电力系统运行方式分析报告和计算Word文档格式.docx

1、XqTd0TJ=2Hai,2t/（MW2 h）ai,1t/（MW h）ai,0t/hPmax（MW）Pmin130010.50.853501.80.181.2870.000040.29810.221200.000030.30510.322502.10.21.560.3219.38100升压变参数均为Vs%=10.5%，变比10.5kV/242kV。不计阻和空载损耗。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=40 TA=0.1 TA1=0.1 KF=0.05

2、 TF=0.7 VRmax=3.7 VRmin=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；3、用Matlab编制潮流计算程序，可任选一种潮流计算方法；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；5、用PowerWorld软件进行潮流计算并与

3、自己编制的软件计算结果进行校核和分析；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；7、用Matlab编制三相短路的短路容量计算程序；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；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

4、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 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

5、：采用最大负荷计算。2满载发电负荷最小运行方式：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： r = 0.054/km x = 0.308/km C = 0.0116 r0 = 0.204/km x0 = 0.968/km C0 = 0.0078 线路长度：L12:30km; L23:20km; L24:11km; L36:9km;L45: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=0.5rl X=0.5xl 0.5B=cl线路L12L23L24L36L45L6GL5GR/0.8

6、10.540.2970.2430.4320.675X/4.623.081.6941.3862.4643.850.5B/0.00010930.000072890.000040090.000032800.000058310.000091113.062.041.1220.9181.6322.5514.529.685.3244.3567.74412.10.000073510.000049010.000026950.000022050.000039210.000061262.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：R0.0015310.0010

7、210.0005610.0004590.0008170.001276X0.0087330.0058220.0032020.0026200.0046580.0072780.5B0.05781970.03855880.02120760.01735120.03084600.04819720.0057840.0038560.0021210.0017350.0030850.0048200.0274480.0182990.0100640.0082340.0146390.0228730.03888690.02592630.01425660.01166450.02074210.03240651.4 发电机参数

8、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=30083.7%=251.1MW，PG3=25083.7%=209.25MWQG1=QG2= =155.617803 MVarQG3= =129.681503MVar相应的标幺值：PG1*=PG2*=2.511000, PG3*=2.092500QG1*=QG2*=1.556178, QG3*=1.2968152.机端电压VG=10.5kV, 取基准电压10.5kV，VG*=13.相关电抗值归算应用如下公式进行

9、归算：机组发电容量Xd*Xd*Xq*300MW0.51000.0510000.40800023250MW0.71400.0680000.5100001.5 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/XT*0.95041317.5692000.03321220.4974000.0387471.6 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Pmax/MWQmax/MWPmin/MWQmin/M

10、W-PQ23040147.225.621025134.4168519254.4410110262.470.422030140.819.2#7#8PV185.9233251.1155.6178#9#10154.9361209.25129.6815负荷标幺值：电压2.30.41.4720.2560.251.3440.161.920.5444.11.12.6240.7042.20.31.4080.1921.051.8592332.5111.5561782.51.5493612.09251.2968152、潮流计算的Matlab编程及PowerWorld仿真2.1牛顿拉夫逊法Matlab计算程序牛顿拉

11、夫逊法是计算潮流时常见的方法，该方法具有广泛的应用。该方法是牛顿在17世纪提出的一种在实数域和复数域上近似求解方程的方法。多数方程不存在求根公式，因此求精确根非常困难，甚至不可能，从而寻找方程的近似根就显得特别重要。方法使用函数f（x）的泰勒级数的前面几项来寻找方程f（x） = 0的根。牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大优点是在方程f（x） = 0的单根附近具有平方收敛，而且该法还可以用来求方程的重根、复根。相应程序详见附件1.2.1.1 满发满载运行方式下计算在这种运行方式下，三台机组全部开启，各自保留10%作为功率裕度，重用负荷占发电量7%，负荷为最大负荷。此方式下，节点1为平衡节

12、点，节点2、3、4、5、6、7为PQ节点，节点8、9、10为PV节点。经过Matlab的运算，我们得到如下结果：2.1.2 满发轻载运行方式下计算经Matlab运算，我们得到：2.2 PowerWorld仿真电路图2.2.1 满发满载方式运行下电力系统的潮流计算满发满载方式运行下，发电厂三台机组均满载，取发电机容量10%为裕量，并保留出力的7%作厂用电，即发出功率为总容量的83.7%，负荷采用最大负荷计算。满发满载电路图：编辑模式下，#1为平衡节点，电压恒定为1.05VN。为了反映这一特性，#1应接一台容量无穷大的发电机。具体参数设置如图3所示（机组出力暂不确定，可填为100MW。） 接在平衡

13、节点处的发电机参数设置#7为PV节点，P=711.45MW，V=1.05VN，正常运行时各机组发出的有功功率P1=P2 =251.1MW，P3=209.25MW。具体参数设置如图4、图5所示。 接在#7处的发电机#8、#9参数设置 接在#7处的发电机#10参数设置其余节点为PQ节点，将基准电压设置为230kV，带上相应大小的负荷。最后，用输电线路将各节点连接起来。潮流仿真结果如下：各节点电压节点编号基准电压kV标幺电压实际电压（kV）相角 （度）1.00000230.00000.9992229.816-1.701.0021230.483-1.8840.9985229.655-2.0250.99

14、98229.954-2.081.00411.0090230.943232.07-1.80-1.39各发电机运行状态发电机编号有功出力（MW）无功出力（MVar）电压标幺值664.18-100.661.0000251.10139.611.0500910119.20各支路状态首端节点编号末端节点编号首端有功功率（MW）首端无功功率（Mvar）首端视在功率（MVA）有功损耗（MW）无功损耗（Mvar）332.1-50.3335.91.72-1.7543.3-60.874.60.05-7.42172.1-7.8172.30.17-3.28-61.8-65.990.30.0421.9-4751.80.0

15、1-4.15-183.1-171.8-97.8-77.6207.6188.50.28-6.65-4.63电网线损率计算：线损率按以下公式计算：支路#1#2#2#3#2#4#3#6#4#5#5#7#6#7线损率0.518%0.115%0.099%0.065%0.046%0.295%0.163%电网网损率的计算：网损率按以下公式计算：其中，发电机输出功率包括发电厂和平衡节点的功率，发电机输出功率和负荷均只取有功分量。则发电机输出功率PD=711.45MW+664MW=1375.45MW总负荷PL =230MW+210MW+300MW+410MW+220MW =1370MW网损率=（PD-PL）/P

16、D100%=0.396%2.2.2 满发轻载方式运行下电力系统的潮流计算满发轻载方式运行下，发电厂三台机组均满载，取发电机容量10%为裕量，并保留出力的7%作为厂用电，即发出功率为总容量的83.7%，负荷采用最小负荷计算。 满发轻载电路图1.0056231.2880-0.491.0093232.1390-0.391.0061231.4030-0.581.0079231.8170-0.511.01131.0157232.5990233.6110-0.26167.57-169.22118.21100.8683.8-84.6119.1-10.47-37.671.3-7.5647.6-26.40.02

17、-4.20-104.9-61.0121.30.07-3.17-48.4-49.469.20.03-4.16-179.6-175.3-80.4-67.4196.8187.80.48-7.15-4.750.239%0.133%0.042%0.067%0.062%0.267%0.160%电网网损率的计算则发电机输出功率PD=711.45MW+167.571MW=879.021MW总负荷PL =147.2MW+134.4MW+192MW+262.4MW+140.8MW =876.8MW100%=0.253%2.3 Matlab和PowerWorld计算的结果比较以大方式的结果为例：电压标幺值很接近；电

18、角度有一定差别，但一般小数点第一位都相同；线损有一定差别，但也都不大。造成结果差别的原因，首先，两种程序输入参数上存在误差，Matlab的参数会保留一定位小数，不能达到最精确值，而PowerWorld会将线路参数强制以美制单位保存，每次查看和修改参数自动转换成公制单位造成误差，而且这种误差还会随着查看与修改的次数累积；使用Matlab的算法较为理论和简单，系统中各个元件和部分的反馈和相互作用没什么体现，而PowerWorld仿真的算法更为精确和复杂，如发电机的模型更加详细。3、大方式下“N-1”潮流校核使用满发大负荷运行方式，即：三台机组保留10%容量备用，发出功率的7%为厂用电，出力为机组总

19、容量的83.7%；负荷使用提供的220kV最大负荷。N-1情况下，将3发电机组及其变压器统一以#7节点代表进行计算。依次分别断开各条支路中双回线的一条线，计算节点电压和各个功率及损耗；根据设计要求：403.1 Matlab“N-1”潮流校核N-1故障可理解为双回线中的一回被切除，只剩一回在维持运行。这种情况会造成电力系统潮流状态的变更，需要进行潮流校核来检验系统的稳定性。此方式中，我们依次分别将其中一条双回线参数改成相应的单回线参数带入Matlab计算。经过Matlab运算，得到以下结果：N-1故障下各节点电压故障线路1.0001.0111.0201.0161.0261.0391.0071.0221.0081.0141.0271.0181.0091.0241.037L571.0051.0031.0251.041L671.0061.0131.040N-1故障各线路电流2.840.961.370.671.16