杨玉豪潘鸣

华南理工大学电力学院

2015-01-05

0、课程设计题目A3：

电力系统运行方式分析和计算

姓名：

指导教师：

一、一个220kV分网结构和参数如下：

500kV站（#1）的220kV母线视为无穷大母线，电压恒定在230kV。

图中，各变电站参数如下表：

编号

类型

220kV最大负荷，MVA

#1

500kV站

平衡节点

#2

220kV站

230+j40

#3

220kV站

210+j25

#4

220kV站

300+j85

#5

220kV站

410+j110

#6

220kV站

220+j30

各变电站负荷曲线基本一致。

日负荷曲线主要参数为：

✧日负荷率：

0.85，日最小负荷系数：

0.64

各线路长度如图所示。

所有线路型号均为LGJ-2*300，基本电气参数为：

正序参数：

r=0.054Ω/km,x=0.308Ω/km,C=0.0116µF/km；

零序参数：

r0=0.204Ω/km,x0=0.968Ω/km,C0=0.0078µF/km；

40ºC长期运行允许的最大电流：

1190A。

燃煤发电厂G有三台机组，均采用单元接线。

电厂220kV侧采用双母接线。

发电机组主要参数如下表（在PowerWorld中选择GENTRA模型）：

机组台数

单台容量（MW）

额定电压（EV）

功率因数

升压变容量MVA

Xd

Xd’

Xq

Td0’

TJ=2H

ai,2

t/（MW2⋅h）

ai,1

t/（MW⋅h）

ai,0

t/h

Pmax

（MW）

Pmin

（MW）

1

300

10.5

0.85

350

1.8

0.18

1.2

8

7

0.00004

0.298

10.22

300

120

1

300

10.5

0.85

350

1.8

0.18

1.2

8

7

0.00003

0.305

10.32

300

120

1

250

10.5

0.85

300

2.1

0.2

1.5

7

6

0.00003

0.321

9.38

250

100

升压变参数均为Vs%=10.5%，变比10.5kV/242kV。

不计内阻和空载损耗。

稳定仿真中发电机采用无阻尼绕组的凸极机模型。

不考虑调速器和原动机模型。

不考虑电力系统稳定器模型。

励磁系统模型为：

该模型在PowerWorld中为BPA_EG模型，主要参数如下：

KA=40TA=0.1TA1=0.1KF=0.05TF=0.7VRmax=3.7VRmin=0.0

发电厂按PV方式运行，高压母线电压定值为1.05VN。

考虑两种有功出力安排方式：

✧满发方式：

开机三台，所有发电机保留10%的功率裕度；

✧轻载方式：

仅开250MW机组，且保留10%的功率裕度；

✧发电厂厂用电均按出力的7%考虑。

二、设计的主要内容：

1、根据负荷变化和机组出力变化，拟定至少两种典型运行方式；（完成）

2、进行参数计算和标幺化，形成两种典型运行方式的潮流计算参数；（完成）

3、用Matlab编制潮流计算程序，可任选一种潮流计算方法；（完成）

4、用所编制的潮流程序完成典型运行方式的潮流计算，进行电压和网损分析；（完成）

5、用PowerWorld软件进行潮流计算并与自己编制的软件计算结果进行校核和分析；（完成）

6、用所编制的潮流程序完成大方式的“N-1”潮流校核，进行线路载流能力和电压水平分析；（完成）

7、用Matlab编制三相短路的短路容量计算程序；（完成）

8、对主要220kV母线进行三相短路容量测算，并与PowerWorld的计算结果进行校核；（完成）

9、自行选择2-3种故障方案，用PowerWorld进行稳定计算，给出摇摆曲线，并计算故障的极限切除时间。

10、假定电网公司下发给燃煤发电厂G的日发电计划曲线如下图，按照等微增率准则对三台机组进行经济负荷分配，同时采用matlab中的quadprog函数对三台机组进行负荷优化分配，并对两种分配结果进行分析比较。

要求给出三台机组的日发电计划曲线。

11、编制课程设计报告

三、设计要求和设计成果：

1、每两位同学为一组，自行分工，但任务不能重复；

2、每位同学对自己的设计任务编写课程设计说明书一份；

3、一组同学共同完成一份完整的设计报告；

4、设计说明和报告应包含：

✧以上设计任务每一部分的计算过程和结果分析；

✧所编制的潮流、短路和机组经济负荷分配源程序（主要语句应加注释）；

✧潮流计算结果（潮流图）

✧稳定计算的功角曲线等；

1、电力系统参数计算及其标幺化

1.1电力系统等效电路图

π型等效电路

1.2运行方式拟定

1．满载发电负荷最大运行方式：

发电厂：

满发。

取发电机容量的10%为裕量，再按已知保留出力的7%作为厂用电，即发出功率为总容量的83.7%。

负荷：

采用最大负荷计算。

2．满载发电负荷最小运行方式：

发电厂：

满发。

取发电机容量的10%为裕量，再按已知保留出力的7%作为厂用电，即发出功率为总容量的83.7%。

负荷：

将最大负荷与日最小负荷系数相乘，得负荷最小值。

1.3线路参数计算

线路参数给定如下：

正序参数：

r=0.054Ω/kmx=0.308Ω/kmC=0.0116µF/km；

零序参数：

r0=0.204Ω/kmx0=0.968Ω/kmC0=0.0078µF/km；

线路长度：

L12:

30km;L23:

20km;L24:

11km;L36:

9km;

L45:

11km;L6G:

16km;L5G:

25km;

1.线路参数有名值计算：

按照双回路线路参数考虑，应用如下公式进行有名值计算：

R=0.5rlX=0.5xl0.5B=ωcl

正序参数：

线路

L12

L23

L24

L36

L45

L6G

L5G

R/Ω

0.81

0.54

0.297

0.243

0.297

0.432

0.675

X/Ω

4.62

3.08

1.694

1.386

1.694

2.464

3.85

0.5B/Ω

0.0001093

0.00007289

0.00004009

0.00003280

0.00004009

0.00005831

0.00009111

零序参数：

线路

L12

L23

L24

L36

L45

L6G

L5G

R/Ω

3.06

2.04

1.122

0.918

1.122

1.632

2.55

X/Ω

14.52

9.68

5.324

4.356

5.324

7.744

12.1

0.5B/Ω

0.00007351

0.00004901

0.00002695

0.00002205

0.00002695

0.00003921

0.00006126

2.线路参数标幺值计算：

所选基准电压：

230KV；基准容量：

100MW。

即：

应用如下公式进行标幺值计算：

正序参数：

线路

L12

L23

L24

L36

L45

L6G

L5G

R

0.001531

0.001021

0.000561

0.000459

0.000561

0.000817

0.001276

X

0.008733

0.005822

0.003202

0.002620

0.003202

0.004658

0.007278

0.5B

0.0578197

0.0385588

0.0212076

0.0173512

0.0212076

0.0308460

0.0481972

零序参数：

线路

L12

L23

L24

L36

L45

L6G

L5G

R

0.005784

0.003856

0.002121

0.001735

0.002121

0.003085

0.004820

X

0.027448

0.018299

0.010064

0.008234

0.010064

0.014639

0.022873

0.5B

0.0388869

0.0259263

0.0142566

0.0116645

0.0142566

0.0207421

0.0324065

1.4发电机参数计算

采用10.5KV作为发电机端的基准电压，230kV为系统侧的基准电压。

将三台机组分别赋予编号，两个300MW机组为1、2号，剩余一台250MW机组为3号。

1.功率输出

PG1=PG2=300×83.7%=251.1MW，PG3=250×83.7%=209.25MW

QG1=QG2==155.617803MVar

QG3==129.681503MVar

相应的标幺值：

PG1*=PG2*=2.511000,PG3*=2.092500

QG1*=QG2*=1.556178,QG3*=1.296815

2.机端电压

VG=10.5kV,取基准电压10.5kV，VG*=1

3.相关电抗值归算

应用如下公式进行归算：

机组

发电容量

Xd*

Xd’*

Xq*

1

300MW

0.5100

0.051000

0.408000

2

300MW

0.5100

0.051000

0.408000

3

250MW

0.7140

0.068000

0.510000

1.5变压器参数计算

分别将与1、2、3号机组相连的变压器分别编号为1、2、3号。

根据题目计算XT，相关计算公式为：

；k*=（242*10.5）/（230*10.5）=1.05

变压器

容量/MVA

变比k*

XT/Ω

XT*

1

350

0.950413

17.569200

0.033212

2

350

0.950413

17.569200

0.033212

3

300

0.950413

20.497400

0.038747

1.6负荷参数计算

已知的日负荷率0.85和日最小负荷系数0.64，可得到以下数据：

负荷有名值：

节点

类型

Pmax/MW

Qmax/MW

Pmin/MW

Qmin/MW

#1

平衡节点

-

-

-

-

#2

PQ

230

40

147.2

25.6

#3

PQ

210

25

134.4

16

#4

PQ

300

85

192

54.4

#5

PQ

410

110

262.4

70.4

#6

PQ

220

30

140.8

19.2

#7

PQ

0

0

0

0

#8

PV

300

185.9233

251.1

155.6178

#9

PV

300

185.9233

251.1

155.6178

#10

PV

250

154.9361

2