电力系统分析课程设计

答辩内容1、短路计算的目的是什么？采用什么方法计算的？答：短路计算的目的:①通过短路计算来确定电气主接线的方案②通过短路计算来对电气设备进行选型，比如说电气保护装置等③用来进行电力系统暂态稳定计算。采用什么方法计算的:我采用的是标幺值法。2、仿真运算过程中遇到哪些问题？如何解决的？答：PSASP软件刚开始使用时，由于不熟悉的缘故，使用软件速度比较慢，母线数据录入处有些遗忘，后来通过请教老师和同学，逐渐熟练了PSASP软件的使用，进行仿真的速度也得以提高问题基本解决。3、本次课程设计的主要收获是什么？答：通过本次课程设计，我掌握了PSASP软件的使用，提高了自己的动手能力，也更加熟练了短路计算，对今后的学习、工作有极大的帮助。《电力系统分析》课程设计某系统短路计算新疆工程学院电力工程系课程设计任务书2016-2017学年2学期2017年6月9日专业电气工程及其自动化班级电气工程14-2课程名称电力系统分析设计题目某系统短路计算指导教师刘华起止时间2017年5月26日—2017年6月9日周数2周设计地点实验楼A303设计目的：本次电力系统课程设计是根据给定的原始材料完成、巩固和加深对电力系统短路计算基本原理的理解，学习和掌握应用计算机进行电力系统设计和计算的方法，培养学生独立分析和解决问题的能力。设计任务或主要技术指标：如图1.1所示如图所示，设A、B发电机暂态电动势为1，在k点发生两相短路接地故障，试计算。试求：求:电力系统短路电流的计算（)3(d三相短路，)2(d两相短路）（手算和计算机仿真计算；短路点为K点和发电机母线上）；2.设计进度与要求设计进度：[1]第一天：选题，收集资料，完成开题报[2]第二天：完成电路等值电路的绘制[3]第三、四、五天：完成电路电流的手工计算[4]第六、七、八天：基于PSASP的仿真短路计算[5]第九天：设计初审[6]第十、十一天：修改初稿，打印终稿。[7]第十二天：课程设计答辩。要求：[1]电力系统短路电流的计算（)3(d三相短路，)2(d两相短路）（手算和计算机仿真计算；短路点为K点和发电机母线上）。[2]用PSASP建模仿真计算；[3]2人一组，1人手算，1人计算机仿真计算。[4]计算题目要求的电网的1个点的短路电流，画出正序，负序，零序和等效图，手算。《电力系统分析》课程设计某系统短路计算摘要电能是现代社会中最重要，也是最方便的能源。电能具有许多优点，它可以方便地转化为别种形式的能，它的输送和分配易于实现；它的应用规模也很灵活。电力系统正常运行的破坏多半是由短路故障引起的。发生短路时，系统从一种状态剧变到另一种状态，并伴随产生复杂的暂态现象。所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。对于各种不对称短路，都可以对短路点列写各序网络的电势方程，根据不对称短路的不同类型列写边界条件方程。联立求解这些方程可以求得短路点电压和电流的各序分量。【关键词】短路、对称短路、不对称短路《电力系统分析》课程设计某系统短路计算目录1电力系统基础计算简介..............................................11.1潮流计算....................................................11.2短路计算....................................................12设计主要任务.............................................................................................................53设计原理.....................................................................................................................73.1两相短路....................................................73.2三相短路...................................................93计算过程及步骤......................................................................................................113.1系统C的正序电抗计算.......................................113.2K点发生两相短路时故障点电流计算..........................123.3K点发生abc三相短路时故障点电流..........................133.4K点发生abc三相短路时发电机G和系统C分别提供的故障电流..144仿真实验..................................................................................................................154.1交直流电力系统分析程序功能.................................154.2仿真结果部分截图...........................................16结果分析...........................................................20总结............................................................21致谢............................................................22参考文献...........................................................23《电力系统分析》课程设计某系统短路计算11电力系统基础计算简介1.1潮流计算1.1.1什么是潮流计算？潮流计算是电力系统非常重要的分析计算，用以研究系统规划和运行中提出的各种问题。对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求；对运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。潮流计算是电力系统分析最基本的计算。除它自身的重要作用之外，在《电力系统分析综合程序》(PSASP)中，潮流计算还是网损计算、静态安全分析、暂态稳定计算、小干扰静态稳定计算、短路计算、静态和动态等值计算的基础。1.1.2潮流计算的特点（1）迭代算法及其收敛性对于非线性方程组问题，其各种求解方法都离不开迭代，因此，存在迭代是否收敛的问题。为此，在程序中开发了多种计算方法否收敛的问题。1、PQ分解法2、最佳乘子法3、牛顿法(电流式）4、牛顿法（功率式）5、PQ分解法牛顿法供计算选择，以保证计算的收敛性。（2）解的多值性和存在性对于非线性方程组的求解，从数学的观点来看，应该有多组解。根据程序中所设定的初值，一般都能收敛到合理解。但也有收敛到不合理解(电压过低或过高)的特殊情况。这些解是数学解(因为它们满足节点平衡方程式)而不是实际解。为此需改变运行条件后再重新计算。此外，对于潮流计算问题所要求的节点电压的分量(幅值和角度或实部和虚部)。只有当其为实数时才有意义。如果所给的运行条件中无实数解，则认为该问题无解。因此，当迭代不收敛时，可能有两种情况：一是解(指实数解)不存在，此时需修改运行方式；另一是计算方法不收敛，此时需更换计算方法。1.2短路计算1.2.1短路电流或几相与大地相接以及三相四线制系于是在回路中流通很大的短路电流。三相短路电流计算是电力系统规划、设计、《电力系统分析》课程设计某系统短路计算21.2.2电力系统中短路电流的危害统中相与零线的短接等。当发生短路于是在回路中流通很大的短路电流。三相短路电流计算是电力系统规划、设计、1.2.3短路电流的计算一、高压短路电流计算（标幺值法）1、基准值选择功率、电压、电流电抗的基准值分别为时，其对应关系为：为了便于计算Ud通常选为线路各级平均电压Uav；基准容量Sd通常选为100MVA。由基准值确定的标幺值分别如下：式中各量右上标的“*”用来表示标幺值，右下标的“d”表示在基准值下的标幺值。2、元件的标幺值计算（1）电源系统电抗标幺值（2）变压器电抗标幺值由于变压器绕组电阻比电抗小得多，高压短路计算时忽略变压器的绕组电阻，以变压器的阻抗电压百分数（uS%）作为变压器的额定电抗，故变压器的电抗标幺值为：《电力系统分析》课程设计某系统短路计算3（3）限流电抗器的电抗标幺值Xk%—电抗器的额定百分比电抗，UNL%—电抗器额定电压，KVINL%—电抗器的额定电流，A（4）输电线路的电抗标幺值已知线路电抗Xl=X0l时，当Ud=Uav时3、短路电流计算计算短路电流周期分量标幺值Ik*为U*—电源电压标幺值在Ud=Uav时，U*=1短路电流周期分量实际值为对于电阻较小，电抗较大的高压供电系统，三相短路电流冲击值isk=2.25Ik，三相短路电流最大有效值Isk=1.25Ik二、低压短路电流计算（有名值法）1、三相短路电流2、两相短路电流《电力系统分析》课程设计某系统短路计算43、三相短路电流和两相短路电流之间的换算关系4、总电阻和总电抗5、系统电抗6、高压电缆的阻抗7、变压器的阻抗8、低压电缆的电阻和电抗《电力系统分析》课程设计某系统短路计算52设计主要任务如图1.1所示如图所示，设A、B发电机暂态电动势为1，在k点发生两相短路接地故障，试计算。试求：图1电路原理图要求完成的主要任务:(1)求电力系统)3(d三相短路电流的计算(2)求电力系统)2(d两相短路电流的计算(手算和计算机仿真计算；短路点为K点和发电机母线上）；《电力系统分析》课程设计某系统短路计算6《电力系统分析》课程设计某系统短路计算73设计原理3.1两相短路1.两相短路各序网络的制定应用对称分量法分析计算不对称故障时，首先必须作出电力系统的各序网络。为此，应根据电力系统的接线图，中性点接地情况等原始资料，在故障点分别施加各序电势，从故障点开始，逐步查明各序电流流通的情况。凡是某一序电流能流通的元件，都必须包括在该序网络中，并用相应的序参数和等值电路表示。除中性点接地阻抗，空载线路以及空载变压器外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示，如图2所示；负序电流能流通的元件与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因此，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，便得到负序网络如图3所示；在短路点电流施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三相零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地才能构成通路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的接法有密切的关系，如图4所示。利用各序的网络图可以计算出相应的各序阻抗。图2系统的正序网络图3系统的负序网络----《电力系统分析》课程设计某系统短路计算8图4系统的零序网络2.不对称三相量的分解对称分量法是分析不对称故障的常用方法，根据对称分量法，一组不对称的三相量可以分解为正序、负序、零序三相对称的三相量。在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量(电压或电流)，可以分解为三组对称的相量，当选择a相作为基准相时；三相相量与其对称分量之间的关系为：式（2-1）中，运算子，且有分别为a相电流的正序、负序和零序分量，并