課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)題目：電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析和計(jì)算 學(xué) 院 專(zhuān) 業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 課程編號(hào) 課程學(xué)分 起始日期 封面紙推薦用210g/m2的綠色色書(shū)編輯完后需將全文綠色說(shuō)明文字刪除，格式不變C2課程設(shè)計(jì)題目：電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析和計(jì)算姓名： 指導(dǎo)教師： 一、 一個(gè)220kV分網(wǎng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)如下：500kV站（#1）的220kV母線(xiàn)視為無(wú)窮大母線(xiàn)，電壓恒定在230kV。圖中，各變電站負(fù)荷均等效接于220kV母線(xiàn)。變電站參數(shù)和負(fù)荷如下表：編號(hào)類(lèi)型220kV最大負(fù)荷，MVA#1500kV站平衡節(jié)點(diǎn)#2220kV站200+j110#3220kV站380+j140#4220

2、kV站240+j130#5220kV站300+j150#6220kV站190+j80各線(xiàn)路長(zhǎng)度如圖所示。所有線(xiàn)路型號(hào)均為L(zhǎng)GJ-2*300，基本電氣參數(shù)為：正序參數(shù)： r = 0.054/km, x = 0.308/km, C = 0.0116 µF/km；零序參數(shù)： r0 = 0.204/km, x0 = 0.968/km, C0 = 0.0078 µF/km；40ºC長(zhǎng)期運(yùn)行允許的最大電流：1190A。燃煤發(fā)電廠G有三臺(tái)機(jī)組，發(fā)電機(jī)與升壓變之間采用單元接線(xiàn)。電廠220kV側(cè)采用單母分段接線(xiàn)，正常運(yùn)行時(shí)分段開(kāi)關(guān)閉合。發(fā)電機(jī)組主要參數(shù)如下表：機(jī)組臺(tái)數(shù)單臺(tái)容 量（M

3、W）額定電壓（EV）功率因數(shù)升壓變?nèi)萘縈VA升壓變Vs%XdXdXqTd0TJ=2H330010.50.8535010.52.00.231.7415當(dāng)發(fā)電機(jī)采用三階模型時(shí)，勵(lì)磁環(huán)節(jié)（含勵(lì)磁機(jī)和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器）模型如下（不考慮PSS）:上圖中參數(shù)如下：TR=0，KA=25， TA=0.1，Te=0.15，KE=1， KF=0.05，TF=0.7 發(fā)電廠升壓變均采用Y/Y0接線(xiàn)，變比10.5kV/242kV。不計(jì)內(nèi)阻和空載損耗。發(fā)電廠按PV方式運(yùn)行，高壓母線(xiàn)電壓定值為1.05VN。發(fā)電廠廠用電均按出力的7%考慮。穩(wěn)定仿真中不考慮發(fā)電廠的調(diào)速器和原動(dòng)機(jī)模型。負(fù)荷采用恒阻抗模型，負(fù)序阻抗標(biāo)幺制取0.2。二

4、、 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：1、手工進(jìn)行參數(shù)計(jì)算和標(biāo)幺化，形成潮流計(jì)算的網(wǎng)架參數(shù)；2、用Matlab編制潮流計(jì)算程序，要求采用P-Q分解潮流計(jì)算方法。3. 考慮該電廠開(kāi)機(jī)三臺(tái)，均為額定容量輸出的方式，用編制的程序計(jì)算潮流。3、用PowerWorld軟件進(jìn)行潮流計(jì)算并與自己編制的軟件計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核和分析；4、設(shè)#2和#4母線(xiàn)之間雙回線(xiàn)路中一回的中點(diǎn)分別發(fā)生以下2種故障：1） 1s時(shí)發(fā)生三相短路，1.1s同時(shí)切除故障線(xiàn)路三相；2） 1s時(shí)單相接地短路，1.1s時(shí)同時(shí)切除故障線(xiàn)路三相。1.9s時(shí)三相重合閘。因重合于永久性故障，2.1s時(shí)再次切除故障線(xiàn)路。試手工計(jì)算序網(wǎng)以及用網(wǎng)絡(luò)變換法求解轉(zhuǎn)移阻抗；5、針對(duì)

5、問(wèn)題4，用Matlab編制穩(wěn)定計(jì)算程序（三臺(tái)機(jī)可并聯(lián)等值成一臺(tái)機(jī)），發(fā)電機(jī)采用二階經(jīng)典模型（注：用ode45函數(shù)既可求解），用軟件計(jì)算出搖擺曲線(xiàn)，要求輸出發(fā)電機(jī)功角，角速度。 6、用PowerWorld軟件的分析問(wèn)題4，并與編程計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較校核。7、發(fā)電機(jī)采用三階模型，用PowerWorld作為分析工具，對(duì)問(wèn)題4的兩種故障方案進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，給出搖擺曲線(xiàn)，并計(jì)算故障的極限切除時(shí)間。8、比較兩種模型的仿真結(jié)果，分析發(fā)電機(jī)模型選擇對(duì)于穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響。9、編制課程設(shè)計(jì)報(bào)告。三、 設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)成果：1、2位同學(xué)為一組，自行分工，但任務(wù)不能重復(fù)；2、每位同學(xué)對(duì)自己的設(shè)計(jì)任務(wù)編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份

6、；3、一組同學(xué)共同完成一份完整的設(shè)計(jì)報(bào)告；2、設(shè)計(jì)說(shuō)明和報(bào)告應(yīng)包含：² 以上設(shè)計(jì)任務(wù)每一部分的計(jì)算過(guò)程和結(jié)果分析；² 所編制的潮流和穩(wěn)定計(jì)算源程序（主要語(yǔ)句應(yīng)加注釋?zhuān)?#178; 潮流計(jì)算結(jié)果（潮流圖）² 穩(wěn)定計(jì)算的功角曲線(xiàn)等；² 網(wǎng)絡(luò)變換法求解轉(zhuǎn)移阻抗的變換過(guò)程圖。四、 成績(jī)?cè)u(píng)定成績(jī)按五級(jí)制評(píng)分，將根據(jù)課程設(shè)計(jì)答辯情況給分。評(píng)定內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)過(guò)程中的態(tài)度（20%）、課程設(shè)計(jì)報(bào)告質(zhì)量（40%）和答辯過(guò)程回答問(wèn)題情況（40%）。附注： ODE函數(shù)說(shuō)明Matlab提供了一階常微分方程組求解的系列函數(shù)：ode*。包括：ode45, ode23, ode113

7、等，還有針對(duì)剛性系統(tǒng)的ode15s，ode23s等。這里可采用ode45編程（大家也可選擇和對(duì)比其它函數(shù)，不同編號(hào)采用的數(shù)值積分算法不同）。函數(shù)形式：t, y=ode45(odefun,t1,tf,x0,options);說(shuō)明：odefun：列向量1*n，通過(guò)函數(shù)計(jì)算柄輸出的微分方程的右端項(xiàng)；t1,tf: 分別制定積分的時(shí)間起點(diǎn)和終點(diǎn)；x0：列向量1*n，狀態(tài)變量初值options：微分優(yōu)化參數(shù)，是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，使用odeset可以設(shè)置其具體參數(shù)，詳細(xì)內(nèi)容查看幫助。t：為時(shí)間列向量1*my為狀態(tài)變量計(jì)算結(jié)果矩陣，m行代表時(shí)間點(diǎn)，n列代表n個(gè)狀態(tài)變量的時(shí)間序列值。例如，求解如下微分方程：初值為x1

8、=1,x2=0從0s積分到3s，步長(zhǎng)：0.1s則，首先定義函數(shù)myfunc，計(jì)算微分方程右端項(xiàng)的值：function dx=myfunc(x) dx=x(2) 2*sin(x(1) ;Ode45函數(shù)引用如下：x0= 1, 0options=odeset;options.reltol=1e-8; t,y=ode45(myfunc,0,3,x0,options)華南理工大學(xué)電力系 電氣工程及其自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)茲發(fā)給2014級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化4班學(xué)生 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū),內(nèi)容如下：1. 課程設(shè)計(jì)題目： 電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析和計(jì)算 2. 應(yīng)完成的項(xiàng)目：A. 用Matlab編制PQ分解法潮流

9、計(jì)算程序，完成典型運(yùn)行方式的潮流計(jì)算并進(jìn)行分析；B. 用PowerWord軟件對(duì)自己編制的軟件計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核和分析；C. 用Matlab編制穩(wěn)定計(jì)算程序，發(fā)電機(jī)采用二階經(jīng)典模型，要求給出網(wǎng)絡(luò)變換法求解轉(zhuǎn)移阻抗的變換過(guò)程圖；D. 選擇2-3種故障方案，計(jì)算故障的極限切除時(shí)間和極限切除角；E. 用Powerworld作為分析工具，發(fā)電機(jī)采用三階模型，對(duì)上面的2-3種故障方案進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算故障的極限切除時(shí)間，分析發(fā)電機(jī)模型選擇對(duì)于穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響，并且分析勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)變化對(duì)于穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響。3. 參考資料以及說(shuō)明A. 電力系統(tǒng)分析（上、下冊(cè)）華中科技大學(xué)出版B. 發(fā)電廠電氣部分高等學(xué)

10、校教材C. 電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)用技術(shù)東北大學(xué)出版社D. PowerWorld 17使用手冊(cè)E. 基于MATLAB/Simulink的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用4. 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)于2017年12月25日發(fā)出，應(yīng)于2018年 1 月 7 日前完成，然后提交課程考試委員會(huì)進(jìn)行答辯。系主任 批準(zhǔn) 年 月 日教員組主任 審核 年 月 日指導(dǎo)老師 簽 發(fā) 2017年 12月 25日電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析和計(jì)算一 選題背景對(duì)一個(gè)7節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算和短路計(jì)算，分別用powerworld軟件進(jìn)行仿真，matlab軟件進(jìn)行計(jì)算分析，并進(jìn)行對(duì)比。穩(wěn)態(tài)計(jì)算求解網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)電壓和相角，兩種方式進(jìn)行對(duì)比校驗(yàn)。短路計(jì)算求解轉(zhuǎn)子的

11、搖擺曲線(xiàn)，求解功角與最大切除角。進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定分析。二 方案論證用powerworld進(jìn)行模型搭建，并采用牛頓-拉夫遜法進(jìn)行潮流分析。進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)分別采用發(fā)電機(jī)二階和三階模型進(jìn)行比對(duì)分析。Matlab采用PQ分解法進(jìn)行潮流計(jì)算。并于powerworld軟件的仿真結(jié)果進(jìn)行比對(duì)分析。同樣進(jìn)行短路計(jì)算，發(fā)電機(jī)分別采用二階，三階模型。進(jìn)行分別比較分析三過(guò)程論述與結(jié)果分析1. 電網(wǎng)參數(shù)計(jì)算1.1線(xiàn)路參數(shù)的計(jì)算和標(biāo)幺化圖1 電網(wǎng)的等效線(xiàn)路圖電網(wǎng)的基準(zhǔn)功率取為100MVA，基準(zhǔn)電壓取為220kV,則有SB=100MVA VB=220kV ZB=484 IB=0.2624kA線(xiàn)路的正序參數(shù)：Z=r+jx=0.

12、054+j0.308/kmC=0.0116F/km 線(xiàn)路阻抗標(biāo)幺值計(jì)算公式：Z*=Zl*SBVB2線(xiàn)路等值電納標(biāo)幺值計(jì)算公式：B*=j2fNVl*VB2SB當(dāng)線(xiàn)路為雙回線(xiàn)路時(shí)，線(xiàn)路阻抗為單回線(xiàn)線(xiàn)路的一半，導(dǎo)納為單回線(xiàn)路的兩倍，各線(xiàn)路參數(shù)的標(biāo)幺化計(jì)算如下：線(xiàn)路L13為雙回路，長(zhǎng)度8km，則：Z13*=0.5*8*0.054+j0.=0.+j0.B12*=2*2*50*0.0116*8*10-6*484=j0.02821同理可得其余線(xiàn)路參數(shù)標(biāo)幺值如下表所示：表1.1 線(xiàn)路參數(shù)的標(biāo)幺值線(xiàn)路名阻抗標(biāo)幺值導(dǎo)納標(biāo)幺值L130.+j0.j0.02821L160.+j0.j0.03173（單回路）L240.0

13、0145+j0.j0.02292L250.+j0.00509j0.05641L260.+j0.j0.07052（單回路）L340.00424+j0.02418j0.067L370.+j0.j0.1058L570.+j0.01273j0.141線(xiàn)路的正序參數(shù)與負(fù)序參數(shù)相等，零序參數(shù)標(biāo)幺值如下表所示：表1.2線(xiàn)路的零序參數(shù)線(xiàn)路名阻抗標(biāo)幺值導(dǎo)納標(biāo)幺值L130.+j0.0080.L160.+j0.0090.（單回路）L240.+j0.0260.01541L250.+j0.0160.L260.+j0.020.（單回路）L340.+j0.0760.L370.+j0.030.L570.00843+j0.04

14、0.1.2節(jié)點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)在給定的220kV網(wǎng)架中共有7個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中節(jié)點(diǎn)1是500kV變電站，為平衡節(jié)點(diǎn)，視為無(wú)窮大系統(tǒng)，電壓穩(wěn)定在230kV，即1.0454VN。節(jié)點(diǎn)2、3、4、5、6均為PQ節(jié)點(diǎn)，并且?guī)в幸欢ǖ呢?fù)荷。此外，節(jié)點(diǎn)7為PV節(jié)點(diǎn)，由于發(fā)電機(jī)并不總是滿(mǎn)載運(yùn)行，在正常運(yùn)行時(shí)，考慮到7%的廠用電，因而發(fā)電機(jī)機(jī)組發(fā)出的總有功功率為：P=3*1-7%*1-10%=753.3MW于是，當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)時(shí)，每臺(tái)機(jī)組的出力為753.3/3=251.1MW。發(fā)電機(jī)機(jī)組端額定電壓為10.5kV，出線(xiàn)側(cè)的高壓母線(xiàn)電壓穩(wěn)定在1.05VN，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的參數(shù)信息如下表所示：表1.3 各節(jié)點(diǎn)參數(shù)一覽表編號(hào)12

15、34567節(jié)點(diǎn)類(lèi)型平衡節(jié)點(diǎn)PQ節(jié)點(diǎn)PQ節(jié)點(diǎn)PQ節(jié)點(diǎn)PQ節(jié)點(diǎn)PQ節(jié)點(diǎn)PV節(jié)點(diǎn)P(MW)無(wú)200380240300190-753.3Q(MVar)無(wú)11014013015080無(wú)V(kV)230kv無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)231.1kv2電網(wǎng)潮流計(jì)算2.1采用Matlab計(jì)算電網(wǎng)潮流先進(jìn)行電網(wǎng)的等效線(xiàn)路參數(shù)的計(jì)算和標(biāo)幺化，形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，然后利用各個(gè)節(jié)點(diǎn)的類(lèi)型信息，利用PQ分解法進(jìn)行電網(wǎng)潮流計(jì)算。本文編寫(xiě)了基于Matlab平臺(tái)的PQ分解法計(jì)算程序，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行了潮流計(jì)算，得出了系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)各節(jié)點(diǎn)的電壓（幅值及相角）、功率分布等。2.1.1網(wǎng)絡(luò)信息處理形成電網(wǎng)線(xiàn)路的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是進(jìn)行潮流計(jì)算前必須要做的準(zhǔn)備。首先將

16、線(xiàn)路的標(biāo)幺值參數(shù)整合成矩陣，使其包含線(xiàn)路的所有信息，再形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。本文采用admittance函數(shù)實(shí)現(xiàn)，代碼見(jiàn)附錄。 2.1.2基于Matlab的PQ分解法程序流程圖如下：2.1.3PQ分解法潮流計(jì)算的結(jié)果分析利用2.1.2節(jié)的PQ分解法的Matlab程序計(jì)算的電網(wǎng)潮流結(jié)果如下圖所示：1）各節(jié)點(diǎn)的電壓和注入功率如下：表2.1 各節(jié)點(diǎn)電壓和注入功率節(jié)點(diǎn)編號(hào)實(shí)際電壓標(biāo)幺值相角（°）注入功率標(biāo)幺值11.045405.654+j3.887621.02489-1.2154-2-j1.131.04085-0.17-3.8-j1.441.019-1.683-2.4-j1.351.02532-

17、0.9514-3-j1.561.03703-0.5589-1.9-j0.871.051.5737.53+j1.5852）各支路的狀態(tài)如下：表2.2 各支路的狀態(tài)首端節(jié)點(diǎn)編號(hào)末端節(jié)點(diǎn)編號(hào)首端有功功率標(biāo)幺值首端無(wú)功功率標(biāo)幺值有功損耗標(biāo)幺值無(wú)功損耗標(biāo)幺值131.54891.58450.-0.01915164.10512.33590.0.02428241.12440.52530.-0.011725-0.93720.05120.-0.05526-2.1872-1.59780.00767-0.03122341.28630.69410.00856-0.0222437-3.5395-0.38150.01952

18、-0.0043357-3.938-1.290.036050.053852.2使用Powerworld仿真軟件進(jìn)行潮流計(jì)算2.2.1Powerworld仿真軟件簡(jiǎn)介PowerWorld Simulator（仿真器）是一個(gè)電力系統(tǒng)仿真軟件包，其設(shè)計(jì)界面友好，并有高度的交互性。該仿真軟件能夠進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的工程分析。而且由于其可交互性和可繪圖性，它也可以用于向非專(zhuān)業(yè)用戶(hù)解釋電力系統(tǒng)的運(yùn)行操作。該仿真器是一個(gè)集成的產(chǎn)品，其核心是一個(gè)全面、強(qiáng)大的潮流計(jì)算程序。它能夠有效地計(jì)算高達(dá)10,0000個(gè)節(jié)點(diǎn)的電力網(wǎng)絡(luò)，因此當(dāng)它作為一個(gè)獨(dú)立的潮流分析軟件包時(shí)，性非常實(shí)用。與其它商業(yè)潮流計(jì)算軟件包不同，該軟件可以讓用戶(hù)通

19、過(guò)生動(dòng)詳細(xì)的全景圖來(lái)觀察電力系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)模型可以通過(guò)使用仿真軟件的圖形編輯工具很容易地進(jìn)行修改，用戶(hù)只需輕輕點(diǎn)擊幾下鼠標(biāo)就可以在檢修期間切換線(xiàn)路、增加新的線(xiàn)路或發(fā)電機(jī)、確定新的交易容量。仿真器廣泛地使用了圖形和動(dòng)畫(huà)功能，大大地增強(qiáng)了用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)特性、問(wèn)題和約束的理解，以便于用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。它基本的工具包就包含了經(jīng)濟(jì)調(diào)度、區(qū)域功率經(jīng)濟(jì)分配分析、功率傳輸分配因子計(jì)算（PTDF）、短路分析以及事故分析等功能的工具。Powerworld軟件建模與潮流計(jì)算2.2.2采用powerworld軟件建立潮流模型根據(jù)題意搭建好的潮流模型如圖所示： 圖2.2.1潮流模型節(jié)點(diǎn)1為平衡節(jié)點(diǎn)，電壓標(biāo)幺值為1.04

20、55，角度為零度。為反應(yīng)節(jié)點(diǎn)1為平衡節(jié)點(diǎn)這一特性，應(yīng)在節(jié)點(diǎn)1聯(lián)結(jié)一無(wú)窮大容量機(jī)組，有功無(wú)功未知。參數(shù)設(shè)置如圖：圖2.2.2節(jié)點(diǎn)1參數(shù)設(shè)置節(jié)點(diǎn)7為PV節(jié)點(diǎn)，三臺(tái)機(jī)組功率為P=3*300*0.9*0.93=753.3W，單臺(tái)機(jī)組251.1W。電壓標(biāo)幺值為1.05。參數(shù)設(shè)置如圖：圖2.2.3節(jié)點(diǎn)7參數(shù)設(shè)置其余節(jié)點(diǎn)為PQ節(jié)點(diǎn)，基準(zhǔn)電壓為220KV，以6節(jié)點(diǎn)為例，參數(shù)設(shè)置如圖： 圖2.2.4節(jié)點(diǎn)6參數(shù)設(shè)置線(xiàn)路阻抗正序參數(shù)： r = 0.054/km, x = 0.308/km, C = 0.0116 µF/km；線(xiàn)路參數(shù)設(shè)置以1，6為例如圖： 圖2.2.5線(xiàn)路1，6參數(shù)設(shè)置至此潮流計(jì)算模型搭建

21、完畢。進(jìn)行潮流計(jì)算。2.2.3采用powerworld仿真軟件進(jìn)行潮流計(jì)算模型網(wǎng)絡(luò)潮流流向如圖所示：圖2.3.1潮流流向（1）各節(jié)點(diǎn)電壓如圖所示：圖2.3.2節(jié)點(diǎn)電壓（2）各發(fā)電機(jī)狀態(tài)如圖所示：圖2.3.3發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)（3）各支路狀態(tài)如圖所示：圖2.3.4支路運(yùn)行狀態(tài)2.3 powerworld仿真結(jié)果與matlab計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比對(duì)校核（1） 節(jié)點(diǎn)電壓標(biāo)幺值及相角進(jìn)行對(duì)比表2.3.1電壓標(biāo)幺值與相角對(duì)比節(jié)點(diǎn)編號(hào)節(jié)點(diǎn)電壓標(biāo)幺值電壓相角PowerworldMatlabPowerworldMatlab11.04551.04540021.023881.02489-1.21-1.215431.0406

22、41.04085-0.17-0.1741.017901.019-1.67-1.68351.024221.02532-0.94-0.951461.036691.03703-0.56-0.558971.050001.051.571.573根據(jù)對(duì)比可知電壓的最大差距在1%-2%，差距很小，相角的差距在1%-2%，差距都極小，一致性很強(qiáng)。說(shuō)明兩種方法都是可行的。（2） 各支路狀態(tài)對(duì)比：表2.3.2各支路功率與損耗對(duì)比支路區(qū)間首端有功首端無(wú)功有功損耗無(wú)功損耗Power worldMatlabPower worldMatlabPower worldMatlabPower worldMatlab1，3155

23、154.89171158.450.220.202-1.82-1.911，6410.6410.51250233.591.061.0282.642.432，6-218.8-218.72-170.4-159.780.80.767-2.9-3.122，5-93.6-93.726.85.120.080.075-5.48-5.52，4112.4112.4453.552.530.220.214-1.15-1.173，4128.7128.6373.269.410.880.856-2.08-2.223，7-334-353.95-40.4-38.151.961.952-0.42-0.435，7-393.8-393

24、.8-137.8-1293.663.6055.75.39比較兩種方式計(jì)算得出的節(jié)點(diǎn)無(wú)功功率，誤差控制在0.1%，相似性極好，具有很強(qiáng)的一致性。說(shuō)明兩種運(yùn)算方式都是正確可行的。3手工計(jì)算序網(wǎng)及轉(zhuǎn)移阻抗3.1負(fù)荷、發(fā)電機(jī)、變壓器的處理3.1.1 發(fā)電機(jī)的處理接在節(jié)點(diǎn)7的三臺(tái)發(fā)電機(jī)的容量SG（N）=300/0.85=352.94MVA，VG（N）=10.5kV，而基準(zhǔn)功率SB=100MW，為了使變壓器的標(biāo)幺變比k*=1，在10kV電壓等級(jí)下的基準(zhǔn)電壓VB2=220/242*10.5=9.545kV，則歸算到全網(wǎng)基準(zhǔn)后的發(fā)電機(jī)參數(shù)Xd*'=Xd'*VGN2SGN*SBVB2=0.078

25、86, Xd=0.6857, Xq=0.5829為了簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)，將三臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)等值成一臺(tái)機(jī)組。等效后的機(jī)組出力P=753.3MW， Xd=0.2286, Xq=0.1943，Xd*'=0.02629發(fā)電機(jī)采用二階經(jīng)典模型，即E恒定模型。在網(wǎng)絡(luò)變換中，用電壓為E，內(nèi)阻為Xd'的電壓源來(lái)等效原來(lái)的三臺(tái)機(jī)組，此外，發(fā)電機(jī)的負(fù)序參數(shù)可以認(rèn)為和正序參數(shù)相等。3.1.2 變壓器的處理由上面計(jì)算可知，當(dāng)基準(zhǔn)電壓VB=220kV，VB2=9.545kV時(shí)，標(biāo)幺變比k*=1，所以可以用一個(gè)純電抗來(lái)等效變壓器，其中電抗值XT=XS%100*VTN2STN*SBVB2=0.036同理三臺(tái)變壓器可以等

26、效為一臺(tái)，此時(shí)XT=0.0363=0.0123.1.3 負(fù)荷的處理由題目要求，負(fù)荷采用恒阻抗模型，計(jì)算公式ZL*=U2SL*SBVB2其中，U是負(fù)荷所在節(jié)點(diǎn)的電壓，SL是負(fù)荷的共軛值。在本例中，正常運(yùn)行下負(fù)荷所在節(jié)點(diǎn)電壓近似為VN，求得各負(fù)荷的等效阻抗如下表所示：表3.1 各負(fù)荷的等效阻抗節(jié)點(diǎn)編號(hào)節(jié)點(diǎn)電壓負(fù)荷大小等效電阻等效電抗負(fù)序阻抗2225.4758200+j1100.j0.j0.353228.987380+j1400.j0.j0.354224.18240+j1300.j0.j0.355225.5704300+j1500.j0.j0.356228.1466190+j800.j0.j0.35

27、3.2 采用網(wǎng)絡(luò)變換法的具體步驟3.2.1單回路三相短路3.2.1.1穩(wěn)態(tài)運(yùn)行型等值電路里，線(xiàn)路兩端存在并聯(lián)電容，即與負(fù)荷等值阻抗并聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)變換時(shí)，先將這些并聯(lián)電容消去。對(duì)于節(jié)點(diǎn)1，沒(méi)有負(fù)荷，其中B13= j0.02821，B16= j0.03173，則等效導(dǎo)納Y1=0.5*B13+B16=j0.02997即Z1=1Y1=-j33.37對(duì)于節(jié)點(diǎn)2，負(fù)荷ZL2=0.382+j0.191，其中B24=j0.0229，B25=j0.0564，B26=j0.0705，則等效導(dǎo)納Y2=1ZL2+0.5*B24+B25+B26=2.094-j0.972即Z2=1Y2=0.3928+j0.1823同理可得其

28、余參數(shù)，如下圖所示：（1）消去節(jié)點(diǎn)6，在上圖的基礎(chǔ)上通過(guò)星三角變換進(jìn)行第一步簡(jiǎn)化，可將節(jié)點(diǎn)6消去。參數(shù)計(jì)算如下：Z12=Z16+Z26+Z16*Z26Z6Z11=Z16+Z6+Z16*Z6Z26Z21=Z26+Z6+Z26*Z6Z16將并聯(lián)的兩對(duì)阻抗合并后得Z12=Z11/Z1Z22=Z21/Z2消去節(jié)點(diǎn)6后如下圖所示：（2）消去節(jié)點(diǎn)4，同理可得消去節(jié)點(diǎn)4后如下圖所示：（3）消去節(jié)點(diǎn)5，同理可得消去節(jié)點(diǎn)5后如下圖所示：（4）由于節(jié)點(diǎn)2為四支路節(jié)點(diǎn)，先進(jìn)行變換，變換后如下圖所示：（5）消去節(jié)點(diǎn)3，消去節(jié)點(diǎn)3后如下圖所示：（6）消去節(jié)點(diǎn)2，消去節(jié)點(diǎn)2后如下圖所示：（7）消去中間節(jié)點(diǎn)，消去中間節(jié)點(diǎn)后

29、如下圖所示：（8）消去節(jié)點(diǎn)7，消去節(jié)點(diǎn)7后如下圖所示：轉(zhuǎn)移阻抗即為ZG1=-0.001+j0.05333.2.1.2 短路后三相短路后相當(dāng)于接一根接地線(xiàn)，如下圖所示：按照上述正常運(yùn)行時(shí)的網(wǎng)絡(luò)變換方法進(jìn)行化簡(jiǎn)，同理可得轉(zhuǎn)移阻抗ZG1=0.0022+j0.09203.2.1.3 切除故障切除故障后線(xiàn)路L24斷開(kāi)，如下圖所示：按照上述正常運(yùn)行時(shí)的網(wǎng)絡(luò)變換方法進(jìn)行化簡(jiǎn)，同理可得轉(zhuǎn)移阻抗ZG1=-0.0008+j0.05633.2.2 單回路單相短路3.2.2.1短路后單相短路后相當(dāng)于在短路點(diǎn)通過(guò)一個(gè)等效阻抗接地，如下圖所示：X=X(2)+ X(0)，其中X(2)為負(fù)序阻抗，X(0)為零序阻抗。負(fù)序網(wǎng)絡(luò)

30、如下圖所示：按照上述正常運(yùn)行時(shí)的網(wǎng)絡(luò)變換方法進(jìn)行化簡(jiǎn)，同理可得負(fù)序阻抗Z（2）=0.00169+j0.00957按照上述正常運(yùn)行時(shí)的網(wǎng)絡(luò)變換方法進(jìn)行化簡(jiǎn)，同理可得零序阻抗Z（0）=0.0072+j0.034則附加阻抗Z=0.00889+j0.04363.2.2 切除故障按照上述正常運(yùn)行時(shí)的網(wǎng)絡(luò)變換方法進(jìn)行化簡(jiǎn)，同理可得轉(zhuǎn)移阻抗ZE1=0.00145+j0.05794.電網(wǎng)短路計(jì)算4.1 采用Matlab分析計(jì)算故障1：?jiǎn)位芈稬24的中點(diǎn)處發(fā)生三相對(duì)稱(chēng)短路4.1.1求解有功功率傳輸特性在潮流分析中采用Matlab仿真數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)1的電壓V=1.0454，P1=5.654，Q1=3.8876，則有V

31、=P1R+Q1XV=0.193V=P1X-Q1RV=0.285E'=(V+V)2+V2=1.27有功功率輸出特性計(jì)算如下，其中11=90°-11，11為輸入阻抗Z11的阻抗角，12=90°-12，12為轉(zhuǎn)移阻抗Z12的阻抗角。PE'=E'2Z11sin11+E'VZ12sin(-12)代入數(shù)據(jù)后得PE'=-0.565+25.42sin(+1.08)由于穩(wěn)定時(shí)，P=7.533，代入上式后求得功角初值0=17.5°4.1.2 Matlab穩(wěn)定計(jì)算程序1）參數(shù)的求取慣性時(shí)間常數(shù)TJN=15，歸算到全網(wǎng)后TJ=TJNSGNSB=15

32、*352.94100=52.94，三臺(tái)機(jī)組等效為一臺(tái)機(jī)組后，TJ=52.94*3=158.8穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)Z12=-0.001+j0.0533=0.053391.07°，輸入阻抗Z11=-0.001+j0.527=0.052791.08此時(shí)PE'=-0.565+25.42sin(+1.07)當(dāng)線(xiàn)路L24中點(diǎn)發(fā)生單回路三相對(duì)稱(chēng)短路時(shí)Z12=0.0022+j0.092=0.08288.46，輸入阻抗Z11=0.0019+j0.0498=0.049887.82此時(shí)PE'=1.232+16.3sin(-1.54)當(dāng)線(xiàn)路L24故障切除后Z12=0.0008+j0.0563=0.05

33、6388.57，輸入阻抗Z11=0.0005+j0.0545=0.054589.47此時(shí)PE'=0.44+23.14sin(-1.43)2)計(jì)算程序轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程如下：ddt=ddt=NTJ(P0-Pe-D(-1)故可以采用Matlab軟件求解這組微分方程。由于Pe的表達(dá)式在不同的狀態(tài)下（故障前、故障后、切除后）是不一樣的，所以需要Matlab定義多個(gè)時(shí)間段進(jìn)行仿真。此外，為了加快功角的收斂速度，添加了阻尼部分，阻尼系數(shù)D設(shè)為10。假設(shè)在0s時(shí)刻線(xiàn)路L24單回路發(fā)生了三相對(duì)稱(chēng)短路，在0.1時(shí)斷路器將故障切除，則采用Matlab程序如下所示：function x=f1(w0,tc)opti

34、ons=odeset;a=1.232;b=16.3;c=-1.54*pi/180;x0=13.2088*pi/180;w0;t1,x1=ode45('temp',0,tc,x0,options,a,b,c);x02=x1(end, :);a=0.44;b=23.14;c=-1.43*pi/180;t2,x2=ode45('temp',tc,30,x02,options,a,b,c);t=t1;t2;x=x1;x2;plot(t,x(:,1),'r-',t,x(:,2),'b-')endfunction dx = temp( t,x

35、,flag,a,b,c )dx=(x(2)-1)*100*pi; 1/158.8*(7.533-a-b*sin(x(1)-c)/x(2)-10*(x(2)-1);End運(yùn)行程序后得搖擺曲線(xiàn)如下，功角逐漸穩(wěn)定，可知發(fā)電機(jī)暫態(tài)穩(wěn)定。故障2：L24單回路中點(diǎn)處發(fā)生單相接地短路1）參數(shù)的求取慣性時(shí)間常數(shù)TJN=15，歸算到全網(wǎng)后TJ=TJNSGNSB=15*352.94100=52.94，三臺(tái)機(jī)組等效為一臺(tái)機(jī)組后，TJ=52.94*3=158.8穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)Z12=-0.001+j0.0533=0.053391.07°，輸入阻抗Z11=-0.001+j0.527=0.052791.08此時(shí)PE

36、'=-0.565+25.42sin(+1.07)當(dāng)線(xiàn)路L24中點(diǎn)發(fā)生單回路單相接地短路時(shí)Z12=0.00145+j0.0579=0.057988.26，輸入阻抗Z11=0.002+j0.0574=0.057488此時(shí)PE'=0.98+23.14sin(-1.74)當(dāng)線(xiàn)路L24故障切除后Z12=0.0008+j0.0563=0.056388.57，輸入阻抗Z11=0.0005+j0.0545=0.054589.47此時(shí)PE'=0.44+23.14sin(-1.43)當(dāng)重合閘后，由于永久性故障，功率特性為PE'=0.98+23.14sin(-1.74)重合于永久性故

37、障，再次切除后，功率特性為PE'=0.44+23.14sin(-1.43)2）計(jì)算程序計(jì)算代碼如下：function x=f2(w0,tc)options=odeset;x0=17.5*pi/180;w0;a=0.98;b=23.14;c=-1.74*pi/180;t1,x1=ode45('temp',0,tc,x0,options,a,b,c);x02= x1 (end,:)'a=0.44;b=23.14;c=-1.43*pi/180; t2,x2=ode45('temp',tc,0.9,x02,options,a,b,c); x03=x2(e

38、nd,:)'a=0.98;b=23.14;c=-1.74*pi/180;t3,x3=ode45('temp',0.9,1.1,x03,options,a,b,c);x04=x3(end,:)'a=0.44;b=23.14;c=-1.43*pi/180; t4,x4=ode45('temp',1.1,30,x04,options,a,b,c);t=t1;t2;t3;t4;x=x1;x2;x3;x4;plot(t,x(:,1),'r-',t,x(:,2),'b-')運(yùn)行程序后得搖擺曲線(xiàn)如下，功角逐漸穩(wěn)定，可知發(fā)電機(jī)暫態(tài)

39、穩(wěn)定。4.2 采用powerworld仿真軟件進(jìn)行短路計(jì)算4.2.1 短路參數(shù)計(jì)算及標(biāo)幺化,H=26.47。三臺(tái)機(jī)組等效為一臺(tái)機(jī)組后,4.2.2 對(duì)線(xiàn)路及發(fā)電機(jī)進(jìn)行短路參數(shù)設(shè)置線(xiàn)路零序參數(shù)設(shè)置如圖：圖4.2.1線(xiàn)路短路參數(shù)設(shè)置模型中發(fā)電機(jī)皆采用二階模型，平衡節(jié)點(diǎn)無(wú)窮大容量發(fā)電機(jī)采用GENPWTwoAxi模型，H值取300。短路參數(shù)設(shè)置如圖： 圖4.2.2平衡節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)參數(shù)設(shè)置發(fā)電機(jī)三臺(tái)機(jī)組則定義為經(jīng)典二階模型GENCLS。參數(shù)設(shè)置如圖：圖4.2.3發(fā)電機(jī)參數(shù)設(shè)置圖4.2.3.1發(fā)電機(jī)勵(lì)磁參數(shù)設(shè)置。4.2.3發(fā)電機(jī)采用二階模型用powerworld軟件進(jìn)行短路計(jì)算（1） #2，#4母線(xiàn)中回路中點(diǎn)1s發(fā)生三相短路故障，1.1s切除搖擺曲線(xiàn)如圖：圖4.2.4搖擺曲線(xiàn)此時(shí)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定，可以看出發(fā)電機(jī)初始功角為16.235。用二分法逐步求解極限切除時(shí)間。當(dāng)切除時(shí)間為1.6s時(shí)搖擺曲線(xiàn)如圖：圖4.2.5 tc=