東南大學(xué)電力系統(tǒng)課程設(shè)計報告

東南大學(xué)電氣工程學(xué)院2015年電力系統(tǒng)綜合課程設(shè)計報告班級******班姓名***學(xué)號******指導(dǎo)老師***小組成員*****1目錄一、設(shè)計任務(wù) 41、原始資料 41.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?41.2發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù) 41.3變電站數(shù)據(jù) 41.4線路數(shù)據(jù) 51.5發(fā)電機(jī)暫態(tài)數(shù)據(jù) 51.6計算方法 52、設(shè)計內(nèi)容 63、設(shè)計成品 6二、設(shè)計說明書 61、有功平衡 62、發(fā)電廠變電所主接線設(shè)計 62.1發(fā)電廠主接線選擇 62.2發(fā)電廠主變選擇 62.3變電所主接線選擇 73、潮流計算 74、調(diào)壓措施的選擇 95、線路5-7斷路器選擇 115.1斷路器選擇的原則 115.2短路電流計算過程 115.3選擇結(jié)果 126、仿真曲線的計算與仿真 136.1理論基礎(chǔ)與分析 136.1.1簡單模型下的暫態(tài)穩(wěn)定分析 136.1.2初值計算 136.1.3負(fù)荷初值的計算比較 146.1.4暫態(tài)穩(wěn)定分析的網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型及其求解方法 146.1.5用改進(jìn)歐拉法求解微分方程 . 156.2計算過程及結(jié)果 . 166.2.1初值計算 1626.2.2故障系統(tǒng)與故障后系統(tǒng)描述 . 166.2.3等效簡單網(wǎng)絡(luò)電路模型圖 . 56.2.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果 6三、心得體會 5四、附錄 41、變電所主接線圖 52、PQ解耦法計算潮流源程序 53、仿真曲線計算程序 53一、設(shè)計任務(wù)1、 原始資料：1.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?7893負(fù)荷2G1G2T1T25 6負(fù)荷1 負(fù)荷34T3 1G31.2發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)名稱額定電壓機(jī)端電壓典型方式輸出有功G110KV1.05平衡機(jī)G210KV1.051.60G310KV1.050.901.3變電站數(shù)據(jù)負(fù)荷額定電壓為 10KV變電站編號 負(fù)荷1 負(fù)荷2 負(fù)荷3最大負(fù)荷（100MVA） 1.45 1.1 1.24典型方式負(fù)荷（ 100MVA）最小負(fù)荷（100MVA）Tmax （小時）功率因數(shù) cosφ低壓側(cè)電壓（kV）對備用要求對調(diào)壓要求負(fù)荷重要性1.4線路數(shù)據(jù)名稱電壓電阻7-8110KV0.018-9110KV0.027-5110KV0.035-4110KV0.019-6110KV0.026-4110KV0.03負(fù)序和正序相等、零序?yàn)檎虻?倍1.5發(fā)電機(jī)暫態(tài)數(shù)據(jù)

1.250.91.01.050.60.75000400045000.850.80.8510101030%40%30%逆調(diào)壓順調(diào)壓常調(diào)壓重要重要一般電抗 對地導(dǎo)納（B）0.085 0.0440.092 0.0400.102 0.0760.162 0.0890.175 0.0370.183 0.042名稱D軸電抗D軸暫態(tài)電抗阻尼系數(shù)Tj（慣性時間常數(shù)）G10.140.072.047.2G20.900.221.912.8G21.320.132.16.021.6計算方法潮流方法：直角坐標(biāo)牛拉法，極坐標(biāo)牛拉法， PQ解耦法任選其一；仿真方法：改進(jìn)牛拉法52、設(shè)計內(nèi)容1．典型方式電力系統(tǒng)潮流計算 (小組3人共同完成）2．變電站變壓器選擇和主接線設(shè)計（小組其中 1人完成）3．線路5-7斷路器選擇（小組其中 1人完成）4．仿真曲線計算（ E’保持恒定，三相短路，功角曲線）（小組其中 1人完成）3、設(shè)計成品1．整體裝訂（封面、目錄、正文（包括任務(wù)書、設(shè)計過程和計算過程） 、感想與建議）2.附錄：源代碼3.同一小組內(nèi)每人寫各自的報告。二、設(shè)計說明書1．根據(jù)變電所需要供電的情況，做出有功功率平衡。變電站編號負(fù)荷1負(fù)荷2負(fù)荷3最大負(fù)荷（100MVA）1.451.11.2功率因數(shù)cosφ0.850.80.85由表格得出，所需的最大負(fù)荷為 ??=1.45?0.85+1.1?0.8+1.2?0.85=3.1325.??取網(wǎng)損7%廠用電8%熱備用5%得發(fā)電廠總裝機(jī)容量為 PG=3.1325*PL=3.759.所以，PG1=1.259，PG2=1.6，PG3=0.9.發(fā)電廠變電所主接線設(shè)計2.1發(fā)電廠主接線選擇發(fā)電廠：高壓側(cè)為 110kv，功率在100MVA-200MVA之間，選擇雙母線分段接線，可靠性高，靈活性也較高，發(fā)電機(jī)接變壓器后直接連雙母線分段接線較為合適。2.2 發(fā)電廠主變選擇SG1=1.4，SG1*0.7=0.98，選用型號SFP7-120000/110主變兩臺。SG2=1.778，SG2*0.7=1.24，選用型號SFP7-120000/110主變兩臺。SG3=1，SG3*0.7=0.7，選用型號SF7-75000/110主變兩臺。2.3 變電所主接線選擇由于出線端負(fù)荷較高，均用 10kv出線，每個變電所分配四條出線。因?yàn)檫M(jìn)線端只有雙回進(jìn)6線，故采用單母線分段接線。由于各個變電所功率相近，所以均按重要變電所方案設(shè)計。（接線圖見附圖）三個變電所均采用型號 SFP7-120000/110主變兩臺。選用的變壓器參數(shù)如下：選用地點(diǎn)選用型號空載損耗負(fù)載損耗空載電流短路阻/KW/KW(%)抗(%)發(fā)電廠1、2主變SFP7-120000/1101064220.510.5變電所1、2、3主變發(fā)電廠3主變SF7-75000/110753000.610.5變壓器型號R(Ω)X(Ω)G(10-6S)B(10-6S)SFP7-120000/1100.35459710.58758.7649.6SF7-75000/1100.64516.946.19837.19選取??=100MVA,??=110Kv,????變壓器參數(shù)標(biāo)幺值變壓器型號RXGBSFP7-120000/1102.93*10-30.08751.06*10-36*10-3SF7-75000/1105.33*10-30.147.5*10-44.5*10-33.潮流計算我們組采用 PQ解耦算法計算潮流，畫出等值網(wǎng)絡(luò)計算導(dǎo)納矩陣。將平衡節(jié)點(diǎn)設(shè)為節(jié)點(diǎn) 1，因此原圖中節(jié)點(diǎn) 1、2互換。在計算過程中，按照此導(dǎo)納矩陣計算， 迭代多次不能收斂， 因此，為了簡化計算，將節(jié)點(diǎn)4、互換，形成導(dǎo)納矩陣如下：7按照程序運(yùn)行，迭代十次之后收斂，得到潮流結(jié)果如下：BusVoltageGenerationLoad#Mag(pu)Ang(deg)P(MW)Q(MVAr)P(MW)Q(MVAr)----------------------------------------------------11.0500.640590.0058.58--21.0500.000*19.0177.94--31.0500.6583160.0067.74--841.06090.5839----51.06260.4370--106.2565.8561.10020.6550--85.0052.6871.02800.2096----81.04410.6265--72.0054.0091.05080.5948------------------------------------Total:269.01204.27263.25172.534．調(diào)壓措施的選擇根據(jù)最大最小潮流，計算出負(fù)荷端最大負(fù)荷與最小負(fù)荷的電壓值。變電所1：選擇變壓器分接頭1）最大負(fù)荷時流入功率 ?? =123.25+j76.38MVA，?? =110.033Kv?????? 1?????????max=P1MAXRQ1MAXX123.25?0.177+76.38?5.29=110.033=3.87KVU1MAX‘=106.163Kv??2??????‘???106.163?11????1????????=2??????2??==111.218??????2??????10.52）最小負(fù)荷時流入功率??=89.25+j55.31MVA，??=110.88Kv??????1??????RQ1MINX=89.25?0.177+55.31?5.29???=2.801Kv110.88U1MIN‘=107.287Kv??2??????‘???2??107.287?11????1????????=2??????==118.0517????10??2??????=0.5*(??)=114.617Kv??1??1????????+??1????????選擇分接頭（1+2.5%*2）UN=115.5KV校驗(yàn)大、小負(fù)荷時低壓側(cè)實(shí)際電壓：??2??????=106.163?11=10.111????<10.5Kv115.5107.287?11=10.218????>10Kv??2??????=115.5所以，所選擇的分接頭負(fù)荷要求。變電所2選擇變壓器分接頭1）最大負(fù)荷時流入功率 ?? =88+j66MVA，?? =107.976Kvmax 1max9???=P1MAXRQ1MAXX88?0.177+66?5.29==3.378KVmaxU1MAX107.976‘=104.598Kv??2??????‘104.598?11??=??2?????????2??==112.252????1??????????2??????10.252）最小負(fù)荷時流入功率??=48+j36MVA，??=108.493Kv??????1?????????min=P1MINRQ1MINX=48?0.177+36?5.29=1.834KvU1MIN108.493‘=106.659Kv??2??????‘???2??106.659?11????1????????=2??????==109.139????10.75??2??????=0.5*(??)=110.696Kv??1??1????????+??1????????選擇分接頭（1+2.5%*0）??=110KV??校驗(yàn)大、小負(fù)荷時低壓側(cè)實(shí)際電壓：106.163?11??2??????==10.616????>10.25Kv110107.287? 11?? = =10.729????<10.75Kv2?????? 110所以，所選擇的分接頭負(fù)荷要求。變電所3選擇變壓器分接頭2）最大負(fù)荷時流入功率??=102+j63.21MVA，??=116.039Kvmax1max???=1MAXRQ1MAXX=102?0.177+63.21?5.29=3.037KVPmaxU1MAX116.039‘=113.002Kv??2??????‘113.002?11??=??2?????????2????=10.5=118.383????1????????2??????2）最小負(fù)荷時流入功率??=59.50+j36.87MVA，??=113.916Kv??????1?????????=P1MINRQ1MINX=59.5?0.177+36.87?5.29=1.805KvminU1MIN113.916‘=112.111Kv??2??????‘???2??112.111?11????=2??????==120.904????1??????????2??????10.210??=0.5*(?? +?? )=119.644Kv1?? 1???????? 1????????選擇分接頭（1+2.5%*2）??=115.5KV??校驗(yàn)大、小負(fù)荷時低壓側(cè)實(shí)際電壓：??=113.002?11=10.762????>10.5Kv2??????115.5??2??????=112.111?11115.5=10.677????>10.5Kv不能符合調(diào)壓要求分析：如果負(fù)荷變動較小，線路上的電壓損耗也較小，這種情況一般將中樞點(diǎn)電 壓保持在102%UN到105%UN 的范圍內(nèi)，不必隨負(fù)荷變化來調(diào)整中樞點(diǎn)的電壓，仍可保證負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷質(zhì)量，這種調(diào)壓方式稱為恒調(diào)壓或者常調(diào)壓。而對于變電所3來說，最大負(fù)荷為102+j63.21MVA，最小負(fù)荷為59.50+j36.87MVA，負(fù)荷波動為42.5+j26.34MVA，波動較大，常調(diào)壓并不適用。5.線路5-7斷路器選擇5.1斷路器選擇的原則高壓斷路器的種類和型式的選擇，除滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于安裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才能確定。根據(jù)我國當(dāng)前生產(chǎn)制造情況，電壓為6~220kV的電網(wǎng)可選用少油斷路器、真空斷路器和SF6斷路器；330~500kV電網(wǎng)一般采用SF6斷路器。但近年來，真空斷路器在35kV及以下電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，有取代有斷路器的趨勢。SF6斷路器也已在中壓10~35kV系統(tǒng)發(fā)展，并在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造中獲得了應(yīng)用。采用封閉母線的大容量機(jī)組，當(dāng)需要裝設(shè)斷路器時，應(yīng)選用發(fā)電機(jī)專用斷路器。（摘自《發(fā)電廠電氣部分》第六章第四節(jié)）對5-7線路，其額定電壓等級為110kV，按上述規(guī)則選擇額定電壓為110kV的少油式斷路器。其正常工作時額定電流由潮流計算可知，標(biāo)幺值為1.25，有名值為1.136kA。計算其短路電流時，取最大的短路電流即三相短路情況下的短路電流。5.2短路電流計算過程將7短路和5短路之后的等值電路作出如圖所示。將電路化簡后求得短路電流。處發(fā)生三相短路時：11計算得線路 5-7上短路電流標(biāo)幺值為 8.814，即有名值為 8.012kA。處發(fā)生三相短路時：計算得線路 5-7上短路電流標(biāo)幺值為 6.693，有名值為 6.085kA。5.3選擇結(jié)果查詢書后表格（如下圖）擇SW4-110Ⅲ型斷路器。126.仿真曲線的計算與仿真6.1理論基礎(chǔ)與分析6.1.1簡單模型下的暫態(tài)穩(wěn)定分析對于地區(qū)性的電力系統(tǒng)來說，一般失去暫態(tài)穩(wěn)定的過程發(fā)展很快，通常分析系統(tǒng)遭受干擾后第一搖擺周期(l-1.5s)的機(jī)電暫態(tài)過程就可以判斷系統(tǒng)是否能夠維持穩(wěn)定運(yùn)行。這種情況下的暫態(tài)穩(wěn)定分析中，由于調(diào)速系統(tǒng)的慣性，使得在短時間內(nèi)原動機(jī)的功率不會發(fā)生很大變化，因此可以忽略調(diào)速系統(tǒng)的作用而假定原動機(jī)的功率維持不變此外由于發(fā)電機(jī)勵磁繞組的時間常數(shù)較大，這樣在短時間內(nèi)其磁鏈也不會發(fā)生顯著變化,而對勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用,可以用發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢Eq’保持恒定來近似模擬，即認(rèn)為在第一搖擺周期內(nèi)，勵磁繞組中自由電流分量的變化由勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用所補(bǔ)償，從而使勵磁繞組的磁鏈在這段時間內(nèi)保持不變。相應(yīng)地，阻尼繞組的影響將略去不計。對發(fā)電機(jī)、負(fù)荷及電力網(wǎng)絡(luò)采用不同的數(shù)學(xué)模型可以構(gòu)成各種簡化的暫態(tài)穩(wěn)定分析程序，采用何種組合要根據(jù)所研究問題的性質(zhì)而走。為說明簡化暫態(tài)穩(wěn)定分析程序的原理和方法，下面介紹的簡化暫態(tài)穩(wěn)走分析程序，來用如下的數(shù)學(xué)模型相計算方法：發(fā)電機(jī)：用發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢Eq’保持恒定來模擬。負(fù)荷：較小的負(fù)荷用恒定阻抗模擬，較大的負(fù)荷考慮綜合負(fù)荷電動機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械暫態(tài)過程。電力網(wǎng)絡(luò)：用導(dǎo)納矩陣描述。微分方程：用改進(jìn)歐拉法求解。整個暫態(tài)穩(wěn)定計算的基本過程仍如上圖所示。下面給出機(jī)電暫態(tài)過程的計算的實(shí)現(xiàn)。6.1.2初值計算在進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定分析前，首先應(yīng)根據(jù)潮流程序算出的干擾前系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，確定微分方程求解所需的初值。在簡單模型下的暫態(tài)穩(wěn)定分析中，初值的計算包括干擾前瞬間發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電勢、轉(zhuǎn)子角度、原動饑的帆械功率以及綜合負(fù)荷電動機(jī)的滑差，等值電納等。這些參數(shù)在系統(tǒng)受到干擾后的瞬間是不會發(fā)生突變的。以下各變量的下標(biāo)(o)表示初值。首先，我們介紹發(fā)電機(jī)的初值計算：由潮流計算可得到干擾前各發(fā)電機(jī)的端電壓V(0)VX(0)Vy(0)和各發(fā)電機(jī)注入網(wǎng)絡(luò)的功率S(0)P(0)Q(0)，進(jìn)而可以計算出發(fā)電機(jī)注入網(wǎng)絡(luò)的電流為：I(0)IX(0)jIy(0)(S(0))U(0)這樣，就可求出虛構(gòu)電勢 EQ(0)，即：EQ(0) EQX(0)jEQy(0)U(0)(RjXq)`I(0)以此就可以確定發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度的初值：acrtg(EQy(0))EQx(0)在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，于是有w(0) 1利用坐標(biāo)變化公式可以求出發(fā)電機(jī)定子電壓和電流的 d，q分量：13Vd(0)sinVq(0)cosId(0)sinIq(0)cos

(0)(0)(0)(0)

cossincossin

(0)Vx(0)(0)Vy(0)(0)Ix(0)Iy(0)然后就可以算出暫態(tài)電勢的值：Eq(0)'Vq(0)RaIq(0)Xd'Id(0)另外，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時發(fā)電機(jī)的電磁功率Pe(0)等于原動機(jī)的機(jī)械功率Pm(0)，即有Pm(0)Pe(0)=P(0)(I2X(0)Iy(0)2)Ra=6.1.3負(fù)荷初值的計算比較由潮流計算結(jié)果可知干擾前各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓V(0)和負(fù)荷所吸收的功率S(0)，據(jù)此容易得到負(fù)荷的等值導(dǎo)納:Y(0)S(0)2U(0)當(dāng)按恒定阻抗模擬負(fù)荷時，其等值導(dǎo)納在整個暫態(tài)過程中保持不變，如前所述，可以將它包括在網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納矩陣?yán)?。對于考慮結(jié)合負(fù)荷電動機(jī)機(jī)械暫態(tài)過程的負(fù)荷，由于在擾動瞬間電動機(jī)的滑輩不能突變，因此負(fù)荷的等值導(dǎo)納也不應(yīng)突變，即擾動后瞬間負(fù)荷的等值導(dǎo)納與正常運(yùn)行情況的等值導(dǎo)納相同。6.1.4暫態(tài)穩(wěn)定分析的網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型及其求解方法和潮流、短路計算中一樣，電力網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)電壓方程可用相量表示成YV=I式中I、V分別為電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)最注入電施和節(jié)點(diǎn)電壓組成的列向量；Y為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。上式所描述的網(wǎng)絡(luò)方程在形式上為線性方程組，其中的導(dǎo)納矩陣Y僅由電力網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)所決定。在以后的計算中，經(jīng)常把電力網(wǎng)絡(luò)方程寫成實(shí)數(shù)形式:Vx1Ix1G11B11G1iB1iG1nB1nVy1Iy1B11.G11B1i.G1iB1n.G1nGi1Bi1GiiBiiGinBinVxiIxiVyiIyiBi1.Gi1Bii.GiiBin.GinGn1Bn1GniBniGnnBnnVxnIxnVynIynBn1.Gn1Bni.GniBnn.Gnn=式中，n為電力網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù);G，B分別表示網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納姐陣元素Y的實(shí)部和虛部;Ii，Ij和Vi，14Vj 分別表示節(jié)點(diǎn)注入電施和節(jié)在電壓的實(shí)部和虛部。6.1.5用改進(jìn)歐拉法求解微分方程簡單模型下的暫態(tài)穩(wěn)定分析中，全系統(tǒng)的微分方程式包括各發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程:diws(wi1)dtdwi1PeiD(wi1))dt(PmTJ假設(shè)電力系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)過程己經(jīng)計算到t時刻，現(xiàn)在我們圍繞微分方程的求解方法來討論t+t時刻系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的計算過程。新的時段計算前總是先判斷系統(tǒng)在t時刻有無故障或操作發(fā)生。若無故障或操作發(fā)生，則直接以t時刻系統(tǒng)狀態(tài)作為初值求解微分方程，否則需要計算出故障或操作后電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行參數(shù)，用它和t時刻的狀態(tài)變量作為初值求解微分方程。用改進(jìn)歐拉法求解微分方理的步驟如下：(1)由t時刻各發(fā)電機(jī)的兒們相各電動機(jī)的t計算出系統(tǒng)所有節(jié)點(diǎn)的電壓Vx,Vy和發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的注入電流Ix,Iy。求出狀態(tài)量在t時刻的導(dǎo)數(shù)值，即：diws(wi1)dtdwi1(PPD(wi1))dtmeiTJ其中，各發(fā)電機(jī)的電磁功率 Pe按下式2 2Pe(t)=(VX(t)IX(t) Vy(t)Iy(t)) (Ix(t) Iy(t))Ra(2)然后求出 t+ t此時刻狀態(tài)量的初值估計：[0]dit(tt)(t)dttw(t[0]t)w(t)dwittdt(3)類似于第(1)步，由各發(fā)電機(jī)的δVx,Vy和發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)(tt)計算出系統(tǒng)所有節(jié)在的電壓的注入電流 Ix,Iy。類似于第（2）步，應(yīng)求出在t+δt時刻狀態(tài)量初值估計的導(dǎo)數(shù)值。最后，求出各狀態(tài)量在t+δt時刻的教值，即：15[0]tdi(tt)(t)2(dtw([t0]t)w(t)t(dwi2dt

didttt)dwit t t)dt6.2計算過程及結(jié)果6.2.1初值計算。計算各負(fù)荷的等值并聯(lián)導(dǎo)納，結(jié)果如下：S1(0)1.285883j0.796945Y1(0)2負(fù)荷（節(jié)點(diǎn)5）：U1(0)Y2(0)S2(0)1.040117j0.6446282負(fù)荷（節(jié)點(diǎn)6）：U2(0)Y3(0)S3(0)0.825351j0.6190132負(fù)荷（節(jié)點(diǎn)8）：U3(0)計算各發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電勢Eq'和初始功角(0)及其輸入機(jī)械功率Pm(0)，結(jié)果如下表所示，各發(fā)電機(jī)角速度的初值為w1(())w2(())w3(())1。在以下計算中，不計發(fā)電機(jī)凸極效應(yīng)相當(dāng)于在E'q=C模型中令X=Xd',即為發(fā)電機(jī)的經(jīng)典模型。發(fā)電機(jī)Eq'0Pm(0)11.128113.01390.900021.10200.65890.190131.238226.69501.60006.2.2故障系統(tǒng)與故障后系統(tǒng)描述故障期間的電力網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于在 7號母線處并聯(lián)一條阻抗為 0的接地主路，這時只要將正常情況下導(dǎo)納矩陣中的對角元素 Y77改為無窮大(可以用大數(shù)模擬，例如在實(shí)際計算中取為10^20，即可得到故障期間系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣 YF。故障后的電力網(wǎng)絡(luò)是切除線路 5-7后的情咀。由于線路 5-7對導(dǎo)納矩陣的貢 獻(xiàn)為：5 716...1jb...-1jx...rrjb...-1...1jbrjb...rjxYl57因此故障后革統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納短陣YPYYL57。6.2.3等效簡單網(wǎng)絡(luò)電路模型圖系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時的導(dǎo)納矩陣Y=[-j22.857100j22.857100000;0-j22.85710000j22.857100;00-j14.285700000j14.2587;j22.8571001.2520-j34.2625-0.3796+j6.1494-0.8724+j5.3215000;000-1.2520+j34.26253.0335-j15.09020-2.6539+j9.023400;000-0.8724+j5.321501.517-j10.9225000-0.6446+j5.06406;0j22.857100-2.6539+j9.023404.0191-j43.4246-1.3652+11.60410;0000000-1.3652+11.60413.6215-j21.9412-2.2563+j10.3791;00j14.258700-0.6446+j5.06410-2.2563+j10.37912.9010-j30.2669;]程序設(shè)計框圖176.2.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.在極限切除時間前切除182.在極限切除時間后切除19三、心得體會這次課程設(shè)計是對電力系統(tǒng)暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)知識的綜合考量， 考察電力系統(tǒng)主接線， 主變選擇，潮流計算，短路電流計算等。我們小組一共三人，分工合作，我負(fù)責(zé)潮流計算和變電所主變壓器選擇及主接線設(shè)計， 劉程才負(fù)責(zé)仿真曲線的計算， 劉宇航負(fù)責(zé)斷路器的計算與選擇。計算潮流的時候，起初我采用的是 matpower計算，之后自己按照書上流程編寫程序。開始的程序因?yàn)檠h(huán)條件錯誤陷入死循環(huán)， 和同學(xué)討論之后修改正常。 不過之后將導(dǎo)納矩陣帶入計算的時候始終不收斂， 迭代次數(shù)顯示 200多次。于是我按照程序流程檢查， 最終確定程序無誤，覺得可能是導(dǎo)納矩陣的原因。因?yàn)?4節(jié)點(diǎn)的功率為 0，于是將4節(jié)點(diǎn)與8節(jié)點(diǎn)調(diào)換，相當(dāng)于簡化矩陣計算難度，結(jié)果迭代 10次以后收斂。這次綜合課程設(shè)計考察了電力系統(tǒng)的專業(yè)知識， 將以前專業(yè)課的重點(diǎn)知識都概括了進(jìn)去，比以往上課的時候更加靈活運(yùn)用所學(xué)的知識，加深了我們對專業(yè)知識的理解與運(yùn)用。四、附錄201、變電所主接線設(shè)計圖：212、PQ解耦源程序：%%導(dǎo)納矩陣%%節(jié)點(diǎn)1、2調(diào)換，節(jié)點(diǎn)4、8調(diào)換Y=[-22.85710000022.857100;0-14.28570000014.28570;00-22.85710000022.8571;000-22.59230011.7647010.8696;0000-17.918109.80398.19670;00000-11.139305.46455.7143;22.85710011.76479.80390-44.377800;014.2857008.19675.46450-27.89040;0022.857110.869605.714300-39.4145];%%B'矩陣B1=[-14.28570000014.28570;0-22.85710000022.8571;00-22.59230011.7647010.8696;000-17.918109.80398.19670;0000-11.139305.46455.7143;0011.76479.80390-44.377800;14.2857008.19675.46450-27.89040;022.857110.869605.714300-39.4145];%%B''矩陣B11=[-22.59230011.7647010.8696;220-17.918109.80398.19670;00-11.139305.46455.7143;11.76479.80390-44.377800;08.19675.46450-27.89040;10.8696 0 5.7143 0 0 -39.4145];%%設(shè)置電壓初值， θ初值u=[1.051.051.05111111];xita=[000000000];p(2)=0.9;p(3)=1.6;p(4)=0.72;p(5)=1.0625;p(6)=0.85;p(7)=0;p(8)=0;p(9)=0;q(4)=0.54;q(5)=0.6585;q(6)=0.5268;q(7)=0;q(8)=0;q(9)=0;%標(biāo)志設(shè)置k=0;%%%%%%%dpp=[0;0;0;0;0;0;0;0;0];dp=[0;0;0;0;0;0;0;0;0];dqq=[0;0;0;0;0;0;0;0;0];dq=[0;0;0;0;0;0;0;0;0];dxita=[0;0;0;0;0;0;0;0;0];%du=[0;0;0;0;0;0;0;0;0];kk=1;%%%%%%%%while kk>0.0000001%%%%%%%%注入有功不平衡量 %%%%for i=2:9for j=1:9dpp(j)=u(i)*u(j)*Y(i,j)*sin(xita(i)-xita(j));enddp(i)=p(i)-sum(dpp);end%%%%%%%θ修正量 %%%%%%dxita=-inv(B1)*[dp(2)/u(2);dp(3)/u(3);dp(4)/u(4);dp(5)/u(5);dp(6)/u(6);dp(7)/u(7);dp(8)/u(8);dp(9)/u(9);];for i=1:8dxita(i)=dxita(i)/u(i+1);xita(i+1)=xita(i+1)+dxita(i);end%%%%%%%%注入無功不平衡量 %%%%23for i=4:9for j=1:9dqq(j)=-u(i)*u(j)*Y(i,j)*cos(xita(i)-xita(j));enddq(i)=q(i)-sum(dqq);end%%%%%%%U修正量 %%%%%%du=-inv(B11)*[dq(4)/u(4);dq(5)/u(5);dq(6)/u(6);dq(7)/u(7);dq(8)/u(8);dq(9)/u(9);];for i=1:6u(i+3)=u(i+3)+du(i);endkk1=max(abs(dxita));kk2=max(abs(du));kk=max(kk1,kk2);k=k+1;end3、仿真曲線計算程序：%Y_Modified_EulerS1=0.9000+0.5858i;U1=1.05;delt1=7.345;Xq1=0.13;S2=0.1901+0.7794i;U2=1.05;delt2=0;Xq2=0.07;S3=1.6000+0.6774i;U3=1.05;delt3=10.986;Xq3=0.22;S5=1.0625+0.6585i;U5=0.909;delt5=-2.776;S6=0.8500+0.5268i;U6=0.904;delt6=0.676;S8=0.7200+0.5400i;U8=0.934;delt8=1.235;%計算負(fù)載導(dǎo)納初值[Y5,Y6,Y8]=init_loadY_cal(S5,U5,delt5,S6,U6,delt6,S8,U8,delt8);%計算發(fā)電機(jī)暫態(tài)電動勢 Eq_0，初始功角 delt_0 ，輸入機(jī)械功率 Pm0[Eq1_0,delt1_0,Pm1_0]=init_Eq_cal(S1,U1,delt1,Xq1);[Eq2_0,delt2_0,Pm2_0]=init_Eq_cal(S2,U1,delt2,Xq2);[Eq3_0,delt3_0,Pm3_0]=init_Eq_cal(S3,U1,delt3,Xq3);%故障系統(tǒng)與故障后系統(tǒng)描述[Y0]=init_SystemY();[Y1]=Modified_SystemY(Y5,Y6,Y8);[Y2,Y3]=Bugsystem_Y(Y5,Y6,Y8);24%用改進(jìn)歐拉法計算系統(tǒng)，以兩機(jī)之間相對功角不超過 180 以及時間在 2s以內(nèi)為運(yùn)算條件t=0;dt=0.005;Tm=10;delt21=delt2_0-delt1_0;delt31=delt3_0-delt1_0;delt1_1t=delt1_0;delt2_1t=delt2_0;delt3_1t=delt3_0;Delt1=[delt1_1t;0;0];Delt2=[delt2_1t;0;0;];Delt3=[delt3_1t;0;0;];Delt21=[delt21;0;0;];Delt31=[delt31;0;0;];w1_1t=1;w2_1t=1;w3_1t=1;c=2; %做保存用的計數(shù)值while t<2if abs(delt21)<180&&abs(delt31)<180&&t<=Tm-0.005[delt1_1,delt2_1,delt3_1,w1_1,w2_1,w3_1]=dall_delt_w(delt1_1t,delt2_1t,delt3_1t,w1_1t,w2_1t,w3_1t,Y1);delt1_1t=delt1_1;delt2_1t=delt2_1;delt3_1t=delt3_1;w1_1t=w1_1;w2_1t=w2_1;w3_1t=w3_1;delt21=delt2_1-delt1_1;delt31=delt3_1-delt1_1;Delt1(c)=delt1_1t;Delt2(c)=delt2_1t;Delt3(c)=delt3_1t;Delt21(c)=delt21;Delt31(c)=delt31;elset1=0:dt:dt*(size(Delt21)-1);plot(t1,Delt21);hold on;plot(t1,Delt31, '-.' );xlabel( '時間/s' );ylabel( '\delta21 和\delta31' );legend( '\delta21' ,'\delta31' );title( '發(fā)電機(jī)1,2,3 相對功角與時間關(guān)系 ');break ;endt=t+dt;c=c+1;endwhile t<Tmif abs(delt21)<180&&abs(delt31)<180&&t<=Tm-0.005if t<=2.3[delt1_1,delt2_1,delt3_1,w1_1,w2_1,w3_1]=dall_delt_w(delt1_1t,delt2_1t,delt3_1t,w1_1t,w2_1t,w3_1t,Y2);else[delt1_1,delt2_1,delt3_1,w1_1,w2_1,w3_1]=dall_delt_w(delt1_1t,delt2_1t,delt3_1t,w1_1t,w2_1t,w3_1t,Y3);enddelt1_1t=delt1_1;delt2_1t=delt2_1;delt3_1t=delt3_1;w1_1t=w1_1;w2_1t=w2_1;w3_1t=w3_1;25delt21=delt2_1-delt1_1;delt31=delt3_1-delt1_1;Delt1(c)=delt1_1t;Delt2(c)=delt2_1t;Delt3(c)=delt3_1t;Delt21(c)=delt21;Delt31(c)=delt31;elset1=0:dt:dt*(size(Delt21)-1);plot(t1,Delt21);hold on;plot(t1,Delt31, '-.' );xlabel( '時間/s' );ylabel( '\delta21 和\delta31' );legend( '\delta21' ,'\delta31' );title( '發(fā)電機(jī)1,2,3 相對功角與時間關(guān)系 ');break ;endc=c+1;t=t+dt;endfunction [Eq_0,delt_0,Pm_0]=init_Eq_cal(S0,U1,delt1,Xq)%S1=A+Bj%delt 角計算U_0=U1*cosd(delt1)+U1*sind(delt1)*1i;I0_0=conj(S0/U_0);EQ_0=U_0+1i*Xq*I0_0;delt_0=atand(imag(EQ_0)/real(EQ_0));坐標(biāo)變換T1=[sind(delt_0)-cosd(delt_0);cosd(delt_0)sind(delt_0);];U1_T=[real(U_0);imag(U_0);];Udq1_T=T1*U1_T;I1_T=[real(I0_0);imag(I0_0);];Idq1_T=T1*I1_T;%Eq,Pm0 計算Eq_0=Udq1_T(2)+Xq*Idq1_T(1);Pm_0=real(S0);Endfunction[Y0]=init_SystemY()%系統(tǒng)導(dǎo)納矩陣Y0生成Y00=[00;00;];Y11=[022.8571;-22.85710;];Y14=[0-22.8571;22.85710;];%-0.7645Y22=[022.8571;-22.85710;];Y27=[0-22.8571;22.85710;];Y33=[014.2857;-14.28570;];Y39=[0-14.2857;14.28570;];26Y44=[1.252034.2625;-34.26251.2520;];Y45=[-0.3796-6.1494;6.1494-0.3796;];Y46=[-0.8724-5.3215;5.3215-0.8724;];Y55=[3.033515.0902;-15.09023.0335;];Y57=[-2.6539-9.0233;9.0233-2.6539;];Y66=[1.51710.9225;-10.92251.517;];Y69=[-0.6446-5.6406;5.6406-0.6446;];Y77=[4.019143.4246;-43.42464.0191;];Y78=[-1.3652-11.6041;11.6041-1.3652;];Y88=[3.621521.9412;-21.94123.6215;];Y89=[-2.2563-10.3791;10.3791-2.2563;];Y99=[2.901030.2669;-30.26692.9010;];Y0=[Y11Y00Y00Y14Y00Y00Y00Y00Y00;Y00Y22Y00Y00Y00Y00Y27Y00Y00;Y00Y00Y33Y00Y00Y00Y00Y00Y39;Y14Y00Y00Y44Y45Y46Y00Y00Y00;Y00Y00Y00Y45Y55Y00Y57Y00Y00;Y00Y00Y00Y46Y00Y66Y00Y00Y69;Y00Y27Y00Y00Y57Y00Y77Y78Y00;Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y78Y88Y89;Y00Y00Y39Y00Y00Y69Y00Y89Y99;];Endfunction[I1x,I1y,U1x,U1y,I2x,I2y,U2x,U2y,I3x,I3y,U3x,U3y]=UxyIxy(delt1,delt2,delt3,Y4)%發(fā)電機(jī)虛擬電流矩陣E1=1.1281;xd1=0.13;E2=1.1020;xd2=0.07;E3=1.2382;xd3=0.22;bx1=sind(delt1)/xd1;gy1=-cosd(delt1)/xd1;I1_x=bx1*E1;I1_y=gy1*E1;I1_T=[I1_x;I1_y;];bx2=sind(delt2)/xd2;gy2=-cosd(delt2)/xd2;I2_x=bx2*E2;I2_y=gy2*E2;I2_T=[I2_x;I2_y;];bx3=sind(delt3)/xd3;gy3=-cosd(delt3)/xd3;I3_x=bx3*E3;I3_y=gy3*E3;I3_T=[I3_x;I3_y;];I0=[0;0;]; I=[I1_T;I2_T;I3_T;I0;I0;I0;I0;I0;I0;];%發(fā)電機(jī)導(dǎo)納矩陣以及虛擬矩陣生成Y00=[00;00;];YG11=[01/xd1;-1/xd10;];YG22=[01/xd2;-1/xd20;];YG33=[01/xd3;-271/xd30;];YG=[YG11Y00Y00;Y00YG22Y00;Y00Y00YG33;];YG(18,18)=0;Y=Y4+YG;%節(jié)點(diǎn)電壓生成U=Y\I;%發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)電流計算U1x=U(1);U1y=U(2);I1=I1_T-YG11*[U1x;U1y;];I1x=I1(1);I1y=I1(2);U2x=U(3);U2y=U(4);I2=I2_T-YG22*[U2x;U2y;];I2x=I2(1);I2y=I2(2);U3x=U(5);U3y=U(6);I3=I3_T-YG33*[U3x;U3y;];I3x=I3(1);I3y=I3(2);endfunction [Y1]=Modified_SystemY(Y5,Y6,Y8)%考慮負(fù)荷為恒定阻抗模擬的負(fù)荷時的系統(tǒng)導(dǎo)納矩陣 Y1Y00=[00;00;];Gy55=real(Y5);By55=imag(Y5);Y55=[Gy55-By55;By55Gy55;];Gy66=real(Y6);By66=imag(Y6);Y66=[Gy66-By66;By66Gy66;];Gy88=real(Y8);By88=imag(Y8);Y88=[Gy88-By88;By88Gy88;];YL1=[Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00;Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00;Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00;Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00;Y00Y00Y00Y00Y55Y00Y00Y00Y00;Y00Y00Y00Y00Y00Y66Y00Y00Y00;Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00;Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y88Y00;Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00Y00;];[Y0]=init_SystemY();Y1=YL1+Y0;endfunction[Y5_0,Y6_0,Y8_0]=init_loadY_cal(S5_0,U5,delt5,S6_0,U6,delt6,S8_0,U8,delt8)U5_0=U5*cosd(delt5)+U5*sind(delt5)*1i;Y5_0=conj(S5_0)/(abs(U5_0))^2;28U6_0=U6*cosd(delt6)+U6*sind(delt6)*1i;Y6_0=conj(S6_0)/(abs(U6_0))^2;U8_0=U8*cosd(delt8)+U8*sind(delt8)*1i;Y8_0=conj(S8_0)/(abs(U8_0))^2;Endfunction [delt_t1t,w_t1t]=delt_w_temp(dt,delt_t0,w_t0,ddelt_t0,dw_t0)%求t+dt 時刻的狀態(tài)量估計初值delt_t1t=delt_t0+ddelt_t0*dt;w_t1t=w_t0+dw_t0*dt;Endfunction [delt_t1,w_t1]=delt_w(dt,delt_t0,ddelt_t0,ddelt_t1,w_t0,dw_t0,dw_t1)%求狀態(tài)量在 t+dt 時刻修正值delt_t1=delt_t0+dt*(ddelt_t0+ddelt_t1)/2;w_t1=w_t0+dt*(dw_t0+dw_t1)/2;endfunction [ddelt_t0,dw_t0]=ddelt_dw_temp(TJ,w_t0,Pm,D,Ix,Iy,Ux,Uy)%此函數(shù)為計算狀態(tài)量在 t+dt 時刻導(dǎo)數(shù)%求導(dǎo)數(shù)f=50;ws=2*pi*f;Pe=(Ux*Ix+Uy*Iy);ddelt_t0=ws*(w_t0-1);dw_t0=(Pm-Pe-D*(w_t0-1))/TJ;endfunction [delt1_t1,delt2_t1,delt3_t1,w1_t1,w2_t1,w3_t1]=dall_delt_w(delt1_t0,delt2_t0,delt3_t0,w1_t0,w2_t0,w3_t0,Y1)%求狀態(tài)量值下的 U,I[I1x,I1y,U1x,U1y,I2x,I2y,U2x,U2y,I3x,I3y,U3x,U3y]=UxyIxy(delt1_t0,delt2_t0,delt3_t0,Y1);%求狀態(tài)量在t時刻的導(dǎo)數(shù)[delt_t1t,w_t1t]=dd