电力系统无功平衡计算与分析课程设计

武汉理工大学《电力系统分析》课程设计说明书

摘要

在电力系统整个运行过程中，电压始终是衡量电能质量的一个重要指标，质量合格的电压应该在以下四个方面都能满足有关国家标准规定的要求： 供电电压偏移；电压波动和闪变；电网谐波；三相不对称程度。电压如果不合理，对电气设备、生产运营等产生严重影响，甚至有可能造成大面积停电，例如日本东京电力系统1987年7月23日发生电压崩溃造成大停电事故。起因是由于负荷增加过快，电压开始下降，最后发展到继电保护动作跳闸，导致三个变电所全停。而无功负荷与无功电源失去平衡时，会引起系统电压的升高或下降，可见实现无功功率在额定电压下的平衡是保证电压质量的基本条件。无功功率对电压水平有决定性的影响，是引起电压损耗的重要因素，系统无功电源充足，可以满足较高电压水平下的无功功率平衡，无功不足，则运行电压水平较低。本文针对电网无功功率平衡与电压调整的问题展开深入研究，设计使电网工作在无功功率平衡和电压合理的范围内。

关键词：电压合理 电能质量 无功功率平衡 电压调整

1

武汉理工大学《电力系统分析》课程设计说明书

电力系统无功平衡计算与分析

1基本原理

1.1无功功率平衡的基本概念

电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作的

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 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

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

课程设计(论文)

题 目 名 称 电力系统暂态分析 课 程 名 称 短路计算课程设计 学 生 姓 名 刘 学 号 0941201062 系 、专 业 电气工程系、电力系统及其自动化 指 导 教 师 黄肇

邵阳学院课程设计（论文）任务书

年级专业 题目名称 课程名称 09电力系统及其自动化 短路计算课程设计 电力系统暂态分析 课程编号 7 一、课程设计（论文）目的 1.通过课程设计, 使学生掌握电力系统三相短路计算的基本原理与方法； 2.掌握并能熟练运用PSCAD/MATLAB仿真软件； 3.采用PSCAD/MATLAB软件，做出系统三相接线图。 12120230学生姓名 刘 学 号 设计时间 设计地点 0941201062 2012.6.11-6.24 综合仿真实验室 二、已知技术参数和条件 某3机10节点电力系统单线图，如图1所示。基准功率为100MVA，不

电力系统无功功率平衡与电压调整

由于电力系统中节点很多，网络结构复杂，负荷分布不均匀，各节点的负荷变动时，会引起各节点电压的波动。要使各节点电压维持在额定值是不可能的。所以，电力系统调压的任务，就是在满足各负荷正常需求的条件下，使各节点的电压偏移在允许范围之内。

由综合负荷的无功功率一电压静态特性分析可知，负荷的无功功率是随电压的降低而减少的，要想保持负荷端电压水平，就得向负荷供应所需要的无功功率。所以，电力系统的无功功率必须保持平衡，即无功功率电源发出的无功功率要与无功功率负荷和无功功率损耗平衡。这是维持电力系统电压水平的必要条件。

一、无功功率负荷和无功功率损耗 1．无功功率负荷

无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备(主要是异步电动机)所吸收的无功功率。一般综合负荷的功率因数为0.6～O.9，其中，较大的数值对应于采用大容量同步电动机的场合。 2．电力系统中的无功损耗 (1)变压器的无功损耗。变压器的无功损耗包括两部分。一部分为励磁损耗，这种无功损耗占额定容量的百分数，基本上等于空载电流百分数I0％，约为1％～2％。因此励磁损耗为

?QTy?I0STN/100 (Mvar)

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)