电力系统稳态分析潮流计算课程设计

电力系统稳态分析

摘 要

电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种重要的分析计算，它根据给定的运行条件及系统接线情况确定整个电力系统各部分的运行状态：各母线的电压，各元件中流过的功率，系统的功率损耗。所以，电力系统潮流计算是进行电力系统故障计算，继电保护整定，安全分析的必要工具。

本文介绍了基于MATLAB软件的牛顿-拉夫逊法和P-Q分解法潮流计算的程序，该程序用于计算中小型电力网络的潮流。在本文中，采用的是一个5节点的算例进行分析，并对仿真结果进行比较，算例的结果验证了程序的正确性和迭代法的有效性。

关键词：电力系统潮流计算；MATLAB；牛顿-拉夫逊法；P-Q分解法；

电力系统稳态分析（论文）

目 次

第I页 共 I 页

1 绪论 ................................................................. 1 1.1背景及意义 ........................................................ 1 1.2 相关理论 .......................................................... 1

电力系统 潮流计算 课程设计

一、问题重述

1.1 课程设计要求

1、在读懂程序的基础上画出潮流计算基本流程图 2、通过输入数据，进行潮流计算输出结果

3、对不同的负荷变化，分析潮流分布，写出分析说明。

4、对不同的负荷变化，进行潮流的调节控制，并说明调节控制的方法，并

列表表示调节控制的参数变化。

5、打印利用DDRTS进行潮流分析绘制的系统图，以及潮流分布图。

1.2 课程设计题目

1、系统图：两个发电厂分别通过变压器和输电线路与四个变电所相连。

变电所1 变电所2

母线

2、发电厂资料：

母线1和2为发电厂高压母线，发电厂一总装机容量为（400MW），母线3为机压母线，机压母线上装机容量为（100MW），最大负荷和最小负荷分别为50MW和30MW；发电厂二总装机容量为（200MW）。

3、变电所资料： （1）变电所1、2、3、4低压母线的电压等级分别为：10KV 35KV 10KV 35KV （2）变电所的负荷分别为：

50MW 40MW 50MW 60MW

电厂一 电厂二

电力系统 潮流计算 课程设计

（3）每个变电所的功率因数均为cosφ=0.85；

（4）变电所2和变电所4分别配有两台容量为75MVA的变压器，短路损耗414KW，短路电压（%）=1

电力系统基础课程设计说明书

目 录

一、 概述

1.1 设计目的与要求..................................................3

1.1.1 设计目的.....................................................3 1.1.2 设计要求.....................................................3 1.2 设计题目.....................................................3 1.3 设计内容.....................................................3

二 电力系统潮流计算概述......................................4

2.1 电力系统简介...................................................4 2.2 潮流计算简介...................................................4

电力系统基础课程设计说明书

目 录

一、 概述

1.1 设计目的与要求..................................................3

1.1.1 设计目的.....................................................3 1.1.2 设计要求.....................................................3 1.2 设计题目.....................................................3 1.3 设计内容.....................................................3

二 电力系统潮流计算概述......................................4

2.1 电力系统简介...................................................4 2.2 潮流计算简介...................................................4

1 绪论

电力工业发展初期，电能是直接在用户附近的发电站（或称发电厂）中生产的，各发电站孤立运行。随着工农业生产和城市的发展，电能的需要量迅速增加，而热能资源和水能资源丰富的地区又往往远离用电比较集中的城市和工矿区，为了解决这个矛盾，就需要在动力资源丰富的地区建立大型发电站，然后将电能远距离输送给电力用户。同时，为了提高供电的可靠性以及资源利用的综合经济性，又把许多分散的各种形式的发电站，通过送电线路和变电所联系起来。这种由发电机、升压和降压变电所，送电线路以及用电设备有机连接起来的整体，即称为电力系统。

电力系统有两种基本的运行状态，即稳态与暂态。电力系统稳态运行时，发电厂中原动机的输入功率同输出功率相平衡，系统的频率和电压都是稳定的。然而，这种运动中的稳态，并不是绝对不变的。当系统受到某种干扰时，上述功率的平衡即被打破，运动状态也将随之而变。由于系统中包含有许多惯性元件，运动状态的变化不能瞬时完成，而必须经历一个过渡状态，这种过渡状态称为暂态。

由于实际的干扰总是有大有小，因此电力系统在经受干扰以后，其过渡的结局便有两种可能性：一种情况是，系统从原来的稳态过渡到另一种新的稳态，其运行参数（电压和频率）相对于正常值的偏差能够保持在一定的允许

1 绪论

电力工业发展初期，电能是直接在用户附近的发电站（或称发电厂）中生产的，各发电站孤立运行。随着工农业生产和城市的发展，电能的需要量迅速增加，而热能资源和水能资源丰富的地区又往往远离用电比较集中的城市和工矿区，为了解决这个矛盾，就需要在动力资源丰富的地区建立大型发电站，然后将电能远距离输送给电力用户。同时，为了提高供电的可靠性以及资源利用的综合经济性，又把许多分散的各种形式的发电站，通过送电线路和变电所联系起来。这种由发电机、升压和降压变电所，送电线路以及用电设备有机连接起来的整体，即称为电力系统。

电力系统有两种基本的运行状态，即稳态与暂态。电力系统稳态运行时，发电厂中原动机的输入功率同输出功率相平衡，系统的频率和电压都是稳定的。然而，这种运动中的稳态，并不是绝对不变的。当系统受到某种干扰时，上述功率的平衡即被打破，运动状态也将随之而变。由于系统中包含有许多惯性元件，运动状态的变化不能瞬时完成，而必须经历一个过渡状态，这种过渡状态称为暂态。

由于实际的干扰总是有大有小，因此电力系统在经受干扰以后，其过渡的结局便有两种可能性：一种情况是，系统从原来的稳态过渡到另一种新的稳态，其运行参数（电压和频率）相对于正常值的偏差能够保持在一定的允许

一、 设计题目：

图1潮流计算用图

变压器T1、T2：SFL1-16000/110，（121±2×2.5﹪）/6.3，ΔPk=110kW，ΔP0=18.5kW，uk﹪=10.5，I0﹪=0.9； 变压器T3：SFL1-8000/110，（110±5﹪）/6.6，ΔPk=52kW，ΔP0=9.76kW, uk﹪=10.5，I0﹪=1.1；

变压器T4：2×SFL1-16000/110，（110±2×2.5﹪）/10.5，ΔPk=62kW，ΔP0=11.6kW，uk﹪=10.5，I0﹪=1.1。 导线型号均为LGJ-150，参数r0=0.21Ω/km，x0=0.4Ω/km，b0=2.8×10-6S/km。 电网潮流计算

（1）计算各元件参数，画出等值电路； （2）进行网络潮流计算；

（3）不满足供电要求，进行调压计算。

二、 题目分析：

这是一道潮流计算题，按照一般潮流计算的步骤将元件转换为等值参数，这里我们进行真实值的直接计算，并用近似计算计算。

由于负载给出，线路长度已知，我们可以将如图闭环的潮流计算

分解成4个开环单电源的潮流问题进行计算，并计算是否有调压的必要。

三、 潮流计算过程：

(一)

一、 设计题目：

图1潮流计算用图

变压器T1、T2：SFL1-16000/110，（121±2×2.5﹪）/6.3，ΔPk=110kW，ΔP0=18.5kW，uk﹪=10.5，I0﹪=0.9； 变压器T3：SFL1-8000/110，（110±5﹪）/6.6，ΔPk=52kW，ΔP0=9.76kW, uk﹪=10.5，I0﹪=1.1；

变压器T4：2×SFL1-16000/110，（110±2×2.5﹪）/10.5，ΔPk=62kW，ΔP0=11.6kW，uk﹪=10.5，I0﹪=1.1。 导线型号均为LGJ-150，参数r0=0.21Ω/km，x0=0.4Ω/km，b0=2.8×10-6S/km。 电网潮流计算

（1）计算各元件参数，画出等值电路； （2）进行网络潮流计算；

（3）不满足供电要求，进行调压计算。

二、 题目分析：

这是一道潮流计算题，按照一般潮流计算的步骤将元件转换为等值参数，这里我们进行真实值的直接计算，并用近似计算计算。

由于负载给出，线路长度已知，我们可以将如图闭环的潮流计算

分解成4个开环单电源的潮流问题进行计算，并计算是否有调压的必要。

三、 潮流计算过程：

(一)

设计内容：

结合《电力系统分析》课程，进一步学习并理解电力系统潮流计算的物理及数学模型，利用PQ分解方法对某电力系统进行潮流计算，根据潮流计算结果进行电压调整分析。

网络接线图及计算数据如下：

1G1T123T24G2106571189

线路数据：

L1、L2和L3型号均为LGJQ4×400，长度分别为340km、280km和300km；L4和L5型号分别为LGJ240和LGJ185，长度分别为80km和8km。 变压器数据：

自行选择变压器型号。母线2、10、6、11、8的电压等级分别为：500kV、35kV、220kV、110kV和10kV。变压器标幺值变比取1.0。 节点类型：

节点1、4分别为平衡节点和PV节点，其余为PQ节点。 发电机组数据：

等值发电机G2有功出力700MW，等值发电机G1有功最大出力700MW。 负荷数据：

节点2：450+j100MVA；节点3：300+j120MVA； 节点5：350+j130MVA；节点7：120+j80MVA； 节点9：2.5+j0.9MVA；节点10：30+j10MVA。。

任务要求：

（1） 查设计手册，确定变压器、线路等的电气参数；

（2） 选择线

摘要

随着科技的发展，电力已经和人们的生活密切相关，而建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配，减少总装机容量，节省动力设施投资，且有利于地区能源资源的合理开发利用，更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。电力系统稳态分析包括潮流分析和静态安全分析。潮流计算针对电力系统稳定的运行方式，而静态安全分析则要研究各种运行方式下个别系统元件退出运行后系统的状况。牛顿-拉夫逊法是数学中解决非线性方程式的典型方法，有较好的收敛性。解决电力系统潮流计算问题是以导纳矩阵为基础的，因此，只要在迭代过程中尽可能保持方程式系数矩阵的稀疏性，就可以大大提高牛顿法潮流程序的放率。本设计采用电力系统仿真软件pscad，可以直观地看出电力系统运行时的潮流分布，从而完成课程设计的要求。

关键词：潮流计算；稳态分析；pscad

目录

摘要 ……………………………………………………………………………I 1 课题内容要求及目的………………………………………………………1 1.1课题要求………………………………………………………………………1 1.2课题内容……………………………