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课程设计报告书题目:电力系统稳定分析和计算学院专业学生姓名学生学号指导教师课程编号课程学分起始日期封面纸推荐用210g/m2的绿色色书编辑完后需将全文绿色说明文字删除,格式不变C2课程设计题目:电力系统稳定分析和计算姓名:指导教师:一、一个220kV分网结构和参数如下:#1#3#4#2G#620km9km16km40km13km38km30km8km#5500kV站(#1)的220kV母线视为无穷大母线,电压恒定在230kV。图中,各变电站负荷均等效接于220kV母线。变电站参数和负荷如下表:编号类型220kV最大负荷,MVA#1500kV站平衡节点#2220kV站200+j110#3220kV站380+j140#4220kV站240+j130#5220kV站300+j150#6220kV站190+j80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,发电机与升压变之间采用单元接线。电厂220kV侧采用单母分段接线,正常运行时分段开关闭合。发电机组主要参数如下表:机组台数单台容量(MW)额定电压(EV)功率因数升压变容量MVA升压变Vs%XdXd’XqTd0’TJ=2H330010.50.8535010.52.00.231.7415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):11RTs1AAKTsΣΣΣ1eTs1FFKsTsKE---++VGV1VrefVFVRVf+上图中参数如下:TR=0,KA=25,TA=0.1,Te=0.15,KE=1,KF=0.05,TF=0.7发电厂升压变均采用Y/Y0接线,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。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,负序阻抗标幺制取0.2。二、设计的主要内容:1、手工进行参数计算和标幺化,形成潮流计算的网架参数;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.考虑该电厂开机三台,均为额定容量输出的方式,用编制的程序计算潮流。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、设#2和#4母线之间双回线路中一回的中点分别发生以下2种故障:1)1s时发生三相短路,1.1s同时切除故障线路三相;2)1s时单相接地短路,1.1s时同时切除故障线路三相。1.9s时三相重合闸。因重合于永久性故障,2.1s时再次切除故障线路。试手工计算序网以及用网络变换法求解转移阻抗;5、针对问题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),用软件计算出摇摆曲线,要求输出发电机功角,角速度。6、用PowerWorld软件的分析问题4,并与编程计算结果进行比较校核。7、发电机采用三阶模型,用PowerWorld作为分析工具,对问题4的两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。8、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。9、编制课程设计报告。三、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;2、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。四、成绩评定成绩按五级制评分,将根据课程设计答辩情况给分。评定内容包括:设计过程中的态度(20%)、课程设计报告质量(40%)和答辩过程回答问题情况(40%)。附注:ODE函数说明Matlab提供了一阶常微分方程组求解的系列函数:ode**。包括:ode45,ode23,ode113等,还有针对刚性系统的ode15s,ode23s等。这里可采用ode45编程(大家也可选择和对比其它函数,不同编号采用的数值积分算法不同)。函数形式:[t,y]=ode45(odefun,[t1,tf],x0,options);说明:odefun:列向量1*n,通过函数计算柄输出的微分方程的右端项;t1,tf:分别制定积分的时间起点和终点;x0:列向量1*n,状态变量初值options::微分优化参数,是一个结构体,使用odeset可以设置其具体参数,详细内容查看帮助。t:为时间列向量1*my为状态变量计算结果矩阵,m行代表时间点,n列代表n个状态变量的时间序列值。例如,求解如下微分方程:12212sin()xxxx初值为x1=1,x2=0从0s积分到3s,步长:0.1s则,首先定义函数myfunc,计算微分方程右端项的值:functiondx=myfunc(x)dx=[x(2)2*sin(x(1)];Ode45函数引用如下:x0=[1,0]options=odeset;options.reltol=1e-8;[t,y]=ode45(@myfunc,[0,3],x0,options)华南理工大学电力系电气工程及其自动化专业课程设计(论文)任务书兹发给2014级电气工程及其自动化4班学生课程设计任务书,内容如下:1.课程设计题目:电力系统稳定分析和计算2.应完成的项目:A.用Matlab编制PQ分解法潮流计算程序,完成典型运行方式的潮流计算并进行分析;B.用PowerWord软件对自己编制的软件计算结果进行校核和分析;C.用Matlab编制稳定计算程序,发电机采用二阶经典模型,要求给出网络变换法求解转移阻抗的变换过程图;D.选择2-3种故障方案,计算故障的极限切除时间和极限切除角;E.用Powerworld作为分析工具,发电机采用三阶模型,对上面的2-3种故障方案进行稳定计算,计算故障的极限切除时间,分析发电机模型选择对于稳定计算结果的影响,并且分析励磁调节系统参数变化对于稳定计算结果的影响。3.参考资料以及说明A.《电力系统分析》(上、下册)华中科技大学出版B.《发电厂电气部分》高等学校教材C.《电网调度运用技术》东北大学出版社D.PowerWorld17使用手册E.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用4.本毕业设计(论文)任务书于2017年12月25日发出,应于2018年1月7日前完成,然后提交课程考试委员会进行答辩。系主任批准年月日教员组主任审核年月日指导老师签发2017年12月25日电力系统稳定分析和计算一.选题背景对一个7节点的网络进行稳态计算和短路计算,分别用powerworld软件进行仿真,matlab软件进行计算分析,并进行对比。稳态计算求解网络的节点电压和相角,两种方式进行对比校验。短路计算求解转子的摇摆曲线,求解功角与最大切除角。进行暂态稳定分析。二.方案论证用powerworld进行模型搭建,并采用牛顿-拉夫逊法进行潮流分析。进行短路计算时分别采用发电机二阶和三阶模型进行比对分析。Matlab采用PQ分解法进行潮流计算。并于powerworld软件的仿真结果进行比对分析。同样进行短路计算,发电机分别采用二阶,三阶模型。进行分别比较分析三.过程论述与结果分析1.电网参数计算1.1线路参数的计算和标幺化图1电网的等效线路图电网的基准功率取为100MVA,基准电压取为220kV,则有{𝑆𝐵=100𝑀𝑉𝐴𝑉𝐵=220𝑘𝑉𝑍𝐵=484𝛺𝐼𝐵=0.2624𝑘𝐴线路的正序参数:{𝑍=𝑟+𝑗𝑥=0.054+𝑗0.308𝛺/𝑘𝑚𝐶=0.0116𝜇𝐹/𝑘𝑚线路阻抗标幺值计算公式:𝑍∗=𝑍𝑙∗𝑆𝐵𝑉𝐵2线路等值电纳标幺值计算公式:𝐵∗=𝑗2𝜋𝑓𝑁𝑉𝑙∗𝑉𝐵2𝑆𝐵当线路为双回线路时,线路阻抗为单回线线路的一半,导纳为单回线路的两倍,各线路参数的标幺化计算如下:线路L13为双回路,长度8km,则:𝑍13∗=0.5∗8∗(0.054+j0.308)484=(0.0004463+j0.002545)𝐵12∗=2∗2𝜋∗50∗0.0116∗8∗10−6∗484=(𝑗0.02821)同理可得其余线路参数标幺值如下表所示:表1.1线路参数的标幺值线路名阻抗标幺值导纳标幺值L130.0004463+j0.002545j0.02821L160.000502+j0.002864j0.03173(单回路)L240.00145+j0.008273j0.02292L250.0008926+j0.00509j0.05641L260.001116+j0.006364j0.07052(单回路)L340.00424+j0.02418j0.067L370.001674+j0.009545j0.1058L570.002231+j0.01273j0.141线路的正序参数与负序参数相等,零序参数标幺值如下表所示:表1.2线路的零序参数线路名阻抗标幺值导纳标幺值L130.001686+j0.0080.018967L160.001897+j0.0090.021337(单回路)L240.005479+j0.0260.01541L250.003372+j0.0160.037933L260.004215+j0.020.047417(单回路)L340.016017+j0.0760.045046L370.006322+j0.030.071125L570.00843+j0.040.0948331.2节点信息统计在给定的220kV网架中共有7个节点,其中节点1是500kV变电站,为平衡节点,视为无穷大系统,电压稳定在230kV,即1.0454VN。节点2、3、4、5、6均为PQ节点,并且带有一定的负荷。此外,节点7为PV节点,由于发电机并不总是满载运行,在正常运行时,考虑到7%的厂用电,因而发电机机组发出的总有功功率为:𝑃=3∗(1−7%)∗(1−10%)=753.3𝑀𝑊于是,当发电机机组正常运行时时,每台机组的出力为753.3/3=251.1MW。发电机机组端额定电压为10.5kV,出线侧的高压母线电压稳定在1.05VN,各个节点的参数信息如下表所示:表1.3各节点参数一览表编号1234567节点类型平衡节点PQ节点PQ节点PQ节点PQ节点PQ节点PV节点P(MW)无200380240300190-753.3Q(MVar)无11014013015080无V(kV)230kv无无无无无231.1kv2.电网潮流计算2.1采用Matlab计算电网潮流先进行电网的等效线路参数的计算和标幺化,形成节点导纳矩阵,然后利用各个节点的类型信息,利用PQ分解法进行电网潮流计算。本文编写了基于Matlab平台的PQ分解法计算程序,对电网进行了潮流计算,得出了系统稳定时各节点的电压(幅值及相角)、功率分布等。2.1.1网络信息处理形成电网线路的节点导纳矩阵是进行潮流计算前必须要做的准备。首先将线路的标幺值参数整合成矩阵,使其包含线路的所有信息,再形成节点导纳矩阵。本文采用admittance函数实现,代码见附录。2.1.2基于Matlab的PQ分解法程序流程图如下:2.1.3PQ分解法潮流计算的结果分析利用2.1.2节的PQ分解法的Matlab程序计算的电网潮流结果如下图所示:1)各节点的电压和注入功率如下:表2.1各节点电压和注入功率节点编号实际电压标幺值相角(°)注入功率标幺值11.045405.654+j3.887621.02489-1.2154-2-j1.131.04085-0.17-3.8-j1.441.019-1.683-2.4-j
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