电力系统运行方式分析和计算
电力系统运行方式分析和计算
设计报告
专业：电气工程及其自动化
班级：11级电气1班
学号： 2 2
姓名：杨玉豪潘鸣
华南理工大学电力学院
2015-01-05
0、课程设计题目A3：电力系统运行方式分析和计算
姓名： 指导教师：
一、 一个220kV 分网结构和参数如下：
#1
500kV 变电站G
220kV 变电站
火电厂
#2
#3
#4#5
#6
11km 11km
30km
20km
9km 16km
25km
500kV 站（#1）的220kV 母线视为无穷大母线，电压恒定在230kV 。
图中，各变电站参数如下表： 编号 类型 220kV 最大负荷，MV A #1 500kV 站 平衡节点 #2 220kV 站 230+j40 #3 220kV 站 210+j25 #4 220kV 站 300+j85 #5 220kV 站 410+j110 #6 220kV 站 220+j30
各变电站负荷曲线基本一致。日负荷曲线主要参数为： 日负荷率：0.85，日最小负荷系数：0.64
各线路长度如图所示。所有线路型号均为LGJ-2*300，基本电气参数为：
正序参数：r = 0.054Ω/km, x = 0.308Ω/km, C = 0.0116 μF/km；
零序参数：r0 = 0.204Ω/km, x0 = 0.968Ω/km, C0 = 0.0078 μF/km；
40oC长期运行允许的最大电流：1190A。
燃煤发电厂G有三台机组，均采用单元接线。电厂220kV侧采用双母接线。发电机组主要参数如下表（在PowerWorld中选择GENTRA模型）：
机组台数
单台
容量
（M
W）
额定电
压
（EV
）
功
率
因
数
升
压
变
容
量
MV
A
Xd Xd’Xq Td0’TJ=
2H
a i,2
t/(MW2?
h)
a i,1
t/(MW
?h)
a i,0
t/h
Pmax
(MW)
Pmin
(MW)
1 300 10.5 0.85
350 1.8 0.18 1.2 8 7 0.00004 0.298 10.22 300 120
1 300 10.5 0.85
350 1.8 0.18 1.2 8 7 0.00003 0.305 10.32 300 120
1 250 10.5 0.85
300 2.1 0.2 1.5 7 6 0.00003 0.321 9.38 250 100
升压变参数均为Vs%=10.5%，变比10.5kV/242kV。不计内阻和空载损耗。
稳定仿真中发电机采用无阻尼绕组的凸极机模型。不考虑调速器和原动机模型。不考虑
电力系统稳定器模型。励磁系统模型为：
该模型在PowerWorld中为BPA_EG模型，主要参数如下：
KA=40 TA=0.1 TA1=0.1 KF=0.05 TF=0.7 VRmax=3.7 VRmin=0.0
发电厂按PV方式运行，高压母线电压定值为1.05V N。考虑两种有功出力安排方式：
?满发方式：开机三台，所有发电机保留10%的功率裕度；
?轻载方式：仅开250MW机组，且保留10%的功率裕度；
?发电厂厂用电均按出力的7%考虑。
二、设计的主要内容：
1、根据负荷变化和机组出力变化，拟定至少两种典型运行方式；（完成）
2、进行参数计算和标幺化，形成两种典型运行方式的潮流计算参数；（完成）
3、用Matlab 编制潮流计算程序，可任选一种潮流计算方法；（完成）
4、用所编制的潮流程序完成典型运行方式的潮流计算，进行电压和网损分析；（完成）
5、用PowerWorld 软件进行潮流计算并与自己编制的软件计算结果进行校核和分析；（完成）
6、用所编制的潮流程序完成大方式的“N-1”潮流校核，进行线路载流能力和电压水平分析；（完成）
7、用Matlab 编制三相短路的短路容量计算程序；（完成）
8、对主要220kV 母线进行三相短路容量测算，并与PowerWorld 的计算结果进行校核；（完成）
9、自行选择2-3种故障方案，用PowerWorld 进行稳定计算，给出摇摆曲线，并计算故障的极限切除时间。 10、假定电网公司下发给燃煤发电厂G 的日发电计划曲线如下图，按照等微增率准则对三台机组进行经济负荷分配，同时采用matlab 中的quadprog 函数对三台机组进行负荷优化分配，并对两种分配结果进行分析比较。要求给出三台机组的日发电计划曲线。 11、编制课程设计报告
/M W
P /t h
92124
6400
600795
三、 设计要求和设计成果：
1、每两位同学为一组，自行分工，但任务不能重复；
2、每位同学对自己的设计任务编写课程设计说明书一份；
3、一组同学共同完成一份完整的设计报告；
4、设计说明和报告应包含：
? 以上设计任务每一部分的计算过程和结果分析；
? 所编制的潮流、短路和机组经济负荷分配源程序（主要语句应加注释）； ? 潮流计算结果（潮流图） ? 稳定计算的功角曲线等；
1、电力系统参数计算及其标幺化1.1 电力系统等效电路图
π型等效电路1.2 运行方式拟定
1．满载发电负荷最大运行方式：
发电厂：满发。取发电机容量的10%为裕量，再按已知保留出力的7%作为厂用电，即发出功率为总容量的83.7%。
负荷：采用最大负荷计算。
2．满载发电负荷最小运行方式：
发电厂：满发。取发电机容量的10%为裕量，再按已知保留出力的7%作为厂用电，即发出功率为总容量的83.7%。
负荷：将最大负荷与日最小负荷系数相乘，得负荷最小值。
1.3 线路参数计算
线路参数给定如下：
正序参数： r = 0.054Ω/km x = 0.308Ω/km C = 0.0116 μF/km；
零序参数： r
= 0.204Ω/km x
= 0.968Ω/km C
= 0.0078 μF/km；
线路长度：L12:30km; L23:20km; L24:11km; L36:9km;
L45:11km;L6G:16km; L5G:25km;
1.线路参数有名值计算：
按照双回路线路参数考虑，应用如下公式进行有名值计算：
R=0.5rl X=0.5xl 0.5B=ωcl
正序参数：
线
路
L12 L23 L24 L36 L45 L6G L5G
R/
Ω
0.81 0.54 0.297 0.243 0.297 0.432 0.675
X/
Ω
4.62 3.08 1.694 1.386 1.694 2.464 3.85
0.5
B/
Ω
0.0001
093
0.00007
289
0.00004
009
0.00003
280
0.00004
009
0.00005
831
0.00009
111
零序参数：
线
路
L12 L23 L24 L36 L45 L6G L5G
R/
Ω
3.06 2.04 1.122 0.918 1.122 1.632 2.55
X/
Ω
14.52 9.68 5.324 4.356 5.324 7.744 12.1
0.5
B/
Ω
0.00007
351
0.00004
901
0.00002
695
0.00002
205
0.00002
695
0.00003
921
0.00006
126
2.线路参数标幺值计算：
所选基准电压：230KV；基准容量：100MW。即：
应用如下公式进行标幺值计算：
正序参数： 线路
L12 L23 L24 L36 L45 L6G L5G R 0.00153
1
0.00102
1 0.000561 0.000459 0.000561 0.000817 0.001276 X 0.00873
3
0.00582
2 0.003202 0.002620 0.003202 0.004658 0.007278 0.5B 0.0578197 0.0385588 0.0212076 0.0173512 0.0212076 0.0308460 0.0481972 零序参数： 线路
L12 L23 L24 L36 L45 L6G L5G R 0.00578
4
0.00385
6 0.002121 0.001735 0.002121 0.003085 0.004820 X 0.02744
8
0.01829
9 0.010064 0.008234 0.010064 0.014639 0.022873 0.5B 0.0388869 0.0259263
0.0142566
0.0116645
0.0142566
0.0207421
0.0324065
1.4 发电机参数计算
采用10.5KV 作为发电机端的基准电压，230kV 为系统侧的基准电压。
将三台机组分别赋予编号，两个300MW 机组为1、2号，剩余一台250MW 机组为3号。
1.功率输出
P G1=P G2=300×83.7%=251.1MW ，P G3=250×83.7%=209.25MW Q G1=Q G2=
=155.617803 MVar
Q G3= =129.681503MVar 相应的标幺值：
PG1*=PG2*=2.511000, PG3*=2.092500 QG1*=QG2*=1.556178, QG3*=1.296815 2.机端电压
VG=10.5kV, 取基准电压10.5kV ，VG*=1 3.相关电抗值归算
应用如下公式进行归算：2
2
*X N B N B
V S S V X =??
机组发电容量X
d *X
d
’*X
q
*
1 300MW 0.5100 0.051000 0.408000
2 300MW 0.5100 0.051000 0.408000
3 250MW 0.7140 0.068000 0.510000
1.5 变压器参数计算
分别将与1、2、3号机组相连的变压器分别编号为1、2、3号。
根据题目计算X
T ，相关计算公式为：
2
2
%
*
100
S N B
N B
V V S
T S V
X=??
；
k*=(242*10.5)/(230*10.5)=1.05
变压器容量/MVA 变比k*X
T /ΩX
T
*
1 350 0.950413 17.569200 0.033212
2 350 0.95041
3 17.569200 0.033212
3 300 0.950413 20.497400 0.038747
1.6 负荷参数计算
已知的日负荷率0.85和日最小负荷系数0.64，可得到以下数据：
负荷有名值：
节点类型P
max /MW Q
max
/MW P
min
/MW Q
min
/MW
#1 平衡节点- - - -
#2 PQ 230 40 147.2 25.6 #3 PQ 210 25 134.4 16
#4 PQ 300 85 192 54.4 #5 PQ 410 110 262.4 70.4 #6 PQ 220 30 140.8 19.2 #7 PQ 0 0 0 0
#8 PV 300 185.9233 251.1 155.6178 #9 PV 300 185.9233 251.1 155.6178 #10 PV 250 154.9361 209.25 129.6815 负荷标幺值：
节点类型电压P
max /MW Q
max
/MW P
min
/MW Q
min
/MW
#1 平衡节
点
1 - - - -
#2 PQ 1 2.3 0.4 1.472 0.256 #3 PQ 1 2.1 0.25 1.344 0.16 #4 PQ 1 3 0.85 1.92 0.544 #5 PQ 1 4.1 1.1 2.624 0.704 #6 PQ 1 2.2 0.3 1.408 0.192 #7 PQ 1 0 0 0 0
#8 PV 1.05 3 1.859233 2.511 1.556178 #9 PV 1.05 3 1.859233 2.511 1.556178