【正文】 電站負荷均等效接于 220kV 母線。所有線路型號均為 LGJ2*300，基本電氣參數(shù)為： 正序參數(shù)： r = , x = , C = 181。F/km； 40186。 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)電機組主要參數(shù)如下表： 機組臺數(shù) 單臺容 量（ MW） 額定電壓（ EV） 功率因數(shù) 升壓變?nèi)萘縈VA 升壓變Vs% Xd Xd’ Xq Td0’ TJ=2H 3 300 350 4 11 當(dāng)發(fā)電機采用三階模型時，勵磁環(huán)節(jié)（含勵磁機和勵磁調(diào)節(jié)器）模型如下（不考慮 PSS） : 18km 12km 12km 12km 25km 16km 15km 1 2 4 5 6 3 G 10km 8 11 RTs? 1AAKTs?Σ Σ Σ1eTs1FFKsTs?KE++VGV1Vr e fVFVRVf+ 上圖中參數(shù)如下： TR=0， KA=25， TA=， Te=， KE=1， KF=， TF= 發(fā)電廠升壓變均采用 Y/Y0 接線，變比 。發(fā)電廠按PV 方式運行，高壓母線電壓定值為 。穩(wěn)定仿真中不考慮發(fā)電廠的調(diào)速器和原動機模型。 二、 設(shè)計的主要內(nèi)容： 手工進行參數(shù)計算和標(biāo)幺化，形成潮流計算的網(wǎng)架參數(shù)； 用 Matlab 編制潮流計算程序，要求采用 PQ 分解潮流計算方法。 用 PowerWorld 軟件進行潮流計算并與自己編制的軟件計算結(jié)果進行校核和分析； 設(shè) 2 和 4 母線之間雙回線路中一回的中點分別發(fā)生以下 2 種故障： 1） 1s 時發(fā)生三相短路， 同時切除故障線路三相； 2） 1s 時單相接地短路， 時同時切除故障線路三相。因重合于永久性故障， 時再次切除故障線路。 用 PowerWorld 軟件的分析問題 4，并與編程計算結(jié)果進行比較校核。 比較兩種模型的仿真結(jié)果，分析發(fā)電機模型選擇對于穩(wěn)定計算結(jié)果的影響。 三、 設(shè)計要求和設(shè)計成果： 2 位同學(xué)為一組，自行分工，但任務(wù)不能重復(fù)； 每位同學(xué)對自己的設(shè)計任務(wù)編寫課程設(shè)計說明書一份； 一組同學(xué)共同完成一份完整的設(shè)計報告； 9 設(shè)計說明和報告應(yīng)包含： ? 以上設(shè)計任務(wù)每一部分的計算過程和結(jié)果分析； ? 所編制的潮流和穩(wěn)定計算源程序（主要語句應(yīng)加注釋）； ? 潮流計算結(jié)果（潮流圖） ? 穩(wěn)定計算的功角曲線等； ? 網(wǎng)絡(luò)變換法求解轉(zhuǎn)移阻抗的變換過程圖。包括： ode45, ode23, ode113等，還有針對剛性系統(tǒng)的 ode15s， ode23s等。 函數(shù)形式： [t, y]=ode45(odefun,[t1,tf],x0,options)。 t：為時間列向量 1*m y為狀態(tài)變量計算結(jié)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。 Ode45函數(shù)引用如下： x0= [ 1, 0] options=odeset。 [t,y]=ode45(myfunc,[0,3],x0,options) 10 華南理工大學(xué) 電力 系 電氣工程和及其自動化 專業(yè) 課程設(shè)計 ( 論文 ) 任務(wù)書 茲發(fā)給 20xx 級電氣工程及其自動化 1 班 學(xué)生 課程設(shè)計任務(wù)書 ,內(nèi)容如下 ： 課程設(shè)計題目： 電力系統(tǒng)運行方式分析和計算 應(yīng)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(jié)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(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(jié)果的影響，并且分析勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)變化對于穩(wěn)定計算結(jié)果的影響。 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) 20xx 年 12 月 23 日 11 線路參數(shù)的計算和標(biāo)幺化 220kV 分網(wǎng)結(jié)構(gòu)的 π 型等值電路圖 1 如下圖所示： 1 2 3 4 5 6G~ 圖 待求解電網(wǎng)的基準(zhǔn)功率取為 100MVA，基準(zhǔn)電壓 220kV，則有 100220484BBBBS MVAV kVZI kA??? ??? ???? ?? （ 1） 線路的正序參數(shù)： j 0 . 0 5 4 j0 . 3 0 8 / k m0 . 0 1 1 6μ F / k mz r xC ? ? ? ? ??? ?? （ 2） 線路阻抗標(biāo)幺值計算公式： 2BBSZ zl V? ?? （ 3） 線路等值電納標(biāo)幺值計算公式： 22 BN BVB j f Cl S?? ?? （ 4） 12 當(dāng)線路為雙回線路時，線路阻抗為單回線線路的一半，導(dǎo)納為單回線路的兩倍。 表 線路名 長度 /km 標(biāo)幺值 阻抗 Z*/Ω 導(dǎo)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(wǎng)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 。此外，節(jié)點 6 為 PV 節(jié)點，由于發(fā)電機并不總是滿載運行，在正常運行時，考慮到 7%的廠用電，因而發(fā)電機機組發(fā)出的總有功功率為： 滿載運行時， 3 (1 7 % ) 3 0 0 8 3 7P M W? ? ? ? ? （ 6） 于是 ，當(dāng)發(fā)電機機組滿載時，每臺機組的出力為 837/3=279MW，發(fā)電機機端額定電壓為 ，出線側(cè)的高壓母線電壓穩(wěn)定在 ，各個節(jié)點的參數(shù)信息如表 3 所示。然后利用各個節(jié)點的類型信息，利用 PQ 分解法進行電網(wǎng)潮流計算。 網(wǎng)絡(luò)信息處理 形成電網(wǎng)線路的節(jié)點導(dǎo)納矩陣是進行潮流計算前必須要做的準(zhǔn)備。具體如下： 構(gòu)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(biāo)幺值； 支路對地電納標(biāo)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。 15 構(gòu)造節(jié)點信息矩陣 B2，題目給定的網(wǎng)絡(luò)共有 7 個節(jié)點，本文編程中的 B2 矩陣為 7 6 的矩陣，每一行代表一個節(jié)點的信息，每一行中的各元素的含義： 該節(jié)點的發(fā)電機功率（注入）； 該節(jié)點的負荷功率（輸出）； 空行（保持矩陣格式）； PV 節(jié)點電壓給定值和 PQ 節(jié)點的初始值； 各節(jié)點電壓相角； 節(jié)點類型（其中， 1 表示平衡節(jié)點， 2 表示 PQ 節(jié)點， 3 表示 PV 節(jié)點）。 本題形成的 B2 矩陣見附錄。 至此，形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣 Y。若 ΔP 大于可接受誤差，則進行相角修正。若 ΔQ 大于可接受誤差，則進行電壓幅值修正。計算平衡節(jié)點功率和全部線路功率。由結(jié)果可知，共用 6 次迭代便能滿足精度要求，共用時間 僅 為 ； PQ 分解法潮流計算的結(jié)果分析 利用 節(jié)的 PQ 分解法的 matlab 程序計算的電網(wǎng)潮流結(jié)果如附錄中附 2 圖所示。 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(zhǔn)電壓 220 220 220 220 220 220 220 標(biāo)幺電壓 16 實際電壓（ kV） 節(jié)點相角（度） 0 節(jié)點注入功率 （標(biāo)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(guān)系為：角度 =弧度180247。 2）各支路的狀態(tài)如表 。 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(wǎng)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(wǎng) 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(wǎng)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(shè)計界面友好，并有高度的交互性。而且由于其可交互性和可繪 17 圖性，它也可以用于向非專業(yè)用戶解釋電力系統(tǒng)的運行操作。它能夠有效地計算高達 10,0000 個節(jié)點 的電力網(wǎng)絡(luò)，因此當(dāng)它作為一個獨立的潮流分析軟件包時，性非常實用。此外，系統(tǒng)模型可以通過使用仿真軟件的圖形編輯工具很容易地進行修改，用戶只需輕輕點擊幾下鼠標(biāo)就可以在檢修期間切換線路、增加新的線路或發(fā)電機、確定新的交易容量。它基本的工具包括經(jīng)濟調(diào)度、區(qū)域功率經(jīng)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(shù)設(shè)置如圖 。具體參數(shù)設(shè)置如圖 。 18 圖 3. 發(fā)電機的參數(shù)設(shè)置 采用 power world 畫出的單項接線圖如圖 。 Power World 仿真軟件中的潮流計算結(jié)果如附錄三所示。 1）各節(jié)點的電壓如表 6 所示。 節(jié)點編號 發(fā)電機編號 有功出力（ MW） 無功出力（ MW） 設(shè)定電壓 1 1 7 1 7 2 7 3 3）各支路的狀態(tài)如表 。即公式（ 7） = 1 0 0 %?DLD發(fā) 電 機 輸 出 功 率 P 負 荷 P網(wǎng) 損 率 發(fā) 電 機 輸 出 功 率 P （ 7） 其中， PD=發(fā)電機發(fā)出的有功功率 +平衡節(jié)點與外界交換的有功功率， PL=負荷的有功率代數(shù)和， PD=3 279+=，總負荷 PL=180+350+260+250+150=1190MW。 20 Matlab 仿真計算結(jié)果與 Power World 仿真軟件計算結(jié)果對比 通過以上兩種計算結(jié)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(biāo)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(jié)果的各節(jié)點電壓可以發(fā)現(xiàn)，節(jié)點電壓的最大偏差為 ， 誤差極小 。說明兩種計算方法都是可行的。 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 M