【正文】 及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。所有線路型號均為 LGJ2*300，基本電氣參數為： 正序參數： r = , x = , C = 181。 燃煤發(fā)電廠 G 有三臺機組，發(fā)電機與升壓變之間采用單元接線。發(fā)電廠按PV 方式運行，高壓母線電壓定值為 。 二、 設計的主要內容： 手工進行參數計算和標幺化，形成潮流計算的網架參數； 用 Matlab 編制潮流計算程序，要求采用 PQ 分解潮流計算方法。因重合于永久性故障， 時再次切除故障線路。 比較兩種模型的仿真結果，分析發(fā)電機模型選擇對于穩(wěn)定計算結果的影響。包括： ode45, ode23, ode113等，還有針對剛性系統(tǒng)的 ode15s， ode23s等。 t：為時間列向量 1*m y為狀態(tài)變量計算結果矩陣， m行代表時間點， n列代表 n個狀態(tài)變 量的時間序列值。 [t,y]=ode45(myfunc,[0,3],x0,options) 10 華南理工大學 電力 系 電氣工程和及其自動化 專業(yè) 課程設計 ( 論文 ) 任務書 茲發(fā)給 20xx 級電氣工程及其自動化 1 班 學生 課程設計任務書 ,內容如下 ： 課程設計題目： 電力系統(tǒng)運行方式分析和計算 應完成的項目： 用 Matlab 編制 PQ 分解法潮流計算程序，完成典型運行方式的潮流計算并進行分析； 用 PowerWord 軟件對自己編制的軟件計算結果進行校核和分析； 用 Matlab 編制穩(wěn)定計算程序，發(fā)電機采用二階經典模型，要求給出網絡變換法求解轉移阻抗的變換過程圖； 選擇 23 種故障方案，計算故障的極限切除時間和極限切除角； 用 Powerworld 作為分析工具，發(fā)電機采用三階模型，對上面的 23 種故障方案進行穩(wěn)定計算，計算故障的極限切除時間，分析發(fā)電機模型選擇對于穩(wěn)定計算結果的影響，并且分析勵磁調節(jié)系統(tǒng)參數變化對于穩(wěn)定計算結果的影響。 表 線路名 長度 /km 標幺值 阻抗 Z*/Ω 導納 B*/S L12 2 15 103+ L13 2 18 103+ L24 2 12 103+ L45 2 10 103+ L46 12 103+ L3G 2 16 103+ L5G 2 25 103+ L6G 2 12 103+ 故障 L24 12 103+ 14 節(jié)點信息統(tǒng)計 在給定的 220kV 網架中共有 7 個節(jié)點，其中節(jié)點 1 是 500kV 變電站，為平衡節(jié)點，視為無窮大系統(tǒng)，電壓穩(wěn)定在 230kV，即 。然后利用各個節(jié)點的類型信息，利用 PQ 分解法進行電網潮流計算。具體如下： 構造支路信息矩陣 B1，每一行代表一條線路，每行中的各元素表示線路不同的信息（注：節(jié)點 G 記為節(jié)點 7）： 支路首端節(jié)點號； 支路末端節(jié)點號； 支路阻抗標幺值； 支路對地電納標幺值； 支路變比； 支路存在變壓器時，若首段：末端=k:1，則為 1，反之則為 0，如果支路不存在變壓器則默認為 0； 是否為變壓器支路。 本題形成的 B2 矩陣見附錄。若 ΔP 大于可接受誤差，則進行相角修正。計算平衡節(jié)點功率和全部線路功率。 表 4. 各節(jié)點電壓和注入功率 節(jié)點編號 1 2 3 4 5 6 7 基準電壓 220 220 220 220 220 220 220 標幺電壓 16 實際電壓（ kV） 節(jié)點相角（度） 0 節(jié)點注入功率 （標幺值） + + + 節(jié)點注入功率 （實際值） + + 其中， matlab 中各節(jié)點的相角是以弧度的形式表示的，其換算關系為：角度 =弧度180247。 表 .5 各支路的狀態(tài) 支路名稱 線路首端有功功率（ MW） 線路首端無功功率（ Mvar） 線路末端有功功率（ MW） 線路末端無功功率（ Mvar） 有功損耗（ MW） 無功損耗（ Mvar） L12 L13 L24 L45 L46 L37 L57 L67 全網的功率損耗可按下式（ 5）計算： += 10 0%+ ?L發(fā) 電 機 輸 出 功 率 平 衡 節(jié) 點 交 換 的 有 功 功 率 負 荷 P網 損 率 發(fā) 電 機 輸 出 功 率 平 衡 節(jié) 點 交 換 的 有 功 功 率 （ 5） 即：網損率 3 5 6 . 7 1 + 8 3 7 1 8 0 + 3 5 0 + 2 6 0 + 2 5 0 + 5 0= 1 0 0 % = 0 . 3 1 %3 5 6 . 7 1 + 8 3 7? ?（ ） 采用 Power World 計算潮流 Power world 仿真軟件簡介 Power World Simulator（仿真器）是一個電力系統(tǒng)仿真軟件包，其設計界面友好，并有高度的交互性。它能夠有效地計算高達 10,0000 個節(jié)點 的電力網絡，因此當它作為一個獨立的潮流分析軟件包時，性非常實用。它基本的工具包括經濟調度、區(qū)域功率經濟分配分析、功率傳輸分配因子計算（ PTDF）、短路分析以及事故分析等功能的工具。具體參數設置如圖 。 Power World 仿真軟件中的潮流計算結果如附錄三所示。 節(jié)點編號 發(fā)電機編號 有功出力（ MW） 無功出力（ MW） 設定電壓 1 1 7 1 7 2 7 3 3）各支路的狀態(tài)如表 。 20 Matlab 仿真計算結果與 Power World 仿真軟件計算結果對比 通過以上兩種計算結果的比較，我們將其整理如下 1）各節(jié)點電壓的對比如表 9 所示： 表 節(jié)點編號 標幺電壓 實際電壓 (kV) 相角 (度 ) Matlab Power World Matlab Power World Matlab Power World 1 0 0 2 3 4 5 6 7 比較兩種計算結果的各節(jié)點電壓可以發(fā)現，節(jié)點電壓的最大偏差為 ， 誤差極小 。 表 各支路狀態(tài)的對比 支路區(qū)間 首端有功功率（ MW） 首端無功功率（ Mvar） 有功損耗 （ MW） 無功損耗（ Mvar） Power World Matlab Power World Matlab Power World Matlab Power World Matlab 1， 2 1， 3 2， 4 4， 5 0 4， 6 3， 7 5， 7 6， 7 比較兩種計算結果的各支路潮流可以發(fā)現，有功功率的最大偏差 極小 ，不超過%。正常運行時負荷所在節(jié)點的電壓值近似為 VN，由式 8 所求的的各個負荷節(jié)點的等效阻抗標幺值如表 。 為簡化網絡，本文將三臺發(fā)電機并聯為一臺等效的發(fā)電機組。恒定模型。 變壓器的處理 由 中的計算可知，當基準電壓 VB1=220kV， VB2= 時，變壓器的標幺 22 變比為 k*=1，由題目條件可知變壓器的銅耗很小，可忽略。 同理，等效后的各節(jié)點的對地阻抗標幺值如表 12 所示。其中，4 5 * 5 7 * 5 * 4 5 * 5 * 5 7 *47*5*Z Z Z Z Z ZZ= Z??? 4 5 * 5 7 * 5 * 4 5 * 5 * 5 7 *4*57*Z Z Z Z Z ZZ= Z??? 地 ， 4 5 * 5 7 * 5 * 4 5 * 5 * 5 7 **4 5 *Z Z Z Z Z ZZ= Z???7 地 同理可求得消去節(jié)點 6 后得到的 3 個 Δ型連接的電阻 Z39。4 地 ， Z39。 24 1 2 3 4E ’ 7Z 1 *Z 2 *Z 3 *Z 4 地 *Z 7 地 *Z 1 3 *Z 1 2 *Z 2 4 *Z 4 7 *Z 3 7 *X Σ * 圖 6. 處理節(jié)點 6 后的網架等效圖 消去節(jié)點 7 節(jié)點 7 的處理方法與節(jié)點 6 類似，這里不再贅述。切除三相線路時，將線路 24 中的一回從兩端斷開，其余的網絡變換和穩(wěn)態(tài)時相同。 表 運行方式 ZA ZB ZC 穩(wěn)態(tài)無故障 + + + 三相短路 + + + 切除三相故障 + + + 單相接地故障 + + + 各種運行方式下的輸入阻抗可按公式 Z11=ZB//（ ZA+ZC） ， Z22=ZC//（ ZA+ZB） 求得，轉移阻抗可按公式 Z12=ZBZC/（ ZA+ZB+ZC），角度 α=90176。) Z12 α12(176。和發(fā)電機的電磁功率方程。39。（ δ） E39。) 單相接地故障 +(176。)=176。)中得初始功角 δ0=176。保持不變，為常數。 假設在 時刻 線路 24 中點 發(fā)生了三相對稱短路，在 時斷路器將故障切除，則采用 Matlab 編制的程序如下所示： 子程序： function xdot=simb(t,x,flag,a,b,c) xdot=[(x(2)1)*。%給定角速度初值為 1，故障切除時間為 h_opt=odeset。b=。,[0,tc],x0,h_opt,a,b,c)。c=()*pi/180。%求解第二個區(qū)間 [tc,40s] t=[t1。 plot(t,x(:,1),39。)%畫出搖擺曲線 畫出的搖擺曲線如圖 8 所示。 28 0 5 10 15 20 25 3054321012 0 5 10 15 3 5 0 3 0 0 2 5 0 2 0 0 1 5 0 1 0 0 5 0050 圖 9. tc=（左） 和 tc=（右） 時發(fā)電機暫態(tài)過程的搖擺曲線 單相接地故障 單相接地故障的 matlab 程序與三相短路故障相似，其 simb 函數與三相接地故障的程序相同，如下所示。 x0=[*pi/180。c=()*pi/180。 x02=x1(end,:)39。 [t2,x2]=ode45(39。 a=。simb39。b=。,[,30],x04,h_opt,a,b,c)。t4]。x4]。b39。 29 0 5 10 15 20 25 30012345678 圖 10. 線路 24 發(fā)生單相接地故障，重合閘的操作后的暫態(tài)過程中的搖擺曲線 采用 Power World 仿真軟件分析故障（二階） 線路 24 中點三相短路時的故障分析 在 Power World 軟件里給發(fā)電機建立暫態(tài)穩(wěn)定模型，其中平衡節(jié)點用一臺大發(fā)電機代替，選定 GENPWTwoAxis 模型，把其中的 H 值設得非常大（如 ），其他都用默認參數。 圖 14. 發(fā)電機選用二階模型時， 切除線路故障，發(fā)電機暫態(tài)過程中的搖擺曲線 31 2）在事件窗口添加： 1s 時 線路 24 中點 發(fā)生三相對稱短路，并在 后切除故障，得出的搖擺曲線如 圖 15 所示 ，此時系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定。 32 圖 17. 二階模型時， 時單相故障， 時切除， 時重合閘， 時再次切除故障線路 由此可以看出，單相接地故障時發(fā)電機的功角擺動幅度較小，極限切除時間（ ）也較三相短路時（ ）長。 線路 24 中點 發(fā)生三相短路和單相接地故障時各節(jié)點電壓如圖 1 19 所示。 圖中曲線為發(fā)電機的功角變化曲線，直線為平衡機的功角變化曲線，由此可以看出發(fā)電機的初始功角為 度。 36 圖 25. 切除故障和 切除故障的對比 線路 24 中點發(fā)生單相接地時的故障分析 在事件窗口添加： 時 線路 24 中點 發(fā)生 單相接地 短路 故障 ， 切除 故障線路24（ open）， 時閉合故障線路（ closed）， 時再次切除故障線路，以此模擬題目4 中的要求， 得出的搖擺曲線如 圖 26 所示 ，此時系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。 而且比較兩種模型的發(fā)電機在線路 24 中點發(fā)生三相短路和單相接地故障過程中的搖擺曲線可知，搖擺曲線基本一致，相差極小。 % 2 4 + 1 0 0。 % 5 7 + 1 0 0。 % 0 + 0 1 0 2