电力系统稳态课程设计

题目名称：  电力系统潮流计算     

系    别：  物理与电气工程系     

专    业：  电气工程及其自动化   

          学    号：     B**********       

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日    期：    2014.06.03         

电力系统稳态课程设计算任务书

主要内容：

根据课程设计要求，运用所学的电力系统稳态分析及电路基础等相关知识，选择一个电力系统并进行潮流分布手算，用软件PWS仿真实例，将手算与机算结果进行比较。

基本要求：

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PWS仿真软件。

3.采用PWS软件，做出系统接线图的潮流计算仿真结果。

主要参考资料：

[1] 陈何仰赞 主编.电力系统分析. 高教出版社出版.第三版.2002年

[2] 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

[3] 陈珩   主编.电力系统稳态分析.中国电力出版社.第三版.2007年

[4] 韩祯祥 主编.电力系统分析.浙江大学出版社.第三版.2005年

1 任务和要求

    (1)任务：选择一个电力系统并进行潮流分布手算与机算。

    (2)课程设计的要求

掌握电力系统潮流计算的基本原理。

掌握并能熟练运用PWS仿真软件。

采用PWS软件，做出系统接线图的潮流计算仿真结果。

2 潮流计算概述及课题

2.1潮流计算概述

潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，指在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。

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。

   电力系统潮流计算是电力系统最基本的计算，也是最重要的计算。所谓潮流计算，就是已知电网的接线方式与参数及运行条件，计算电力系统稳态运行各母线电压、个支路电流与功率及网损。对于正在运行的电力系统，通过潮流计算可以判断电网母线电压、支路电流和功率是否越限，如果有越限，就应采取措施，调整运行方式。对于正在规划的电力系统，通过潮流计算，可以为选择电网供电方案和电气设备提供依据。潮流计算还可以为继电保护和自动装置定整计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。        

    此外，在进行电力系统稳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。

    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。

2.2课程设计题目

两端供电网络如图1所示。已知电源A点电压117KV，电源端    B点电压112KV，计算网络功率分布和电压分布。

线路

  查表：

        线路导纳上的功率损耗

线路

  查表：

        线路导纳上的功率损耗

线路

  查表：

        线路导纳上的功率损耗

变压器

并联参数：

变压器导纳支路的功率损耗

变压器

变压器导纳支路的功率损耗

2.3潮流计算的步骤

首先计算出电力网络各元件参数，其次根据题意采用有名制或标幺制进行同一电压级的归算，采用有名值或标幺值表示电力网络的等值电路，在计算各变电所和发电厂的运用负荷和运用功率；设全网电压都为额定值，作出等值电路图，计算功率损耗。

2.4课题分析及思路

在这个两端供电的电力系统中,一共有6个节点,将节点4、5的功率和变压器的功率分别折算到节点2、3中。 综合牛顿拉夫逊潮流计算,PQ分解法等多种求解方法，然后用PWS软件进行仿真，仿真出计算结果。

3 简单电力系统等值网络的建立

简单电力系统的等值网络，其实就是电力网络的数学模型，转入对电力系统的定量分析和计算，解决潮流分布问题。稳态分析时运用的发电机组模型有两类，一类以给定的有功功率和给定的端电压且对无功功率进行，另一类给定有功功率、无功功率的取值范围，作出发电机的运行极限图；变压器的数学模型有两种，即Γ形或Τ形等值电路模型，以及等值变压器或∏形等值电路模型，它们分别用于手算和计算机计算，采用前者时多电压级网络中所有参数、变量都需进行电压级归算，采用后者时可不归算；电力线路的数学模型中，以架空线路为重点，用阻抗和导纳表示它们的等值电路，根据线路的长短分为一般线路和长线的等值电路，而一般线路分为三种，一字型、∏形和Τ形等值电路；负荷模型以给定的有功功率和无功功率表示。建立电力网络的数学模型时，采用有名制或标幺制，计算出同一电压级各元件的参数，把恰当取的各元件数学模型连起来，图上进行标注。

4 手工计算电力系统的潮流分布

4.1电力系统的等值电路图

    电力系统的等值电路如图2所示：

4.2计算运算负荷

4.2.1计算2点的运算负荷

4.2.2计算3点的运算负荷

电力网络的简化等值电路如图3所示：

4.3计算近似功率分布

由近似功率分布计算可见： 有功功率从节点3流向节点2，所以有功功率的分布为2节点； 无功功率从节点2流向节点3，因此在电压最低点将电网拆分为两个：

4.4计算功率分布和电压分布

4.4.1左侧电网  已知：首端电压，末端功率

（1）计算功率分布

（2）计算电压分布

4.4.2右侧电网  已知：始端电压

（3）计算功率分布

（4）计算电压分布

4.5计算变电所低压母线电压（根据电力网络的等值电路图）

变电所Ⅰ     

变电所Ⅱ     

电力网络的潮流分布如图4所示：

5 电力系统分析软件PWS仿真

5.1 建立电力系统网络模型

5.1.1 设置电力系统中发电机、变压器、输电线路、和负荷参数的方法

发电机功率设定不能让它自动调节，把AGC、AVR不要勾选，以满足各负荷的要求，在与电网相连的母线出设置平衡机，多出的功率就吸，少了就补，变压器在参数设置时，把长度设为10km，电阻和电抗输入计算值，输电线路的长度按实际的长度输入，阻抗、电纳按单位长度输入，负荷参数按要求输入。

5.1.2步骤和技巧

首先画出所有的母线，按顺序编号，电压等级设置相等，在系统可调时再去改变，其次画发电机并设置平衡机，在画变压器，绘图中选择网络，在网络中选变压器，单击一条母线，双击另一条母线，弹出变压器设置对画框进行参数设置，对于两变压器并联的先画一个，在能运行下画另一变压器，有简单到复杂，输电线路的设置和变压器一样。

5.1.3仿真图

  用软件PWS仿真的数据图如下所示：

 图5 电力系统仿真图

 图6 实例信息

                             图7 潮流列表

5.2 潮流计算

手算和机算潮流结果对比如下：

                            表1  手算和机算潮流结果对比

6 设计总结

在这次的电力系统课程设计中，在王洪涛老师的帮助及自己的共同努力下，我终于完成了自己的一份比较完整的课程设计。虽然这次课程设计只有短短的几个星期，但在这段时间内，所学习到的知识确是很多的，通过对课程题目的手工计算，使自己对书本中的知识有了更加透彻的理解，熟练地掌握了计算过程中的各个公式，并且运用到计算过程中去。

关于本次所要用到的仿真软件PWS，由于之前并没有过多的接触和了解，初次着手关于电力系统潮流计算的仿真，确实有一定的难度，大家都另外的查找资料学习相关的知识。首先在参考了关于该软件的书籍，但是仍然存在很多不懂的地方，于是我们请教老师，寻求老师的帮助。同时也在网络上搜索了部分这方面的知识，另一方面自己再慢慢的参透老师发给我们的资料和例子，将所学的理论知识联系实际。

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.在课程设计的这段时间学到很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上没有学到过的知识，也学到了动手的能力，不在像以前一样不会了就知道问老师。现在学到了不懂了要自己先找资料翻阅有关书籍。运用自己的能力解决自己所遇到的问题。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和思考的能力。也为自己将来的工作做铺垫。

                     参考文献

[1] 陈何仰赞 主编.电力系统分析. 高教出版社出版.第三版.2002年

[2] 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

[3] 陈珩   主编.电力系统稳态分析.中国电力出版社.第三版.2007年

[4] 韩祯祥 主编.电力系统分析.浙江大学出版社.第三版.2005年

电力系统稳态课程设计成绩评定表