华南理工大学2011级电力系统课程设计电力系统稳定分析

专业：电气工程及其自动化班级：09电气（4）班华南理工大学电力学院2013-1-6目录1任务书简介-------------------------------------21.1220kV分网结构和参数------------------------------------------------------------------------------21.2设计的主要内容------------------------------------------------------------------------------------------41.3设计要求和设计成果----------------------------------------------------------------------------------42潮流计算分析-----------------------------------62.1参数计算------------------------------------------------------------------------------------------------------62.2基于matlab的潮流计算程序---------------------------------------------------------------------72.3基于powerworld的潮流计算------------------------------------------------------------------122.4潮流计算结果分析------------------------------------------------------------------------------------193稳定计算分析----------------------------------213.1参数计算----------------------------------------------------------------------------------------------------213.2网络变换法求解转移阻抗------------------------------------------------------------------------213.3基于matlab的稳定计算程序-------------------------------------------------------------------263.4基于powerworld的稳定计算-------------------------------------------------------------------273.5稳定计算结果分析------------------------------------------------------------------------------------323.6发电机模型选择对稳定计算结果的影响------------------------------------------------333.7励磁调节系统参数变化对稳定计算结果的影响------------------------------------344结束语---------------------------------------341任务书简介1.1220kV分网结构和参数~10km比例尺#1#2#4#3#5G图1220kV分网结构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：表1各变电站参数编号类型220kV最大负荷（MVA）#1（节点6）500kV站平衡节点#2（节点1）220kV站250+j20#3（节点2）220kV站340+j90#4（节点3）220kV站260+j85#5（节点4）220kV站390+j90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：表2发电机组参数机组台数单台容量（MW）额定电压（EV）功率因数升压变容量（MVA）XdXd’XqTd0’TJ=2H330010.50.853501.80.181.287当发电机采用三阶模型时，励磁环节（含励磁机和励磁调节器）模型如下（不考虑PSS）：11RTs1AAKTsΣΣΣ1eTs1FFKsTsKE---++VGV1VrefVFVRVf+图2励磁环节模型上图中参数如下：TR=0，KA=20，TA=0.1，Te=0.1，KE=1，KF=0.05，TF=0.7发电厂升压变参数均为Vs%=10.5%，变比10.5kV/242kV。不计内阻和空载损耗。发电厂按PV方式运行，高压母线电压定值为1.05VN。考虑该电厂开机三台，所有发电机保留10%的功率裕度。发电厂厂用电均按出力的7%考虑。稳定仿真中不考虑发电厂的调速器和原动机模型。负荷采用恒阻抗模型。1.2设计的主要内容1、进行参数计算和标幺化，形成潮流计算参数。2、用Matlab编制潮流计算程序，要求采用P-Q分解潮流计算方法。3、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。4、用Matlab编制稳定计算程序（三台机可并联等值成一台机），发电机采用二阶经典模型（注：用ode45函数既可求解）。要求给出网络变换法求解转移阻抗的变换过程图；要求输出发电机功角，角速度，以及基于等面积定则的加速面积和减速面积。5、自行选择2-3种故障方案，给出摇摆曲线，并计算故障的极限切除时间和极限切除角。与PowerWorld软件的分析结果进行比较校核。6、用PowerWorld作为分析工具，发电机采用三阶模型，对第5步的2-3种故障方案进行稳定计算，给出摇摆曲线，并计算故障的极限切除时间。7、比较两种模型的仿真结果，分析发电机模型选择对于稳定计算结果的影响。8、分析励磁调节系统参数变化对于稳定计算结果的影响。9、编制课程设计报告。1.3设计要求和设计成果1、2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。注：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；所编制的潮流和稳定计算源程序（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；网络变换法求解转移阻抗的变换过程图。2潮流计算分析2.1参数计算线路基本电气正序参数：r=0.054Ω/km，x=0.308Ω/km，C=0.0116µF/km取发电厂220kV母线为节点5，无穷大母线为节点6，其他变电站220kV母线依次为节点1~4，得线路长度如下：L12=40km，L16=40km，L25=40km，L45=40km，L13=20km，L34=20km取基准电压VB=230kV，基准功率SB=100MVA，则基准阻抗：ZB=VB2/SB=2302/100Ω=529Ω节点1、节点2、节点3、节点4为PQ节点：P1s+jQ1s=250+j20，P1s*+jQ1s*=2.5+j0.2P2s+jQ2s=340+j90，P2s*+jQ2s*=3.4+j0.9P3s+jQ3s=260+j85，P3s*+jQ3s*=2.6+j0.85P4s+jQ4s=390+j90，P4s*+jQ4s*=3.9+j0.9节点5为PV节点：P=300×0.9×0.93MW=753.3MW，P*=7.533，V*=1.0节点6为平衡节点：V*=230/230=1.0，δ*=02.2基于matlab的潮流计算程序输入原始数据输入原始数据形成矩阵B’和B’形成矩阵B’和B’置迭代次数k=0置迭代次数k=0Kp=1,KQ=1Kp=1,KQ=1计算不平衡功率Δpi（k），计算Δpi（k）/Vi（k）计算不平衡功率Δpi（k），计算Δpi（k）/Vi（k）Max{Δpi（k）10^(-5)}?Max{Δpi（k）10^(-5)}?置Kp=0置Kp=0KQ=0？KQ=0？解修正方程求Δδi（k）解修正方程求Δδi（k）δi（k+1）=δi（k）+Δδi（k）δi（k+1）=δi（k）+Δδi（k）置KQ=1置KQ=1解修正方程求ΔVi（k）解修正方程求ΔVi（k）Vi（k+1）=Vi（k）+ΔVi（k）Vi（k+1）=Vi（k）+ΔVi（k）置Kp=1置Kp=1计算不平和功率ΔQi（k），计算ΔQi（k）/Vi（k）计算不平和功率ΔQi（k），计算ΔQi（k）/Vi（k）Max{ΔQi（k）10^(-5)}?Max{ΔQi（k）10^(-5)}?K+1→kK+1→k计算平衡机节点功率及全部线路功率计算平衡机节点功率及全部线路功率输出输出置KQ=0置KQ=0Kp=0？Kp=0？是否是是是否否否图3PQ分解法潮流计算程序流程框图%PQ分解法潮流计算%函数输出变量：1）迭代次数；2）各节点的电压幅值；3）各节点的电压相角；4）平衡节点的功率；%5）各线路功率clc;%清理命令窗口%======================================================参数设置K=20;%最大迭代次数limit=10e-6;%收敛条件%===================================================参数设置结束%===================================================基础参数录入%线路基本电气参数r=0.054;x=0.308;c=0.0116;z=r+x*1i;%单位阻抗b=2*pi*50*c*10^(-6)*1i;%单位电纳%基准阻抗为484Ω，双回线的阻抗除以2，导纳乘以2%支路信息矩阵：首端节点末端节点支路阻抗*对地导纳/2*branch=[1,2,z*40/2/529,b*40*529;1,3,z*20/2/529,b*20*529;1,6,z*40/2/529,b*40*529;2,5,z*40/2/529,b*40*529;3,4,z*20/2/529,b*20*529;4,5,z*40/2/529,b*40*529];%节点信息矩阵：发电机出力节点负荷节点电压初值节点类型（1-平衡节点；2-PQ节点；3-PV节点）node=[0,2.5+0.2i,1,2;%节点1，#20,3.4+0.9i,1,2;%节点2，#30,2.6+0.85i,1,2;%节点3，#40,3.9+0.9i,1,2;%节点4，#57.533,0,1,3;%节点5，发电机节点0,0,1,1];%节点6，#1%节点对地导纳向量%===================================================基础参数结束%===================================================形成Y矩阵%形成矩阵B’和B”[m1,n1]=size(branch);%m1为支路数[m2,n2]=size(node);%m2为节点数Y=zeros(m2);%预定义节点导纳矩阵fora=1:m2m=branch(a,1);n=branch(a,2);Y(m,n)=Y(m,n)-1./branch(a,3);Y(n,m)=Y(m,n);Y(m,m)=Y(m,m)+1./branch(a,3)+branch(a,4);Y(n,n)=Y(n