基于Matlab计算程序的电力系统运行分析

课程设计课程名称：电力系统分析设计题目：基于Matlab计算程序的电力系统运行分析学院：电力工程学院专业：电气工程自动化年级：学生姓名：指导教师：日期：教务处制目录前言··········································1第一章参数计算·······························2一、目标电网接线图··································2二、电网模型的建立··································3第二章潮流计算·······························6一．系统参数的设置··································6二．程序的调试·····································7三、对运行结果的分析································13第三章短路故障的分析计算·····················15一、三相短路········································15二、不对称短路······································16三、由上面表对运行结果的分析及在短路中的一些问题····21心得体会·······································26参考文献·······································271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。2第一章参数计算一、目标电网接线图系统参数表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-240/301130.0470.41.78×6104-6LGJ-120/701200.0741.47×6105-7LGJ-120/251650.0791.60×6106-9LGJ-95/551660.0921.80×6107-8LGJ-240/30920.0471.78×6108-9LGJ-240/301220.0471.78×610说明：线路零序电抗为正序电抗3倍。3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。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120016.50.852180180.85310013.80.85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.负荷数据表节点号有功负荷（MW）无功负荷（MVA）51355061003088035二、电网模型的建立设计中，采用精确计算算法，选取BS=100MVA，BU=220KV，将所有支路的参数都折算到220KV电压等级侧，计算过程及结果如下：1、系统参数的计算（1）线路参数计算公式如下：2BBRrlsU2BBXxlsU22BBBblUs各条线路参数的结果：4-5：011.0220100047.01132R093.02201004.01132X4097.01002201078.1113226B4-6：018.0220100074.01202R099.02201004.01202X085.01002201047.1120226B5-7：027.0220100079.01652R136.02201004.01652X013.01002201060.1165226B6-9：032.0220100092.01662R137.02201004.01662X145.01002201080.1166226B7-8：009.0220100047.0922R076.02201004.0922X079.01002201078.192226B8-9：012.0220100047.01222R101.02201004.01222X105.01002201078.1122226B（2）变压器参数的计算：0576.022010022024210043.10100%222214BBNNSTUSSUUX50586.022010022024210081.5100%222227BBNNSTUSSUUX0576.022010022024210042.11100%222239BBNNSTUSSUUX（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）0514.0220100)5.17242(13.02222'1'1BBdGdGSSKXX0787.0220100)20242(26.02222'2'2BBdGdGSSKXX1129.0220100)15242(21.02222'1'3BBdGdGSSKXX（4）负荷节点的计算241.0-6514.0)50-135(50135100)-(2225jjjQPSSZBL2751.0-9174.0)30-100(30100100)-(2226jjjQPSSZBL459.0-049.1)35-80(3580100)-(2228jjjQPSSZBL2．系统等值电路图的绘制根据以上计算结果，得到系统等值电路图如下：6第二章潮流计算一．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7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。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:B1=[140.0576i010;270.0574i010;390.0586i010;450.0114+0.093i0.194i10;460.018+0.099i0.170i10570.027+0.136i0.026i10690.032+0.137i0.028i10780.047+0.076i0.158i10890.012+0.101i0.022i10];%支路参数矩阵由各节点参数形成的矩阵:B2=[2+1.24i01101;1.8+1.12i01103;1+0.62i01103001002;01.35+0.5i100201+0.3i100200100200.8+0.35i1002001002];%节点参数矩阵由节点号及其对地阻抗形成的矩阵:X=[10;20;30;40;50;60;70;80;90];二．程序的调试1.未调试前，原始参数运行结果如下：选用牛顿-拉夫逊法来进行潮流计算，计算结果如下所示：迭代次数4没有达到精度要求的个数1416160各节点的实际电压标幺值E为(节点号从小到大排列)：Columns1through481.00000.9755+0.2198i0.9903+0.1390i0.9727-0.0252iColumns5through80.9322-0.0435i0.9450-0.0394i0.9769+0.1142i0.9474+0.0619iColumn90.9755+0.0777i各节点的电压大小V为(节点号从小到大排列)：Columns1through71.00001.00001.00000.97300.93320.94580.9835Columns8through90.94940.9786各节点的电压角O为(节点号从小到大排列)：Columns1through7012.69967.9891-1.4863-2.6727-2.38516.6694Columns8through93.73584.5559各节点的功率S为(节点号从小到大排列)：Columns1through40.4382+0.4742i1.8000+0.3819i1.0000+0.3957i0.0000+0.0000iColumns5through8-1.3500-0.5000i-1.0000-0.3000i-0.0000+0.0000i-0.8000-0.3500iColumn90.0000+0.0000i各条支路的首段功率Si为(顺序同您输入B1时一样)：0.4382+0.4742i1.8000+0.3819i1.0000+0.3957i0.2497+0.2964i0.1884+0.1538i-1.1028-0.0482i-0.8133+0.0008i0.6594-0.0269i-0.1618-0.2637i各条支路的末段功率Sj为(顺序同您输入B1时一样)：-0.4382-0.4501i-1.8000-0.1876i-1.0000-0.3279i-0.2472-0.4518i-0.1867-0.3008i1.1406+0.2145i0.8370+0.0746i-0.6382-0.0863i0.1630+0.2534i各条支路的功率损耗DS为(顺序同您输入B1时一样)：0+0.0240i90+0.1943i-0.0000+0.0678i0.0026-0.1554i0.0017-0.1471i0.0378+0.1663i0.0237+0.0754i0.0212-0.1133i0.0012-0.0103i以下是每次迭代后各节点的电压值(如图所示)由运行结果可知，节点4、5、6、7、8、9电压均不满足要求。故需进行调试，以期各结点电压均满足要求。2.采用NL法进行潮流的计算和分析。1）第一次调试将1、2、3号变压器的变比初值1.000均调为1.0250，则修改结果如下：10运行结果如下：如上所示：节点4、