电力系统仿真实习报告模板范文.docx
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电力系统仿真实习报告模板范文
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
-