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1、电力系统稳定分析和计算设计报告电力系统稳定分析和计算设计报告专业：电气工程及其自动化班级： 09电气（4）班学号：32号、34号姓名：禤培正、陈子程华南理工大学电力学院2012-2-29目录课程设计题目：电力系统稳定分析和计算11 潮流的参数计算和标幺化41.1线路参数计算与标幺化41.2 节点信息统计52采用MATLAB计算电网潮流62.1 PQ分解法潮流计算62.2 MATLAB平台潮流计算结果分析73 采用powerworld仿真软件计算潮流73.1 PowerWorld仿真软件简介73.2 PowerWorld软件建模与潮流计算83.3 PowerWorld仿真结果与Matlab计算结
2、果对比分析114 网络变换法求解输入阻抗与转移阻抗124.1 负荷、发电机、变压器、线路等效电容的处理124.2 采用网络变换法的具体步骤154.3 求解输入阻抗和转移阻抗194.4 求解有功功率传输特性195 故障方案仿真205.1 选定故障1：节点3发生三相对称短路205.2 选定故障2：线路L23中点处发生三相对称短路266 采用等面积法求解极限切除角316.1 故障方案一316.2 故障方案二327 基于PowerWorld，分析三阶模型的发电机的暂态过程337.1 故障方案一：节点3发生三相对称短路337.2 故障方案二：线路L23中点处发生三相对称短路358 发电机模型及励磁调节参
3、数对稳定计算结果的影响368.1 发电机模型对稳定计算结果的影响368.2 TJ对稳定计算结果的影响388.3 励磁参数对稳定计算结果的影响39参考文献40附录：40键入文字课程设计题目：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：500kV站（#1）的220kV母线视为无穷大母线，电压恒定在230kV。图中，各变电站参数如下表：编号类型220kV最大负荷，MVA#1500kV站平衡节点#2220kV站250+j40#3220kV站380+j90#4220kV站280+j85#5220kV站420+j95各线路长度如图所示。所有线路型号均为LGJ-2*300，
4、基本电气参数为：正序参数： r = 0.054/km, x = 0.308/km, C = 0.0116 F/km；零序参数： r0 = 0.204/km, x0 = 0.968/km, C0 = 0.0078 F/km；40C长期运行允许的最大电流：1190A。燃煤发电厂G有三台机组，均采用单元接线。电厂220kV侧采用双母接线。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MVAXdXdXqTd0TJ=2H330010.50.853501.80.181.287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:图中参数如下：TR=0，KA=
5、20，TA=0.1，Te=0.1，KE=1，SE=0，KF=0.05，TF=0.7不考虑PSS，即图中的附加信号Vs=0。发电厂升压变参数均为Vs%=10.5%，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。考虑该电厂开机三台，所有发电机保留10%的功率裕度。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。二、 设计的主要内容：1、进行参数计算和标幺化，形成潮流计算参数；2、用Matlab编制潮流计算程序，要求采用PQ分解法潮流计算方法。3、用PowerWorld软件进行潮流计算并与自己编
6、制的软件计算结果进行校核和分析；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，要求给出网络变换法求解输入阻抗和转移阻抗的变换过程图；5、自行选择2-3种故障方案，给出摇摆曲线，并计算故障的极限切除时间和极限切除角。与PowerWorld软件的分析结果进行比较校核。6、对上面2-3种故障方案，采用等面积定则计算故障的极限切除角，并分析比较与时域仿真法计算结果的差别；7、用Matlab编制稳定计算程序，发电机采用三阶模型，并对第6步的2-3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；与PowerWorld软件的分析结果进行比较校核。8、
7、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，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；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。1 潮流的参数计算和标幺化1.1 线路参数计算与标幺化图1、电网的等效线路图图1是待求解
8、电网的等效线路图，由已知取基准功率100MW，基准电压220kV：则有(1)线路正序参数：(2)线路阻抗标幺值计算公式：(3)线路导纳标幺值计算公式：(4)由于电网线路为双回路线路，即阻抗值为单回路的一半，导纳值为单回路的两倍。L12的线路长度为27km，则Z12=0.5*（0.054+j0.308）*27/484=(0.001056+j0.008591) B12=2*2*3.14*50*0.0116*10-6*27*484S=0.0952SL23的线路长度为17km，则Z23=0.5*（0.054+j0.308）*17/484=(0.009483+j0.005409) B23=2*2*3.1
9、4*50*0.0116*10-6*17*484S=0.0600SL24的线路长度为6km，则Z24=0.5*（0.054+j0.308）*6/484=(0.000335+j0.001909) B24=2*2*3.14*50*0.0116*10-6*6*484S=0.0212SL45的线路长度为5km，则Z45=0.5*（0.054+j0.308）*5/484=(0.000279+j0.001591) B45=2*2*3.14*50*0.0116*10-6*5*484S=0.0173SL36的线路长度为18km，则Z36=0.5*（0.054+j0.308）*18/484=(0.001004+j
10、0.005727) B36=2*2*3.14*50*0.0116*10-6*18*484S=0.0635SL56的线路长度为24km，则Z56=0.5*（0.054+j0.308）*24/484=(0.001339+j0.007636) B56=2*2*3.14*50*0.0116*10-6*24*484S=0.0847S综上，电网线路参数的标幺值如表1所示：表1、线路参数的标幺值统计线路L12L23L24L45L36L56阻抗Z/0.001506+j0.0085910.000948+j0.0054090.000335+j0.0019090.000279+j0.0015910.001004+j
11、0.0057270.001339+j0.007636导纳B/Sj0.0952j0.0600j0.0212j0.0173j0.0635j0.08471.2 节点信息统计表2、节点给定参数统计编号123456节点类型平衡节点PQ节点PQ节点PQ节点PQ节点PV节点P(MW)无250380280420-753.3Q(MVar)无40908595无V(kV)230无无无无231.1由图1可知，网络中共有6个节点，其中节点1为平衡节点，视为无穷大母线，电压稳定在230kV，即1.0455VN。节点2、3、4、5均为PQ节点，带有一定的负荷。此外，节点6为PV节点，其中总发出的有功功率（5）即每台机组出力
12、为753.3/3MW=251.1MW。电压V稳定在1.05VN。综上，各节点的参数如表2所示：2 采用MATLAB计算电网潮流通过对待求解电网的等效线路参数的计算与标幺化，得出待求解电网的各PQ节点的有功功率和无功功率，各PV节点的有功功率和节点电压。基于MATLAB平台编写程序，我们对待求解电网进行潮流计算，从而得出各PQ节点的节点电压以及各线路的线路损耗。2.1PQ分解法潮流计算我们采用PQ分解法对待求解电网进行潮流计算，大致流程如下：1）编程思想是将所有支路的状态信息整合成一个矩阵进行计算、将所有节点的状态信息整合成另一个矩阵进行计算，具体如下：构造支路信息矩阵B1，每一行表示一条支路，
13、一行中的各元素表示该支路的信息：1、支路首端号；2、末端号；3、支路阻抗；4、支路对地电纳 5、支路的变比；6、支路首端处于K侧为1，首端处于1侧则为0；构造节点信息矩阵B2，每一行表示一个节点，一行中的各元素表示该节点的信息：1、该节点发电机功率；2、该节点负荷功率；3、节点电压初始值; 4、PV节点电压V的给定值；5、节点所接的无功补偿设备的容量; 6、节点分类标号：1为平衡节点（应为1号节点）；2为PQ节点；3为PV节点；根据前文对待求解电网的线路参数的归算和标幺化，所构造的支路信息矩阵B1和构造节点信息矩阵B2如下所示（MATLAB界面截图表示），图2、MATLAB界面截图2）接下来，
14、根据支路信息矩阵B1和节点信息矩阵B2，程序先形成待求解电网的节点导纳矩阵：先对空矩阵加入对角线元素，即先加入每个节点的对地导纳y0；根据支路信息矩阵B1，对导纳矩阵再加入互导纳ypq；再将互导纳ypq加入到导纳矩阵的对角线元素，形成自导纳。此部分程序可在MATLAB平台中独立写成m文件，提高效率；3）初始化各节点电压（幅值和相角）的存储矩阵和各节点注入功率（实部和虚部）的存储矩阵，以存放迭代过程中的中间值和输出最终值；4）构造各节点的潮流方程，进入潮流计算程序；5）基于MATLAB平台，得出计算结果，采用误差精度为10e-5。由结果可知，共用7次迭代便能满足精度要求，共用时间为0.097085s；2.2 MATLAB平台潮流计算结果分析采用MATLAB平台计算电网潮流的输出结果如下所示，（1）各节点电压如表3所示：表3、各节点电压节点编号基准电压kV标幺电压实际电压(kV)相角 (度)12201.04550230.010022201.03430227.546
