电力系统分析课设.docx
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电力系统分析课设
电力系统分析课设
课程设计说明书
题目：
电力系统潮流、短路运算和暂态稳固性分析〔六〕
学院〔系〕：
电气工程学院
年级专业：
电力二班
学号：
130********6
学生姓名：
秦智
指导教师：
王珺钟嘉庆
教师职称：
讲师副教授
电气工程学院«课程设计»任务书
课程名称：
«电力系统分析»
基层教学单位：
电力工程系指导教师：
王珺
学号
130********6
学生姓名
秦智
〔专业〕班级
电力2班
设计题目
电力系统潮流、短路运算和暂态稳固性分析〔六〕
设
计
技
术
参
数
某系统原始网络是一个5节点系统，网架结构和各节点功率如图1所示。
以后的电源配置和负荷数据如图2所示。
6号节点为新建的孤立节点。
发电机参数如表2所示。
各节点之间已建线路参数和可扩建的线路参数如表2所示。
基准功率选为100MW，基准电压选为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软件运算出系统潮流分布和各母线短路时不同短路类型情形下的短路电流，并进行暂态稳固性分析。
运算容许误差为10－5。
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»，中国电力出版社，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，判定系统运行的薄弱环节。
运算系统潮流分布，分析网络损耗。
运算某一母线和线路不同短路类型情形下的短路电流，对比分析不同类型短路情形下对母线电压、线路电流和发电机的阻碍。
进行暂态稳固性分析，确定系统在较严峻事故情形下的临界切除故障时刻，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
电气工程学院教务科
第一章设计说明…………………………………………………………………………1
1.1设计技术参数……………………………………………………………………1
1.2设计要求…………………………………………………………………………2
1.3设计思路…………………………………………………………………………2
第二章设计原理及分析…………………………………………………………………3
2.1设计原理…………………………………………………………………………3
2.2应用PowerWorld设计原理图…………………………………………………3
第三章静态安全分析……………………………………………………………………4
第四章系统潮流分布及网络损耗………………………………………………………5
4.1支路参数…………………………………………………………………………5
4.2节点状态…………………………………………………………………………6
4.3网络损耗〔支路状态〕…………………………………………………………7
第五章短路分析…………………………………………………………………………8
5.1节点短路…………………………………………………………………………8
5.2线路短路…………………………………………………………………………15
5.5短路分析总结……………………………………………………………………24
第六章暂态稳固性分析…………………………………………………………………24
6.1系统接入故障后稳固性分析……………………………………………………24
6.2临界切除故障时刻………………………………………………………………34
心得体会……………………………………………………………………………………35
参考文献……………………………………………………………………………………36
燕山大学课程设计评审意见表……………………………………………………………37
电力系统分析课程设计题目：
电力系统潮流、短路运算和暂态稳固性分析〔六〕
第一章设计说明
1.1设计技术参数
某系统原始网络是一个5节点系统，网架结构和各节点功率如图1所示。
以后的电源配置和负荷数据如图2所示。
6号节点为新建的孤立节点。
发电机参数如表2所示。
各节点之间已建线路参数和可扩建的线路参数如表1所示。
基准功率选为100MW，基准电压选为110kV。
图1原网络结构图2新增发电厂和节点负荷
表1各节点之间已有线路和可扩建线路参数
支路
交流电阻〔p.u.〕
交流电抗〔p.u.〕
原有线路数〔回〕
可扩建线路数〔回〕
交流容量〔MW〕
长度
〔km〕
1—2
0.12
0.42
1
3
90
40
1—3
0.1
0.34
0
4
100
38
1—4
0.12
0.63
1
3
80
60
1—5
0.06
0.25
1
3
100
20
1—6
0.18
0.62
0
4
70
68
2—3
0.06
0.26
1
3
90
20
2—4
0.11
0.49
1
3
100
40
2—5
0.09
0.34
0
4
100
31
2—6
0.07
0.32
0
4
90
30
3—4
0.15
0.53
0
4
82
59
3—5
0.06
0.26
1
3
100
20
3—6
0.13
0.47
0
4
100
48
4—5
0.15
0.61
0
4
75
63
4—6
0.098
0.38
0
4
90
30
5—6
0.12
0.62
0
4
78
61
表2发电机组参数
发电机型号
额定容量（MW）
电抗
（标幺值）
惯性时刻常数H（s）
阻尼系数
QFS-200-2
200
0.246
11.10
4.80
QFS-125-2
125
0.257
11.93
3.60
QFS-50-2
50
0.393
14.15
2.32
QFS-25-2
25
0.196
11.39
1.57
1.2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软件运算出系统潮流分布和各母线短路时不同短路类型情形下的短路电流，并进行暂态稳固性分析。
运算容许误差为10－5。
最后将最终结果列表在报告中。
1.3设计思路
〔1〕选择平稳节点：
由1.1设计参数得：
网络结构中原有5个节点，新增加节点6，同时与其他节点相比，节点6的容量最大，在设计新的网络结构时，能够考虑选择节点6为平稳节点。
〔2〕线路选择：
由1.1设计参数得：
线路选择时，应该注意每条线路都有自己最大的交流容量，幸免超过其最大容量，同时节点与节点之间的线路数量是有限的〔本网络结构中一个节点与另一个节点之间最多有4条线路〕；为保证在某一线路显现故障时，其他线路及负荷仍能正常工作，采纳环形结构。
〔3〕预期网络结构：
连接线路时，要保证正常情形下，各负荷能够正常工作，同时线路无越限。
网络结构连接设计好后，应用PowerWorld软件实际设计原理图，同时调整线路连接情形，应该使线路的有功损耗和无功损耗较低。
最后进行相关的静态安全分析、潮流运算、暂态稳固性分析等。
第二章设计原理及分析
2.1设计原理
由1.2设计要求得：
设计的网络结构应该保证任意一条线路显现故障时，各个负荷不断电，能够正常工作，因此必须保证每个节点处同时至少连接两条线路，网络结构采纳环网结构。
又由1.1设计参数得：
新增节点6处容量较大，可选择该节点为平稳节点，对整个电网的功率进行平稳。
2.2应用PowerWorld软件设计原理图
第三章静态安全分析
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。
静态安全分析可判定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27个）后，开始运行，得到结果如下表3
表3静态安全分析结果
标签
跃过
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
L_000011-000022C1
NO
YES
YES
NO
0
L_000011-000022C2
NO
YES
YES
NO
0
L_000011-000044C1
NO
YES
YES
NO
0
L_000011-000044C2
NO
YES
YES
NO
0
L_000011-000055C1
NO
YES
YES
NO
0
L_000011-000055C2
NO
YES
YES
NO
0
L_000033-000022C2
NO
YES
YES
NO
0
L_000033-000022C3
NO
YES
YES
NO
0
L_000022-000044C2
NO
YES
YES
NO
0
L_000022-000044C1
NO
YES
YES
NO
0
L_000022-000066C1
NO
YES
YES
NO
0
L_000022-000066C2
NO
YES
YES
NO
0
L_000022-000066C3
NO
YES
YES
NO
0
L_000022-000066C4
NO
YES
YES
NO
0
L_000055-000033C1
NO
YES
YES
NO
0
L_000055-000033C2
NO
YES
YES
NO
0
L_000055-000033C3
NO
YES
YES
NO
0
L_000044-000066C1
NO
YES
YES
NO
0
L_000044-000066C2
NO
YES
YES
NO
0
L_000044-000066C3
NO
YES
YES
NO
0
L_000055-000033C4
NO
YES
YES
NO
0
L_000022-000066C5
NO
YES
YES
NO
0
L_000033-000022C5
NO
YES
YES
NO
0
L_000033-000022C6
NO
YES
YES
NO
0
L_000033-000022C4
NO
YES
YES
NO
0
由上表能够得到系统运行无越限和事故不可求解。
第四章系统潮流分布及网络损耗
4.1支路参数
运用powerworld软件运行实例，查看实例信息等到如下表支路参数，见下表4
表4支路参数
首端节点编号
末端节点名称
回路
R
X
B
极限AMVA
极限BMVA
极限CMVA
1
2
1
0.12
0.42
0
90
0
0
1
2
2
0.12
0.42
0
90
0
0
1
4
1
0.12
0.63
0
80
0
0
1
4
2
0.12
0.63
0
80
0
0
1
5
1
0.06
0.25
0
100
0
0
1
5
2
0.06
0.25
0
100
0
0
3
2
6
0.06
0.26
0
90
0
0
3
2
5
0.06
0.26
0
90
0
0
3
2
4
0.06
0.26
0
90
0
0
3
2
3
0.06
0.26
0
90
0
0
2
4
1
0.11
0.49
0
100
0
0
2
4
2
0.11
0.49
0
100
0
0
2
6
1
0.07
0.32
0
90
0
0
2
6
2
0.07
0.32
0
90
0
0
2
6
3
0.07
0.32
0
90
0
0
2
6
4
0.07
0.32
0
90
0
0
5
3
3
0.06
0.26
0
100
0
0
5
3
1
0.06
0.26
0
100
0
0
5
3
2
0.06
0.26
0
100
0
0
5
3
4
0.06
0.26
0
100
0
0
4
6
1
0.098
0.38
0
90
0
0
4
6
2
0.098
0.38
0
90
0
0
4
6
3
0.098
0.38
0
90
0
0
4.2节点状态
运用powerworld软件运行实例，查看实例信息等到如下表节点状态，见下表5
表5节点状态
编号
名称
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
1
110
1
110
29.27
80
0
13.4
-7.18
2
2
110
1.04152
114.568
35.09
240
15
3
3
110
1.08526
119.379
35.69
40
10
310
154
4
4
110
0.99111
109.022
34.44
160
40
5
5
110
1.014
111.54
28.26
240
30
6
6
110
1.09189
120.108
46.2
470
90
4.3网络损耗
运用powerworld软件运行实例，查看实例信息等到如下表支路参数，见下表6
表6网络损耗
首端节点编号
末端节点名称
回路
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
1
2
1
-26
-1.3
25.6
90
29.6
0.78
2.75
1
2
2
-26
-1.3
25.6
90
29.6
0.78
2.75
1
4
1
-13
4.6
14.1
80
17.6
0.24
1.25
1
4
2
-13
4.6
14.1
80
17.6
0.24
1.25
1
5
1
5.5
-6.9
8.8
100
8.9
0.05
0.19
1
5
2
5.5
-6.9
8.8
100
8.9
0.05
0.19
3
2
6
8.3
16.4
18.3
90
20.4
0.17
0.74
3
2
5
8.3
16.4
18.3
90
20.4
0.17
0.74
3
2
4
8.3
16.4
18.3
90
20.4
0.17
0.74
3
2
3
8.3
16.4
18.3
90
20.4
0.17
0.74
2
4
1
4.6
9.7
10.7
100
10.7
0.12
0.52
2
4
2
4.6
9.7
10.7
100
10.7
0.12
0.52
2
6
1
-67
5
67.6
90
78.7
2.95
13.47
2
6
2
-67
5
67.6
90
78.7
2.95
13.47
2
6
3
-67
5
67.6
90
78.7
2.95
13.47
2
6
4
-67
5
67.6
90
78.7
2.95
13.47
5
3
3
-57
-11
58.3
100
62.4
1.98
8.6
5
3
1
-57
-11
58.3
100
62.4
1.98
8.6
5
3
2
-57
-11
58.3
100
62.4
1.98
8.6
5
3
4
-57
-11
58.3
100
62.4
1.98
8.6
4
6
1
-59
-5
59.6
90
72.9
3.54
13.73
4
6
2
-59
-5
59.6
90
72.9
3.54
13.73
4
6
3
-59
-5
59.6
90
72.9
3.54
13.73
4.4发电机状态
运用powerworld软件运行实例，查看实例信息等到如下表节点状态，见下表7
表7发电机状态
编号节点
名称节点
有功出力
无功出力
设定电压
AGC
AVR
最小有功
最大有功
最小无功
最大无功
1
1
3.35
-1.8
1
NO
YES
0
1000
-9900
9900
1
1
3.35
-1.8
1
NO
YES
0
1000
-9900
9900
1
1
3.35
-1.8
1
NO
YES
0
1000
-9900
9900
1
1
3.35
-1.8
1
NO
YES
0
1000
-9900
9900
3
3
45
22
1
NO
NO
0
1000
-9900
9900
3
3
110
55
1
NO
NO
0
1000
-9900
9900
3
3
45
22
1
NO
NO
0
1000
-9900
9900
3
3
110
55
1
NO
NO
0
1000
-9900
9900
6
6
110
10
1
NO
NO
0
1000
-9900
9900
6
6
180
40
1
NO
NO
0
1000
-9900
9900
6
6
180
40
1
NO
NO
0
1000
-9900
9900
由上表6可得线路中的无功损耗较大，从而也使得线路损耗较大，假设在线路末端提供足够的电容无功补偿，使线路减少或免去输送的无功电流，那么线路通过电流降低，线损耗、电压损耗也就随着降低了。
第五章短路分析
5.1节点短路
选择节点3短路
1、单相接地
短路电流：
10.1124A〔标幺值〕相角：
-38.08度
表8节点情形〔母线电压〕
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
0.44293
1.11431
0.88756
26.42
-87.25
153.37
2
2
0.27553
1.22175
0.95889
44.47
-84.64
164.29
3
3
0
1.30338
1.04557
0
-86.68
167.54
4
4
0.40776
1.14893
0.89092
42.98
-83.86
162.12
5
5
0.1523
1.225
0.92005
6.91
-91.41
159.49
6
6
0.55986
1.22178
1.00897
61.26
-72.55
171.83
表9发电机情形
编号节点
名称节点
相电流A
相电流B
相电流C
相角A
相角B
相角C
1
1
0.54252
0.13461
0.10127
-54.85
13.97
42.1
1
1
0.54252
0.13461
0.10127
-54.85
13.97
42.1
1
1
0.54252
0.13461
0.10127
-54.85
13.97
42.1
1
1
0.54252
0.13461
0.10127
-54.85
13.97
42.1
3
3
1.60736
0.78008
0.65038
-27.94
-94.49
115.84
3
3
1.60736
0.78008
0.65038
-27.94
-94.49
115.84
3
3
1.60736
0.78008
0.65038
-27.94
-94.49
115.84
3
3
1.60736
0.78008
0.65038
-27.94
-94.49
115.84
6
6
1.53131
1.41575
1.38418
13.56
-79.68
151.02
6
6
1.53131
1.41575
1.38418
13.56
-79.68
151.02
6
6
1.53131
1.41575
1.38418
13.56
-79.68
151.02
表10线路情形〔电流情形〕
首端节点编号
末端节点名称
回路
相电流A首端节点
相电流B首端节点
相电流C首端节点
相电流A末端节点
相电流B末端节点
相电流C末端节点
1
2
1
0.35036
0.28993
0.26796
0.35036
0.28993
0.26796
1
2
2
0.35036
0.28993
0.26796
0.35036
0.28993
0.26796
1
4
1
0.1959
0.13615
0.18113
0.1959
0.13615
0.18113
1
4
2
0.1959
0.13615
0.18113
0.1959
0.13615
0.18113
1
5
1
0.7651
0.15037
0.04438
0.7651
0.15037
0.04438
1
5
2
0.7651
0.15037
0.04438
0.7651
0.15037
0.04438
3
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