电力系统课程设计报告 1.docx
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电力系统课程设计报告1
xx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
（一）
学院（系）：
电气工程学院
年级专业：
08级电力1班
学号：
xx
学生姓名：
xx
指导教师：
xxxx
教师职称：
教授副教授
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）：
电气工程学院基层教学单位：
电力工程系
学号
xx
学生姓名
xx
专业（班级）
xx
设计题目
电力系统潮流、短路计算和暂态稳定性分析
（一）
设
计
技
术
参
数
某系统由三个发电厂和三个负荷点组成，如图所示。
输电系统电压等级为110kV，负荷额定功率标示如图。
节点2-4距离为50km，2-6为80km，4-7为40km，4-8为30km，4-9为55km，6-7为50km，6-8为30km，6-9为20km，7-8为45km，7-9为50km，8-9为65km。
可选导线型号和单位长度导线参数如表所示。
变压器电抗为标幺值，基准功率为100MW，基准电压为110kV。
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
2011年1月10日
目录
第1章设计说明…………………………………………………………………………4
1.1设计技术参数……………………………………………………………………4
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系统设计草图……………………………………………………………………6
2.3应用powerworld设计的原理图………………………………………………6
第3章静态安全分析…………………………………………………………………7
第4章系统潮流分布及网络损耗………………………………………………………7
4.1节点状态和支路参数……………………………………………………………7
4.2网络损耗…………………………………………………………………………9
第5章短路分析及短路电流……………………………………………………………9
5.1单相接地…………………………………………………………………………9
5.2相间短路…………………………………………………………………………10
5.3三相对称…………………………………………………………………………10
5.4两相接地…………………………………………………………………………11
5.5不同短路类型对比分析…………………………………………………………12
第6章暂态稳定性分析…………………………………………………………………12
6.1系统接入故障后稳定性分析……………………………………………………12
6.2临界切除故障时间………………………………………………………………15
第7章心得体会…………………………………………………………………………16
参考文献…………………………………………………………………………………18
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
（一）
第1章设计说明
1.1设计技术参数
1、输电系统电压等级为110kV，负荷额定功率分别为：
节点7：
50MW，5MVar；节点8：
45MW，5MVar；节点9:
70MW，7MVar。
发电机额定功率分别为：
G1：
40MW，10MVar；G2：
40MW，8MVar；G3：
50MW，15MVar；变压器标幺变比为1:
1.05，变压器电抗分别为：
j0.0625，j0.0586，j0.0570。
2、发电机参数：
G1：
SN=150MVA，Xd=0.25，H=9.36s，D=10.0
G2：
SN=80MVA，Xd=0.17，H=5.24s，D=3.8
G3：
SN=100MVA，Xd=0.19，H=7.33s，D=4.5
3、线路参数：
节点2-4距离为50km，2-6为80km，4-7为40km，4-8为30km，4-9为55km，6-7为50km，6-8为30km，6-9为20km，7-8为45km，7-9为50km，8-9为65km。
选用导线型号为LGJ-150，参数：
r1=0.210x1=0.416b1=2.74
4、基准功率为100MW，基准电压为110kV。
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，因此必须保证每个节点处同时至少连接两条线路，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。
由于发电机的输出电压相对系统而言很小，所以要经过升压变压器连入原系统，使系统运行并分析实例信息数据，如果电压不够稳定或不能对负载供电，则对设计网络再进行修改，先考虑线路连接情况，再看导线选择是否合理，直到运行时平衡系统功率并保证另外两发电机输出额定功率。
这时，可以进行短路计算和暂态稳定性分析。
2.2系统设计草图
2.3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
静态安全分析
标签
跳过
已处理
已求解
电气岛负荷
电气岛发电机有功
自动绘制QV曲线?
越限
最大支路越限%
最低电压
T_000022-000011C1
NO
YES
YES
40
NO
0
L_000066-000022C1
NO
YES
YES
NO
0
L_000022-000077C1
NO
YES
YES
NO
0
L_000088-000022C1
NO
YES
YES
NO
0
T_000044-000033C1
NO
YES
YES
40
NO
0
L_000077-000044C1
NO
YES
YES
NO
0
L_000099-000044C1
NO
YES
YES
NO
0
T_000066-000055C1
NO
YES
YES
NO
1
145
L_000066-000088C1
NO
YES
YES
NO
0
L_000066-000099C1
NO
YES
YES
NO
7
109
0.49
表1静态安全分析结果
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
节点
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
1.01081
111.189
-6.58
40
10
2
110
1.05517
116.069
-7.99
3
0.5
3
110
1.00654
110.719
-6.89
40
8
4
110
1.05226
115.748
-8.22
5
1
5
110
1
110
0
97.23
2.02
6
110
1.05041
115.545
-7.18
1.5
0.3
7
110
1.03548
113.903
-9.72
50
5
8
110
1.03422
113.764
-9.02
45
5
9
110
1.03028
113.331
-9.25
70
7
表2节点状态
支路参数
首端节点
末端节点
状态
是否变压器
R
X
B
极限AMVA
2
1
Closed
Yes
0
0.0625
0
100
6
2
Closed
No
0.13851
0.27479
0.0265
100
2
7
Closed
No
0.06072
0.12031
0.0116
100
8
2
Closed
No
0.10399
0.20618
0.0199
100
4
3
Closed
Yes
0
0.0586
0
100
7
4
Closed
No
0.06938
0.13749
0.0133
100
9
4
Closed
No
0.09534
0.18901
0.0182
100
6
5
Closed
Yes
0
0.057
0
200
6
8
Closed
No
0.05205
0.10313
0.0099
100
6
9
Closed
No
0.03471
0.06876
0.0066
0
表3支路参数
4.2网络损耗
计算后，得到网络损耗如表4
支路状态网络损耗
首端节点
末端节点
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
2
1
-40
-9
41
100
41.2
0
1.04
6
2
3.9
-5.2
6.5
100
6.5
0.04
-2.87
2
7
28.9
2.4
29
100
29
0.46
-0.35
8
2
-11.7
-5.6
13
100
13
0.15
-1.87
4
3
-40
-7
40.6
100
40.8
0
0.96
7
4
-21.5
-2.2
21.6
100
21.9
0.3
-0.85
9
4
-13
-6.3
14.4
100
14.4
0.18
-1.62
6
5
-97.2
3.4
97.3
200
48.6
0
5.39
6
8
33.8
-0.6
33.8
100
33.8
0.54
-0.01
6
9
58.1
2.1
58.1
0
0
1.06
1.39
表4网络损耗
第5章短路分析及短路电流
5.1单相接地
短路线路：
2-8
单相接地
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
0.27197
1.14991
0.93498
7.22
-120.05
128.01
2
2
0.2371
1.21956
0.97214
-4.74
-122.76
125.17
3
3
0.42226
1.12635
0.89822
-6.81
-121.14
121.65
4
4
0.40532
1.18469
0.93013
-10.8
-122.19
120.52
5
5
0.32937
1.14532
0.91197
-6.39
-122.8
123.21
6
6
0.29989
1.20209
0.9404
-12.67
-124.15
121.93
7
7
0.30819
1.19182
0.92873
-11.85
-124.01
121.89
8
8
0.14627
1.21703
0.95677
-17.48
-126.98
123.91
9
9
0.32079
1.18386
0.91158
-15.83
-125.3
120.24
10
FaultPt
0
1.24591
1.00967
0
-127.51
127.14
短路电流
幅值（标幺值）
2.201
相角（度）
-72.83
5.2相间短路
相间短路短路线路：
2-8
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
0.4858
0.58549
0
-156.82
160.94
2
2
1.05249
0.53161
0.56646
-3.14
-166.03
160.82
3
3
1.00007
0.56619
0.59458
-3.68
-152.34
146.63
4
4
1.04544
0.58526
0.59123
-5.03
-157.58
147.82
5
5
0.9988
0.5318
0.57056
-4
-158.01
151.89
6
6
1.04018
0.5536
0.56019
-5.65
-164.58
153.53
7
7
1.03063
0.54539
0.56422
-5.66
-163.52
152.98
8
8
1.02615
0.52143
0.52336
-6.4
-175.54
162.78
9
9
1.02078
0.55
0.55656
-7.31
-164.46
150.12
10
FaultPt
1.0389
0.51944
0.51944
-4.75
175.25
175.25
短路电流
幅值（标幺值）
2.209
相角（度）
-153.33
5.3三相对称
5.3三相对称
三相对称短路线路：
2-8
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
0.22922
0.22922
0.22922
15.6
-104.4
135.6
2
2
0.18191
0.18191
0.18191
3.48
-116.52
123.48
3
3
0.34062
0.34062
0.34062
-0.48
-120.48
119.52
4
4
0.31158
0.31158
0.31158
-4.32
-124.32
115.68
5
5
0.27025
0.27025
0.27025
1.24
-118.76
121.24
6
6
0.22993
0.22993
0.22993
-4.64
-124.64
115.36
7
7
0.23763
0.23763
0.23763
-2.83
-122.83
117.17
8
8
0.11346
0.11346
0.11346
-5.83
-125.83
114.17
9
9
0.24669
0.24669
0.24669
-6.36
-126.36
113.64
10
FaultPt
0
0
0
0
0
0
短路电流
幅值（标幺值）
2.550
相角（度）
-63.33
5.4两相接地
两相接地短路线路：
2-8
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
1.08359
0.21583
0.27738
5.45
-116.44
137.01
2
2
1.14013
0.18073
0.2335
2.86
-133.7
128.07
3
3
1.037
0.33939
0.41499
2.53
-133.86
123.7
4
4
1.08407
0.31822
0.39253
1.62
-140.35
121.38
5
5
1.06436
0.26121
0.33005
2.11
-131.91
124.01
6
6
1.10994
0.22927
0.29472
0.95
-141.74
120.1
7
7
1.09829
0.23227
0.30638
1.06
-140.21
121.07
8
8
1.1408
0.10549
0.14943
-0.1
-144.43
116.15
9
9
1.08497
0.23961
0.32005
-0.24
-144.16
117.33
10
FaultPt
1.19237
0
0
0.56
0
0
短路电流
幅值（标幺值）
1.901
相角（度）
100.09
5.5不同短路类型对比分析
1、单相接地：
取A相为特殊相，故障线路相电压为零，相角为零
2、相间短路：
B、C相直接短路，B相电压等于C相电压
3、三相对称：
三相相电压相等，故障线路电压为零
4、两相接地：
B、C相直接短路再接地，B相电压等于C相电压且均为零，相角为零
由表可知，软件计算结果与理论值相符。
第6章暂态稳定性分析
6.1系统接入故障后稳定性分析
暂态稳定性是指电力系统受到大干扰后，各同步电机保持同步运行并过渡到新的或回复到原来稳态运行方式的能力。
在1.0000s插入故障，在系统稳定时刻进行稳定性分析，选取t=1.6700s时刻，用powerworld软件进行暂态稳定计算，得到如下曲线：
发电机1转速与角度的关系曲线
发电机3转速与角度的关系曲线
发电机5转速与角度的关系曲线
稳定时，发电机各母线电压与时间关系曲线
6.2临界切除故障时间
在1.0000秒插入事故，临界故障切除时间为：
1.8670秒
取一稍大于临界故障切除时间的时刻，如取t=1.8700s
曲线如图，系统已不再稳定。
超过临界切除故障时间时，系统将不再稳定，可能对系统造成巨大的损害，因此临界故障切除时间的确定非常重要。
第7章心得体会
通过本次电力系统课程设计，我对电力系统分析这门课有了更深层的了解，将课本中的理论可以升华为具体实例，特别是对电力系统暂态稳定性的了解，可以在头脑中将概念具体实物化。
课程设计过程中，首先，通过对课题的理解做出电网结构图，在设计的过程中，对发电机的工作状态，负荷等的分配，线路的选择都需要考虑，如果一个电网想要正常运行，各种因素都要考虑在内，通过软件仿真计算，不断对电网结构进行改进，让各发电机及负载工作在最适合的状态。
其次，对设计出的电网进行潮流计算。
通过计算，可以得到各点的功率以及电压等，可以了解到功率分布和电压分布。
以前我掌握的只是计算方法，但不明白其中的原理。
通过电网的设计和模拟运行，使我对电网运行的原理有了更深等次的了解，对课本中的方法也有了实践的经验，进一步验证了课本的知识。
通过对设计的电网进行短路计算和暂态分析，在仿真模拟中认识到了现实电力系统中出现短路状况时的巨大危害，因此作为一个电力工作者，在今后的工作中更要十分谨慎。
同时，在这次课程设计中，学会了POWERWORLD这个软件的基本使用，可以把课上学到的理论知识在模拟的环境下付诸实践。
参考文献
1夏道止.《电力系统分析》中国电力出报社2004年
2陈珩，《电力系统稳态分析》，中国电力出版社1995年
3李光琦，《电力系统暂态分析》，中国电力出版社1995年
燕山大学课程设计评审意见表
指导教师评语：
①该生学习态度（认真较认真不认真）
②该生迟到、早退现象（有无）
③该生依赖他人进行设计情况（有无）
平时成绩：
指导教师签字：
2011年1月10日
图面及其它成绩：
答辩小组评语：
①设计巧妙，实现设计要求，并有所创新。
②设计合理，实现设计要求。
③实现了大部分设计要求。
④没有完成设计要求，或者只实现了一小部分的设计要求。
答辩成绩：
组长签字：
2011年1月10日
课程设计综合成绩：
答辩小组成员签字：
2011年1月10日
升级会员 