昆明理工大学课程设计

目录前言··········································2第一章参数计算·······························3第一节原始数据··································3第二节电网模型的建立·····························4第二章潮流计算·······························8第一节系统参数的设置·····························8第二节程序的调试·································9第三节网损和潮流分析····························16第三章短路故障的分析计算·····················19第一节序网分析····································19第二节短路计算····································24心得体会·······································37参考文献·······································382前言电力系统潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。潮流计算的目标是求取电力系统在给定运行状态的计算。即节点电压和功率分布，用以检查系统各元件是否过负荷.各点电压是否满足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率损耗等。对现有电力系统的运行和扩建，对新的电力系统进行规划设计以及对电力系统进行静态和暂态稳定分析都是以潮流计算为基础。潮流计算结果可用如电力系统稳态研究，安全估计或最优潮流等对潮流计算的模型和方法有直接影响。在电力系统中可能发生的各种故障中，危害最大且发生概率较高的首推短路故障。产生短路故障的主要原因是电力设备绝缘损坏。短路故障分为三相短路、两相短路、单相接地短路及两相接地短路。其中三相短路时三相电流仍然对称，其余三类短路统成为不对称短路。短路故障大多数发生在架空输电线路。电力系统设计与运行时，要采取适当的措施降低短路故障的发生概率。短路计算可以为设备的选择提供原始数据。3第一章参数计算第一节、原始数据一组系统参数（一组7节点）表1.线路参数表线路编号线路型号线路长度（km）线路电阻{Ω/km}线路正序电抗{Ω/km}线路容纳之半{S/km}4-5LGJ-240/301280.0470.41.82×6104-6LGJ-120/701010.0741.47×6105-7LGJ-120/251600.0791.60×6106-9LGJ-95/55400.0921.80×6107-8LGJ-240/30780.0471.78×6108-9LGJ-240/301220.0471.78×610说明：线路零序电抗为正序电抗3倍。表2.变压器参数表线路编号变压器型号变压器变比（kV）短路电压百分数(%)2-7SSPL-220000242±3×2.5%/2010.433-9SSPL-120000242±3×2.5%/155.811-4SSPL-240000242±3×2.5%/17.511.42说明：变压器零序电抗与正序电抗相等，且均为Δ/Y0接法。4表3.发电机参数表1发电机额定功率{MW}额定电压{kV}额定功率因数124016.50.852180180.85310013.80.85表4.发电机参数表2发电机母线名JT（S）aR{Ω}dX{Ω}'dX{Ω}qX{Ω}'qX{Ω}'0dT（S）'0qT（S）1147.2800.320.130.210.218.962212.8001.930.261.870.436.000.535336.0201.510.211.450.298.590.60表5.负荷数据节点编号有功负荷(MW)无功负荷(MVA)51255069030814065计算节点7发生各种短路故障时的短路电流注:每组九位同学，分别计算1-9节点的短路电流，每人计算一个点。思考题1、牛顿拉夫逊法与PQ分解法有哪些联系？有哪些区别？二者的计算性能如何？2、为什么在用计算机对某网络初次进行潮流计算时往往是要调潮流，而并非任何情况下只一次送入初始值算出结果就行呢？要考虑什么条件？各变量是如何划分的？哪些可调？哪些不可调？3、发电机节点的注入无功为负值说明了什么？4、线路有功潮流最有可能的流向是？线路无功潮流最有可能的流向是？5、负荷功率因数对系统潮流有什么影响？6、潮流控制的主要手段有哪些？7、改善系统电压水平的措施有哪些？8、如何降低系统网损？9、如何校验主设备的短路容量？10、利用节点阻抗矩阵计算短路电流和利用导纳矩阵计算短路电流的算法有何异同？11、减小短路电流的措施有哪些？注：思考题旨在引导同学完成设计报告并以实际计算的结果加以说明，并非以必答题的形式出现在设计报告中。第二节电网模型的建立本设计中，采用精确计算算法，选取BS=100MVA，BU=220KV，5将所有支路的参数都折算到220KV电压等级侧；1、计算公式（1）线路参数的计算：（2）变压器参数的计算：22100%BBNNkTUSSUUX（3）发电机参数的计算：（暂态分析时，只用到发电机的暂态电抗来代替其次暂态电抗，故只求出暂态电抗）22''BBddUSKXX（4）负荷节点的计算)(2jQPSSZBMatlab程序为：clc;clear;L=[128,101,160,40,78,122];r=[0.047,0.074,0.079,0.092,0.047,0.047];b=[1.78e-006,1.47e-006,1.60e-006,1.80e-006,1.78e-006,1.78e-006];disp('线路电抗X=');X1=100/220^2*0.4*L;%线路各段电抗（均为标幺值，取Ub=220KV,SB=100MVA）disp(X1);fori=1:6R(i)=100/220^2*L(i)*r(i);%加分号避免出现过程项，下同end%线路各段电阻disp('线路电阻R=');disp(R);%输出Rfori=1:6Z(i)=R(i)+j*X1(i);Z0(i)=R(i)+3*j*X1(i);enddisp('线路正序、负序阻抗Z1=Z2=');disp(Z);fori=1:6Bl(i)=220^2/100*b(i)*L(i);B(i)=0+j*Bl(i);end%线路各容纳之半6disp('线路容纳之半B/2=');disp(B);%输出Bdisp('线路零序阻抗Z0:');disp(Z0);U0=[11.42,10.43,5.81];SN=[240,220,120];UN=[242,242,242];fori=1:3;XT(i)=j*U0(i)*242^2/SN(i)/220^2;XT0(i)=XT(i);end;disp('变压器正、负序电抗值Xt：');disp(XT);disp('变压器零序电抗值Xt0：');disp(XT0);x=[0.13,0.26,0.21];%发电机暂态电抗有名值UGN=[16.5,18,13.8];fori=1:3K(i)=242/UGN(i);endfori=1:3Xdg(i)=j*100/220^2*x(i)*K(i)*K(i);end%发电机暂态电抗disp('发电机暂态电抗Xdg=');disp(Xdg);PL=[125,90,140];QL=[50,30,65];fori=1:3ZL(i)=100/(PL(i)^2+QL(i)^2)*(PL(i)-j*QL(i));end%负荷节点阻抗disp('负荷节点阻抗Zl=');disp(ZL);（3）计算成果表线路参数节点R𝑋(1)𝑋(0)𝐵24-50.01240.10580.31770.11284-60.01540.08350.25050.07195-70.02610.13220.39660.12396-90.00760.03310.09930.03487-80.00760.06450.19350.06728-90.01180.10080.30240.1051变压器𝑋𝑇2−7𝑋𝑇3−9𝑋𝑇1−470.05740.05860.0576发电机𝑋𝑑𝐺1′𝑋𝑑𝐺2′𝑋𝑑𝐺3′0.05140.07870.1129负荷节点𝑍𝐿5𝑍𝐿6𝑍𝐿80.6897-j0.27591.000-j0.33330.5876-j0.2727三、等值电路模型由以上结果，得出等值电路图为8第二章潮流计算第一节系统参数的设置设计中要求所有结点电压不得低于1.0p.u.，也不得高于1.05p.u.，若电压不符合该条件，可采取下面的方法进行调压：（1）改变发电机的机端电压（2）改变变压器的变比（即改变分接头）（3）改变发电机的出力（4）在电压不符合要求的结点处增加无功补偿调压方式应属于逆调压。结点的分类：根据电力系统中各结点性质的不同，将结点分为三类：PQ结点、PV结点和平衡结点，在潮流计算中，大部分结点属于PQ结点，小部分结点属于PV结点，一般只设一个平衡结点。对于平衡结点，给定其电压的幅值和相位，整个系统的功率平衡由这一点承担。本设计中，选1号节点为平衡节点；2、3号节点为P、U节点；4、5、6、7、8、9号结点为P、Q节点。采用PQ分解法进行潮流的计算和分析。设计中，节点数:n=9，支路数:nl=9，平衡母线节点号:isb=1，误差精度:pr=0.00001。由支路参数形成的矩阵:矩阵B1的每行是由下列参数构成的：1、某支路的首段号p；2、末端号q，且pq;3、支路的阻抗（R+Xi）；4、支路的对地导纳；5、支路的变比；6、折算到哪一侧的标志（支路首段p处于高压侧则输入“1”，否则为“0”）；设计中，节点数:n=9，支路数:nl=9，平衡母线节点:isb=1，误差精度:pr=0.0001。由支路参数形成的矩阵:B1=[1.00004.00000+0.0576i01.00000;92.00007.00000+0.0574i01.00000;3.00009.00000+0.0586i01.00000;4.00005.00000.0124+0.1058i0+0.2256i1.00000;4.00006.00000.0154+0.0835i0+0.1438i1.00000;5.00007.00000.0261+0.1322i0+0.2478i1.00000;6.00009.00000.0076+0.0331i0+0.0696i1.00000;7.00008.00000.0076+0.0645i0+0.1344i1.00000;8.00009.00000.0118+0.1008i0+0.2102i1.00000]B2=[2.4000+1.4874i01.00001.000001.0000;1.8000+1.1155i01.00001.000003.0000;1.0000+0.6197i01.00001.000003.0000;001.0000002.0000;01.2500+0.5000i1.0000002.0000;00.9000+0.3000i1.0000002.0000;001.0000002.0000;01.0000+0.3500i1.0000002.0000;001.0000002.0000]第二节程序的调试一、未调试前，原始参数运行结果如下：（1）选用N-L法进行调节1、初始值代入运行结果为：1011第一步：、由上图得，所有节点均满足初始条件，调试各节点到1.0-1.05，调节2号发电机电压1.0500各节点的电压大小V为(节点号从小到大排列)：1.00001.05001.00000.99700.97750.98991.02681.00421.0009第二步：得出结果可知4、5、6节点不符合要求