潮流計(jì)算 課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)(論文) 題 目 名 稱 潮流計(jì)算 課 程 名 稱 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 系 、專 業(yè) 電氣工程系 、09級(jí)電力一班 指 導(dǎo) 教 師 2012年 1月7 日邵陽(yáng)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書年級(jí)專業(yè)09電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)題目名稱電力系統(tǒng)潮流計(jì)算設(shè)計(jì)時(shí)間2011.12.23-2012.1.9課程名稱 潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì)課程編號(hào)121202306設(shè)計(jì)地點(diǎn)綜合仿真實(shí)驗(yàn)室一、 課程設(shè)計(jì)（論文）目的 1.掌握電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的基本原理； 2.掌握并能熟練運(yùn)用PSCAD仿真軟件； 3.采用PSCAD軟件，做出系統(tǒng)接線圖的潮流計(jì)算仿真結(jié)果。二、 已知技術(shù)參數(shù)和條件在圖1所

2、示的簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)中，系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)1、2、3為節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)4為節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)5為平衡節(jié)點(diǎn)，已給定，計(jì)算各個(gè)母線上的潮流分布。圖1簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)三、 任務(wù)和要求1. 按學(xué)校規(guī)定的格式編寫設(shè)計(jì)論文。2. 論文主要內(nèi)容有：課題名稱。設(shè)計(jì)任務(wù)和要求。PSCAD的應(yīng)用以及仿真結(jié)果。收獲體會(huì)、存在問(wèn)題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見(jiàn)等。注：1此表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導(dǎo)教師、學(xué)生簽字后生效；2此表1式3份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研室各1份。四、參考資料何仰贊 主編.電力系統(tǒng)分析. 高教出版社出版.第三版.2002年劉明波 主編.大電網(wǎng)最優(yōu)潮流計(jì)算.科學(xué)出版社出版.第一版.2010年 陳珩 主編.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析.中國(guó)電力

3、出版社.第三版.2007年韓禎祥 主編.電力系統(tǒng)分析.浙江大學(xué)出版社.第三版.2005年五、進(jìn)度安排 2011年12月23日：下達(dá)課程設(shè)計(jì)的計(jì)劃書，任務(wù)書，設(shè)計(jì)題目及分組情況 2011年12月24日-30日：學(xué)生熟悉PSCAD軟件和建模 2012年1月1日-3日：上機(jī)調(diào)試程序，建立系統(tǒng)接線圖的仿真模型和得出仿真結(jié)果 2012年1月4日-5日：寫出報(bào)告（A4打印稿）和PPT報(bào)告（用于答辯） 2012年1月7日：組織學(xué)生答辯六、教研室審批意見(jiàn)教研室主任（簽字）： 年 月 日七|、主管教學(xué)主任意見(jiàn) 主管主任（簽字）： 年 月 日八、備注指導(dǎo)教師（簽字）： 學(xué)生（簽字）：邵陽(yáng)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱表

4、學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 系 電氣工程及其自動(dòng)化 專業(yè)班級(jí) 題目名稱 潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì) 課程名稱 電力系統(tǒng)分析 一、學(xué)生自我總結(jié)通過(guò)本次潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì)，我對(duì)潮流計(jì)算的過(guò)程有了深刻的理解。潮流計(jì)算的每個(gè)過(guò)程，包括首先的求取導(dǎo)納矩陣，到求解因子表，然后賦初值進(jìn)行第一次有功迭代，然后用的得到的修正量進(jìn)行第二次迭代，依次按這些步驟循環(huán)知道達(dá)到迭代要求。說(shuō)著過(guò)程只有幾句話，可這個(gè)過(guò)程，我們整個(gè)組付出的努力和時(shí)間是相當(dāng)巨大的，沒(méi)日沒(méi)夜的進(jìn)行手工計(jì)算后就是學(xué)習(xí)PSCAD的使用.總而言之，這個(gè)課程設(shè)計(jì)，讓我收獲巨大。 學(xué)生簽名： 年 月 日二、指導(dǎo)教師評(píng)定評(píng)分項(xiàng)目平時(shí)成績(jī)答辯課程設(shè)計(jì)內(nèi)容綜合成績(jī)權(quán) 重30%30%4

5、0%單項(xiàng)成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日注：1、本表是學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定的依據(jù)，裝訂在設(shè)計(jì)說(shuō)明書（或論文）的“任務(wù)書”頁(yè)后面；2、表中的“評(píng)分項(xiàng)目”及“權(quán)重”根據(jù)各系的考核細(xì)則和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)確定。目 錄摘要第1章 潮流計(jì)算概述及課題11.1 潮流計(jì)算概述11.2 潮流計(jì)算課題1 1.3 分析課題及求解思路2第2章 PSCAD軟件的應(yīng)用及仿真結(jié)果32.1 PSCAD簡(jiǎn)介42.2 PSCAD的應(yīng)用42.3 PSCAD仿真結(jié)果5總 結(jié) 8參考文獻(xiàn) 9摘 要從數(shù)學(xué)上說(shuō),朝流計(jì)算是要求解一組有潮流方程描述的非線性方程組。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析中最重要最基本的計(jì)算，是電力運(yùn)

6、行、規(guī)劃以及安全性、可靠性分析和優(yōu)化的基礎(chǔ)，也是各種電磁暫態(tài)和機(jī)電暫態(tài)分析的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)。隨著現(xiàn)代化的調(diào)度中心的建立，為了對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)安全監(jiān)控，需要根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)所提供的信息。PSCAD代表電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，PSCAD的開發(fā)成功，使得用戶能更方便地使用EMTDC進(jìn)行電力系統(tǒng)分析，使電力系統(tǒng)復(fù)雜部分可視化成為可能，而且軟件可以作為實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器的前置端?？赡M任意大小的交直流系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：潮流計(jì)算；PSCAD1 潮流計(jì)算概述及題目1.1 潮流計(jì)算概述在電力系統(tǒng)運(yùn)行和規(guī)劃中，都需要研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行情況，確定電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。給定電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和決定電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況的

7、邊界條件，確定電力系統(tǒng)運(yùn)行的方法之一是朝流計(jì)算。從數(shù)學(xué)上說(shuō),朝流計(jì)算是要求解一組有潮流方程描述的非線性方程組。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析中最重要最基本的計(jì)算，是電力運(yùn)行、規(guī)劃以及安全性、可靠性分析和優(yōu)化的基礎(chǔ)，也是各種電磁暫態(tài)和機(jī)電暫態(tài)分析的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)。潮流計(jì)算方法的發(fā)展是與人們所使用的計(jì)算工具的發(fā)展相聯(lián)系的。早期，除了手動(dòng)潮流外，人們用交流計(jì)算臺(tái)通過(guò)物理模擬的方法來(lái)分析電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。這種方法雖然直觀，物理概念清楚，但受到系統(tǒng)規(guī)模等因素的影響，分析大網(wǎng)絡(luò)的超流會(huì)遇到困難。作為研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行情況的一種基本電氣計(jì)算 ，電力系統(tǒng)常規(guī)潮流計(jì)算的任務(wù)是根據(jù)給定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行條件，求

8、出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，其中包括各母線的電壓、網(wǎng)絡(luò)中的功率分布以及功率損耗等。潮流計(jì)算的結(jié)果，無(wú)論是對(duì)于現(xiàn)有系統(tǒng)運(yùn)行方式的分析研究，還是對(duì)規(guī)劃中供電方案的分析比較，都是必不可少的。它為判別這些運(yùn)行方式計(jì)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的合理性、安全可靠性及經(jīng)濟(jì)性提供了定量分析的依據(jù)。此外，在進(jìn)行電力系統(tǒng)靜態(tài)及暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，要利用潮流計(jì)算的結(jié)果作為其計(jì)算的基礎(chǔ)；一些故障分析以及優(yōu)化計(jì)算也需要有相應(yīng)的潮流計(jì)算作配合；潮流計(jì)算往往成為上述計(jì)算程序的一個(gè)重要組成部分。以上這些，主要是在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)及運(yùn)行方式安排中的應(yīng)用，屬于離線計(jì)算范疇。1.2 題目要求下圖1-1是IEEE14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的接線圖圖1-1 IEEE14節(jié)點(diǎn)系

9、統(tǒng)接線圖計(jì)算各個(gè)母線上的潮流分布。原始數(shù)據(jù)：所有數(shù)據(jù)均為標(biāo)么值，系統(tǒng)基準(zhǔn)值SYSBASE: 100MVA（1）發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)電機(jī)編號(hào)1232.4-16.910.00.01.06332.40.0240 42.450-401.045140.00.030 .023.4400.01.01100.00.060.012.224-61.07100.00.080 .017.424-61.09100.00.0表1-1 發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)（p.u.）（2）母線數(shù)據(jù)解釋說(shuō)明：1表示節(jié)點(diǎn)；2表示節(jié)點(diǎn)；3表示平衡節(jié)點(diǎn)；為并聯(lián)電納（時(shí)，注入方式）；為區(qū)域序號(hào)；為電壓幅值；為電壓相角。充電電容電納，計(jì)算仿真用的參數(shù)。母線編號(hào)節(jié)點(diǎn)類型

10、130 0011.06 01.06 0.942221.712.7011.045-4.981.06 0.943294.219011.01 -12.721.06 0.944147.8-3.9011.019-10.331.06 0.94517.61.6 011.02-8.781.06 0.9462 11.27.5011.07 -14.221.06 0.947100011.062-13.371.060.948200011.09 -13.361.060.949129.516.61911.056-14.941.060.9410195.8011.051 -15.11.06 0.941113.51.8011.

11、057 -14.791.06 0.941216.11.6011.055 -15.071.06 0.9413113.55.8011.05 -15.161.060.94141 14.95011.036 -16.041.06 0.94表1-2 母線數(shù)據(jù)（p.u.）（3）線路參數(shù)表1-3 線路參數(shù)（p.u.）首端節(jié)點(diǎn)編號(hào)首端節(jié)點(diǎn)編號(hào)電阻電抗充電電容電納120.019380.059170.0528230.046990.19797 0.0438240.05811 0.176320.0374150.05403 0.223040.0492250.05695 0.173880.034340.06701 0.17

12、1030.0346450.01335 0.042110.0128780.0000 0.176150.0000790.0000-5.263160.00009100.03181 0.08450.00006110.09498 0.19890.00006120.12291 0.255810.00006130.06615 0.130270.00009140.12711 0.270380.000010110.08205 0.192070.000012130.22092 0.199880.000013140.17093 0.348020.0000（4）變壓器參數(shù)首端節(jié)點(diǎn)編號(hào)首端節(jié)點(diǎn)編號(hào)電阻電抗變比（初始值）

13、變比所在側(cè)上限下限分級(jí)調(diào)節(jié)步長(zhǎng)560.00000.252020.93251.10.90.0125470.00000.209120.97841.10.90.0125490.00000.556180.96941.10.90.0125表1-4 變壓器參數(shù)（p.u.）1.3分析課題及求解思路在這個(gè)電力系統(tǒng)中,一共有14個(gè)節(jié)點(diǎn), 1表示節(jié)點(diǎn)；2表示節(jié)點(diǎn)；3表示平衡節(jié)點(diǎn) 綜合牛頓拉夫遜(直角坐標(biāo),極坐標(biāo)),PQ分解法等多種求解方法的特點(diǎn)，最終采用PQ分解法手工計(jì)算，然后用PSCAD軟件進(jìn)行仿真。2 PSCAD軟件的應(yīng)用及仿真結(jié)果2.1 PSCAD簡(jiǎn)介1976年在加拿大曼尼托巴水電局開發(fā)完成了初版，編寫這個(gè)

14、程序的原因是因?yàn)楫?dāng)時(shí)現(xiàn)存的研究工具不能夠滿足曼尼托巴電力局對(duì)尼爾遜河高壓直流工程進(jìn)行強(qiáng)有力和靈活的研究的要求。自此之后程序被不斷開發(fā)，至今已被廣泛地應(yīng)用在電力系統(tǒng)許多類型的模擬研究，其中包括交流研究，雷電過(guò)電壓和電力電子學(xué)研究。PSCAD代表電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，PSCAD的開發(fā)成功，使得用戶能更方便地使用EMTDC進(jìn)行電力系統(tǒng)分析，使電力系統(tǒng)復(fù)雜部分可視化成為可能，而且軟件可以作為實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器的前置端。可模擬任意大小的交直流系統(tǒng)。PSCAD V1 1988年首先在阿波羅工作站上使用，然后大約在1995年P(guān)SCAD V2開始應(yīng)用。PSCAD V3以PC Windows作為平臺(tái)，在1999年

15、面世。目前最新版本的是PSCADV。用戶可以通過(guò)調(diào)用隨EMTDC主程序一起提供的庫(kù)程序模塊或利用用戶自己開發(fā)的元部件模型有效地組裝任何可以想象出的電力系統(tǒng)模型和結(jié)構(gòu)。EMTDC 的威力之一是可以較為簡(jiǎn)單地模擬復(fù)雜電力系統(tǒng),包括直流輸電系統(tǒng)和其相關(guān)的控制系統(tǒng)。采用 PSCAD 進(jìn)行的典型模擬研究包括：一般的交流電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)研究， 直流輸電結(jié)構(gòu)和控制，F(xiàn)ACTS(靈活交流輸電系統(tǒng))元部件模型，由于故障、斷路器操作或雷電沖擊引起的電力系統(tǒng)的過(guò)電壓研究，絕緣配合研究，諧波相互影響研究，靜止補(bǔ)償器研究，非線性控制系統(tǒng)研究，變壓器飽和研究,如鐵磁振蕩和鐵芯飽和不穩(wěn)定性研究，同步發(fā)電機(jī)和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的扭矩

16、效應(yīng)和自勵(lì)磁研究，陡前波分析，研究當(dāng)一臺(tái)多軸系發(fā)電機(jī)與串補(bǔ)線路或電力電子設(shè)備相互作用時(shí)的次同步諧振現(xiàn)象，向孤立負(fù)荷送電。 2.2 PSCAD應(yīng)用用PSCAD/EMTDC進(jìn)行仿真的主要流程如圖所示 圖2.21 PSCAD仿真流程主要操作步驟如下：1、新建項(xiàng)目文件 啟動(dòng)軟件，選擇File/New/Case，在項(xiàng)目窗口就出現(xiàn)一個(gè)默認(rèn)為noname 的例子，點(diǎn)存，出現(xiàn)保存文件對(duì)話框，填好保存路徑和文件名。雙擊項(xiàng)目欄中的文件名，右側(cè)顯示空白工作區(qū)。2、構(gòu)造電氣主接線圖根據(jù)PSCAD課程的學(xué)習(xí)，畫出主電氣圖如圖所示：圖2.22電氣主接線圖3、設(shè)置元件參數(shù) 4、設(shè)置輸出量和斷路器狀態(tài)5、編譯運(yùn)行完成后編譯鏈

17、接，然后運(yùn)行，觀察分析波形。輸出顯示如圖顯示，點(diǎn)擊最右端放大圖標(biāo)可以放大查看每個(gè)節(jié)點(diǎn)的分布情況。圖2.23 輸出顯示圖從上至下依次點(diǎn)擊最右端放大標(biāo)志為節(jié)點(diǎn)1所對(duì)應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)波形圖（電壓V，有功功率P,無(wú)功功率Q），如圖2.24所示：圖2.24節(jié)點(diǎn)1處相關(guān)波形圖總 結(jié)在這次的電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)中，在老師的幫助及每個(gè)組員的共同努力下，我們終于完成了自己的一份完整的課程設(shè)計(jì)，心里有種如釋重負(fù)的感覺(jué)。雖然這次課程設(shè)計(jì)只有短短的兩個(gè)星期，但在這段時(shí)間內(nèi)，所學(xué)習(xí)到的知識(shí)確是很多的，通過(guò)對(duì)課程題目的手工計(jì)算，使自己對(duì)書本中的知識(shí)有了更加透徹的理解，熟練地掌握了計(jì)算過(guò)程中的各個(gè)公式，并且運(yùn)用到計(jì)算過(guò)程中去。我們的課程設(shè)計(jì)主要方法是P-Q分解法潮流計(jì)算進(jìn)行手工計(jì)算，通過(guò)PSCAD軟件的學(xué)習(xí)，進(jìn)行仿真。所以通過(guò)組員們之間的分工合作，將設(shè)計(jì)工作出色的完成。對(duì)于以前并沒(méi)有接觸過(guò)PSCAD軟件的我們而言，初次著手關(guān)于電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的仿真，確實(shí)有一定的難度，可是組員們還是盡心盡力的研究該軟件，首先參考了關(guān)于該軟件的書籍，并且虛心請(qǐng)教了外校的同學(xué)，在別人那里學(xué)