潮流計算 課程設計

1、課程設計(論文) 題 目 名 稱 潮流計算 課 程 名 稱 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 學 生 姓 名 學 號 系 、專 業(yè) 電氣工程系 、09級電力一班 指 導 教 師 2012年 1月7 日邵陽學院課程設計（論文）任務書年級專業(yè)09電氣工程及其自動化學生姓名學 號題目名稱電力系統(tǒng)潮流計算設計時間2011.12.23-2012.1.9課程名稱 潮流計算課程設計課程編號121202306設計地點綜合仿真實驗室一、 課程設計（論文）目的 1.掌握電力系統(tǒng)潮流計算的基本原理； 2.掌握并能熟練運用PSCAD仿真軟件； 3.采用PSCAD軟件，做出系統(tǒng)接線圖的潮流計算仿真結果。二、 已知技術參數(shù)和條件在圖1所

2、示的簡單電力系統(tǒng)中，系統(tǒng)中節(jié)點1、2、3為節(jié)點，節(jié)點4為節(jié)點，節(jié)點5為平衡節(jié)點，已給定，計算各個母線上的潮流分布。圖1簡單電力系統(tǒng)三、 任務和要求1. 按學校規(guī)定的格式編寫設計論文。2. 論文主要內容有：課題名稱。設計任務和要求。PSCAD的應用以及仿真結果。收獲體會、存在問題和進一步的改進意見等。注：1此表由指導教師填寫，經系、教研室審批，指導教師、學生簽字后生效；2此表1式3份，學生、指導教師、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.大電網最優(yōu)潮流計算.科學出版社出版.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.浙江大學出版社.第三版.2005年五、進度安排 2011年12月23日：下達課程設計的計劃書，任務書，設計題目及分組情況 2011年12月24日-30日：學生熟悉PSCAD軟件和建模 2012年1月1日-3日：上機調試程序，建立系統(tǒng)接線圖的仿真模型和得出仿真結果 2012年1月4日-5日：寫出報告（A4打印稿）和PPT報告（用于答辯） 2012年1月7日：組織學生答辯六、教研室審批意見教研室主任（簽字）： 年 月 日七|、主管教學主任意見 主管主任（簽字）： 年 月 日八、備注指導教師（簽字）： 學生（簽字）：邵陽學院課程設計（論文）評閱表

4、學生姓名 學 號 系 電氣工程及其自動化 專業(yè)班級 題目名稱 潮流計算課程設計 課程名稱 電力系統(tǒng)分析 一、學生自我總結通過本次潮流計算課程設計，我對潮流計算的過程有了深刻的理解。潮流計算的每個過程，包括首先的求取導納矩陣，到求解因子表，然后賦初值進行第一次有功迭代，然后用的得到的修正量進行第二次迭代，依次按這些步驟循環(huán)知道達到迭代要求。說著過程只有幾句話，可這個過程，我們整個組付出的努力和時間是相當巨大的，沒日沒夜的進行手工計算后就是學習PSCAD的使用.總而言之，這個課程設計，讓我收獲巨大。 學生簽名： 年 月 日二、指導教師評定評分項目平時成績答辯課程設計內容綜合成績權 重30%30%4

5、0%單項成績指導教師評語： 指導教師（簽名）： 年 月 日注：1、本表是學生課程設計（論文）成績評定的依據，裝訂在設計說明書（或論文）的“任務書”頁后面；2、表中的“評分項目”及“權重”根據各系的考核細則和評分標準確定。目 錄摘要第1章 潮流計算概述及課題11.1 潮流計算概述11.2 潮流計算課題1 1.3 分析課題及求解思路2第2章 PSCAD軟件的應用及仿真結果32.1 PSCAD簡介42.2 PSCAD的應用42.3 PSCAD仿真結果5總 結 8參考文獻 9摘 要從數(shù)學上說,朝流計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)潮流計算是電力系統(tǒng)分析中最重要最基本的計算，是電力運

6、行、規(guī)劃以及安全性、可靠性分析和優(yōu)化的基礎，也是各種電磁暫態(tài)和機電暫態(tài)分析的基礎和出發(fā)點。隨著現(xiàn)代化的調度中心的建立，為了對電力系統(tǒng)進行實時安全監(jiān)控，需要根據實時數(shù)據庫所提供的信息。PSCAD代表電力系統(tǒng)計算機輔助設計，PSCAD的開發(fā)成功，使得用戶能更方便地使用EMTDC進行電力系統(tǒng)分析，使電力系統(tǒng)復雜部分可視化成為可能，而且軟件可以作為實時數(shù)字仿真器的前置端?？赡M任意大小的交直流系統(tǒng)。關鍵詞：潮流計算；PSCAD1 潮流計算概述及題目1.1 潮流計算概述在電力系統(tǒng)運行和規(guī)劃中，都需要研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行情況，確定電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)。給定電力系統(tǒng)的網絡結構、參數(shù)和決定電力系統(tǒng)運行狀況的

7、邊界條件，確定電力系統(tǒng)運行的方法之一是朝流計算。從數(shù)學上說,朝流計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)潮流計算是電力系統(tǒng)分析中最重要最基本的計算，是電力運行、規(guī)劃以及安全性、可靠性分析和優(yōu)化的基礎，也是各種電磁暫態(tài)和機電暫態(tài)分析的基礎和出發(fā)點。潮流計算方法的發(fā)展是與人們所使用的計算工具的發(fā)展相聯(lián)系的。早期，除了手動潮流外，人們用交流計算臺通過物理模擬的方法來分析電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行狀態(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，分析大網絡的超流會遇到困難。作為研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行情況的一種基本電氣計算 ，電力系統(tǒng)常規(guī)潮流計算的任務是根據給定的網絡結構及運行條件，求

8、出整個網絡的運行狀態(tài)，其中包括各母線的電壓、網絡中的功率分布以及功率損耗等。潮流計算的結果，無論是對于現(xiàn)有系統(tǒng)運行方式的分析研究，還是對規(guī)劃中供電方案的分析比較，都是必不可少的。它為判別這些運行方式計規(guī)劃設計方案的合理性、安全可靠性及經濟性提供了定量分析的依據。此外，在進行電力系統(tǒng)靜態(tài)及暫態(tài)穩(wěn)定計算時，要利用潮流計算的結果作為其計算的基礎；一些故障分析以及優(yōu)化計算也需要有相應的潮流計算作配合；潮流計算往往成為上述計算程序的一個重要組成部分。以上這些，主要是在系統(tǒng)規(guī)劃設計及運行方式安排中的應用，屬于離線計算范疇。1.2 題目要求下圖1-1是IEEE14節(jié)點系統(tǒng)的接線圖圖1-1 IEEE14節(jié)點系

9、統(tǒng)接線圖計算各個母線上的潮流分布。原始數(shù)據：所有數(shù)據均為標么值，系統(tǒng)基準值SYSBASE: 100MVA（1）發(fā)電機數(shù)據發(fā)電機編號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)電機數(shù)據（p.u.）（2）母線數(shù)據解釋說明：1表示節(jié)點；2表示節(jié)點；3表示平衡節(jié)點；為并聯(lián)電納（時，注入方式）；為區(qū)域序號；為電壓幅值；為電壓相角。充電電容電納，計算仿真用的參數(shù)。母線編號節(jié)點類型

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（p.u.）（3）線路參數(shù)表1-3 線路參數(shù)（p.u.）首端節(jié)點編號首端節(jié)點編號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)點編號首端節(jié)點編號電阻電抗變比（初始值）

13、變比所在側上限下限分級調節(jié)步長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電力系統(tǒng)中,一共有14個節(jié)點, 1表示節(jié)點；2表示節(jié)點；3表示平衡節(jié)點 綜合牛頓拉夫遜(直角坐標,極坐標),PQ分解法等多種求解方法的特點，最終采用PQ分解法手工計算，然后用PSCAD軟件進行仿真。2 PSCAD軟件的應用及仿真結果2.1 PSCAD簡介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

14、程序的原因是因為當時現(xiàn)存的研究工具不能夠滿足曼尼托巴電力局對尼爾遜河高壓直流工程進行強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，雷電過電壓和電力電子學研究。PSCAD代表電力系統(tǒng)計算機輔助設計，PSCAD的開發(fā)成功，使得用戶能更方便地使用EMTDC進行電力系統(tǒng)分析，使電力系統(tǒng)復雜部分可視化成為可能，而且軟件可以作為實時數(shù)字仿真器的前置端?？赡M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PSCAD V2開始應用。PSCAD V3以PC Windows作為平臺，在1999年

15、面世。目前最新版本的是PSCADV。用戶可以通過調用隨EMTDC主程序一起提供的庫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)模型和結構。EMTDC 的威力之一是可以較為簡單地模擬復雜電力系統(tǒng),包括直流輸電系統(tǒng)和其相關的控制系統(tǒng)。采用 PSCAD 進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， 直流輸電結構和控制，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)的過電壓研究，絕緣配合研究，諧波相互影響研究，靜止補償器研究，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)電機和感應電動機的扭矩

16、效應和自勵磁研究，陡前波分析，研究當一臺多軸系發(fā)電機與串補線路或電力電子設備相互作用時的次同步諧振現(xiàn)象，向孤立負荷送電。 2.2 PSCAD應用用PSCAD/EMTDC進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、新建項目文件 啟動軟件，選擇File/New/Case，在項目窗口就出現(xiàn)一個默認為noname 的例子，點存，出現(xiàn)保存文件對話框，填好保存路徑和文件名。雙擊項目欄中的文件名，右側顯示空白工作區(qū)。2、構造電氣主接線圖根據PSCAD課程的學習，畫出主電氣圖如圖所示：圖2.22電氣主接線圖3、設置元件參數(shù) 4、設置輸出量和斷路器狀態(tài)5、編譯運行完成后編譯鏈

17、接，然后運行，觀察分析波形。輸出顯示如圖顯示，點擊最右端放大圖標可以放大查看每個節(jié)點的分布情況。圖2.23 輸出顯示圖從上至下依次點擊最右端放大標志為節(jié)點1所對應的相關數(shù)據波形圖（電壓V，有功功率P,無功功率Q），如圖2.24所示：圖2.24節(jié)點1處相關波形圖總 結在這次的電力系統(tǒng)課程設計中，在老師的幫助及每個組員的共同努力下，我們終于完成了自己的一份完整的課程設計，心里有種如釋重負的感覺。雖然這次課程設計只有短短的兩個星期，但在這段時間內，所學習到的知識確是很多的，通過對課程題目的手工計算，使自己對書本中的知識有了更加透徹的理解，熟練地掌握了計算過程中的各個公式，并且運用到計算過程中去。我們的課程設計主要方法是P-Q分解法潮流計算進行手工計算，通過PSCAD軟件的學習，進行仿真。所以通過組員們之間的分工合作，將設計工作出色的完成。對于以前并沒有接觸過PSCAD軟件的我們而言，初次著手關于電力系統(tǒng)潮流計算的仿真，確實有一定的難度，可是組員們還是盡心盡力的研究該軟件，首先參考了關于該軟件的書籍，并且虛心請教了外校的同學，在別人那里學