电力系统 潮流计算 课程设计 邵阳学院

课程设计(论文)题目名称潮流计算课程名称电力系统稳态分析学生姓名学号系、专业电气工程系、09级电力一班指导教师2012年1月7日3邵阳学院课程设计（论文）任务书年级专业09电气工程及其自动化学生姓名学号题目名称电力系统潮流计算设计时间2011.12.23-2012.1.9课程名称潮流计算课程设计课程编号121202306设计地点综合仿真实验室一、课程设计（论文）目的1.掌握电力系统潮流计算的基本原理；2.掌握并能熟练运用PSCAD仿真软件；3.采用PSCAD软件，做出系统接线图的潮流计算仿真结果。二、已知技术参数和条件在图1所示的简单电力系统中，系统中节点1、2、3为PQ节点，节点4为PV节点，节点5为平衡节点，已给定14.022.01js，09.018.02js，13.027.03js，35.04P，0.14V，005.15V，计算各个母线上的潮流分布。~~1:k123451S2S3S4S5Scy34Z图1简单电力系统三、任务和要求1.按学校规定的格式编写设计论文。2.论文主要内容有：①课题名称。②设计任务和要求。③PSCAD的应用以及仿真结果。④收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。3四、参考资料何仰赞主编.电力系统分析.高教出版社出版.第三版.2002年刘明波主编.大电网最优潮流计算.科学出版社出版.第一版.2010年陈珩主编.电力系统稳态分析.中国电力出版社.第三版.2007年韩祯祥主编.电力系统分析.浙江大学出版社.第三版.2005年五、进度安排2011年12月23日：下达课程设计的计划书，任务书，设计题目及分组情况2011年12月24日-30日：学生熟悉PSCAD软件和建模2012年1月1日-3日：上机调试程序，建立系统接线图的仿真模型和得出仿真结果2012年1月4日-5日：写出报告（A4打印稿）和PPT报告（用于答辩）2012年1月7日：组织学生答辩六、教研室审批意见教研室主任（签字）：年月日七|、主管教学主任意见主管主任（签字）：年月日八、备注指导教师（签字）：学生（签字）：3邵阳学院课程设计（论文）评阅表学生姓名学号系电气工程及其自动化专业班级题目名称潮流计算课程设计课程名称电力系统分析一、学生自我总结通过本次潮流计算课程设计，我对潮流计算的过程有了深刻的理解。潮流计算的每个过程，包括首先的求取导纳矩阵，到求解因子表，然后赋初值进行第一次有功迭代，然后用的得到的修正量进行第二次迭代，依次按这些步骤循环知道达到迭代要求。说着过程只有几句话，可这个过程，我们整个组付出的努力和时间是相当巨大的，没日没夜的进行手工计算后就是学习PSCAD的使用.总而言之，这个课程设计，让我收获巨大。学生签名：年月日二、指导教师评定评分项目平时成绩答辩课程设计内容综合成绩权重30%30%40%单项成绩指导教师评语：指导教师（签名）：年月日注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。目录摘要…………………………………………………………………Ⅰ第1章潮流计算概述及课题……………………………………11.1潮流计算概述………………………………………………11.2潮流计算课题………………………………………………11.3分析课题及求解思路………………………………………2第2章PSCAD软件的应用及仿真结果……………………………32.1PSCAD简介…………………………………………………42.2PSCAD的应用………………………………………………42.3PSCAD仿真结果……………………………………………5总结………………………………………………………………8参考文献……………………………………………………………93摘要从数学上说,朝流计算是要求解一组有潮流方程描述的非线性方程组。电力系统潮流计算是电力系统分析中最重要最基本的计算，是电力运行、规划以及安全性、可靠性分析和优化的基础，也是各种电磁暂态和机电暂态分析的基础和出发点。随着现代化的调度中心的建立，为了对电力系统进行实时安全监控，需要根据实时数据库所提供的信息。PSCAD代表电力系统计算机辅助设计，PSCAD的开发成功，使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分可视化成为可能，而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端。可模拟任意大小的交直流系统。关键词：潮流计算；PSCAD31潮流计算概述及题目1.1潮流计算概述在电力系统运行和规划中，都需要研究电力系统稳定运行情况，确定电力系统的稳态运行状态。给定电力系统的网络结构、参数和决定电力系统运行状况的边界条件，，确定电力系统运行的方法之一是朝流计算。从数学上说,朝流计算是要求解一组有潮流方程描述的非线性方程组。电力系统潮流计算是电力系统分析中最重要最基本的计算，是电力运行、规划以及安全性、可靠性分析和优化的基础，也是各种电磁暂态和机电暂态分析的基础和出发点。潮流计算方法的发展是与人们所使用的计算工具的发展相联系的。早期，除了手动潮流外，人们用交流计算台通过物理模拟的方法来分析电力系统稳态运行状态。这种方法虽然直观，物理概念清楚，但受到系统规模等因素的影响，分析大网络的超流会遇到困难。作为研究电力系统稳定运行情况的一种基本电气计算，电力系统常规潮流计算的任务是根据给定的网络结构及运行条件，求出整个网络的运行状态，其中包括各母线的电压、网络中的功率分布以及功率损耗等。潮流计算的结果，无论是对于现有系统运行方式的分析研究，还是对规划中供电方案的分析比较，都是必不可少的。它为判别这些运行方式计规划设计方案的合理性、安全可靠性及经济性提供了定量分析的依据。此外，在进行电力系统静态及暂态稳定计算时，要利用潮流计算的结果作为其计算的基础；一些故障分析以及优化计算也需要有相应的潮流计算作配合；潮流计算往往成为上述计算程序的一个重要组成部分。以上这些，主要是在系统规划设计及运行方式安排中的应用，属于离线计算范畴。1.2题目要求下图1-1是IEEE14节点系统的接线图3图1-1IEEE14节点系统接线图计算各个母线上的潮流分布。原始数据：所有数据均为标么值，系统基准值SYSBASE:100MVA（1）发电机数据发电机编号gPgQmaxgQmingQgVmaxgPmingP1232.4-16.910.00.01.06332.40.024042.450-401.045140.00.030.023.4400.01.01100.00.060.012.224-61.07100.00.080.017.424-61.09100.00.0表1-1发电机数据（p.u.）3（2）母线数据解释说明：1表示PQ节点；2表示PV节点；3表示平衡节点；sB为并联电纳（1.0.Vpu时，注入方式）；area为区域序号；mV为电压幅值；V为电压相角。充电电容电纳B，计算仿真用/2B的参数。母线编号节点类型dPdQsBareamVVmaxVminV1300011.0601.060.942221.712.7011.045-4.981.060.943294.219011.01-12.721.060.944147.8-3.9011.019-10.331.060.94517.61.6011.02-8.781.060.946211.27.5011.07-14.221.060.947100011.062-13.371.060.948200011.09-13.361.060.949129.516.61911.056-14.941.060.9410195.8011.051-15.11.060.941113.51.8011.057-14.791.060.941216.11.6011.055-15.071.060.9413113.55.8011.05-15.161.060.9414114.95011.036-16.041.060.94表1-2母线数据（p.u.）（3）线路参数表1-3线路参数（p.u.）首端节点编号首端节点编号电阻R电抗L充电电容电纳B120.019380.059170.0528230.046990.197970.0438240.058110.176320.03743（4）变压器参数表1-4变压器参数（p.u.）1.3分析课题及求解思路在这个电力系统中,一共有14个节点,1表示PQ节点；2表示PV节点；3表示平衡节点综合牛顿拉夫逊(直角坐标,极坐标),PQ分解法等多种求解方法的特点，最终采用PQ分解法手工计算，然后用PSCAD软件进行仿真。150.054030.223040.0492250.056950.173880.034340.067010.171030.0346450.013350.042110.0128780.00000.176150.0000790.0000-5.263160.00009100.031810.08450.00006110.094980.19890.00006120.122910.255810.00006130.066150.130270.00009140.127110.270380.000010110.082050.192070.000012130.220920.199880.000013140.170930.348020.0000首端节点编号首端节点编号电阻R电抗L变比（初始值）变比所在侧上限下限分级调节步长560.00000.252020.93251.10.90.0125470.00000.209120.97841.10.90.0125490.00000.556180.96941.10.90.012532PSCAD软件的应用及仿真结果2.1PSCAD简介1976年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成了初版，编写这个程序的原因是因为当时现存的研究工具不能够满足曼尼托巴电力局对尼尔逊河高压直流工程进行强有力和灵活的研究的要求。自此之后程序被不断开发，至今已被广泛地应用在电力系统许多类型的模拟研究，其中包括交流研究，雷电过电压和电力电子学研究。PSCAD代表电力系统计算机辅助设计，PSCAD的开发成功，使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分可视化成为可能，而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端。可模拟任意大小的交直流系统。PSCADV11988年首先在阿波罗工作站上使用，然后大约在1995年PSCADV2开始应用。PSCADV3以PCWindows作为平台，在1999年面世。目前最新版本的是PSCADV4.2.1。用户可以通过调用随EMTDC主程序一起提供的库程序模块或利用用户自己开发的元部件模型有效地组装任何可以想象出的电力系统模型和结构。EMTDC的威力之一是可以较为简单地模拟复杂电力系统,包括直流输电系统和其相关的控制系统。采用PSCAD进行的典型模拟研究包括：一般的交流电力系统电磁暂态研究，直流输电结构和控制，FACTS(灵活交流输电系统)元部件模型，由于故障、断路器操作或雷电冲击引起的电力系统的过电压研究，绝缘配合研究，谐波相互影响研究，静止补偿器研究，非线性控制系统研究，变压器饱和研究,如铁磁振荡和铁芯饱和不稳定性研究，同步发电机和感应电动机的扭矩效应和自励磁研究，陡前波分析，研究当一台多轴系发电机与串补线路或电力电子设备相互作用时的次同步谐振现象，向孤立负荷送电。32.2PSCAD应用用PSCAD/EMTDC进行仿真的主要流程如图所示图2.21PSCAD仿真流程主要操作步骤如下：1、新建项目文件启动软件，选择File/New/Case，在项目窗口就出现一个默认为noname的例子，点存，出现保存文件对话框，填好保存路径和文件名。双击项目栏中的文件名，右侧显示空白工作区。2、构造电气主接线图根据PSCAD课程的学习，画出主电气图如图