電力系統(tǒng)課程設(shè)計--電力系統(tǒng)潮流、短路計算和暫態(tài)穩(wěn)定性分析

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 說 明 書</p><p>　　題目： 電力系統(tǒng)潮流、短路計算 </p><p>　　和暫態(tài)穩(wěn)定分析（六） </p><p><b>　　《課程設(shè)計》任務(wù)書</b></p><p>　　課程名稱：《電力系統(tǒng)分析》</p><p>　　電氣工程學(xué)院 教務(wù)科&l

2、t;/p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 設(shè)計說明………………………………………………………………………… 4</p><p>　　1.1 設(shè)計技術(shù)參數(shù) ……………………………………………………………………4</p><p>　　1.2 設(shè)計要求 ……………………………………………

3、……………………………5</p><p>　　第二章 設(shè)計原理及分析 …………………………………………………………………6</p><p>　　2.1 設(shè)計原理 …………………………………………………………………………6</p><p>　　2.2 應(yīng)用power world設(shè)計的原理圖 ………………………………………………6</p><p

4、>　　第三章 靜態(tài)安全分析 …………………………………………………………………7</p><p>　　第四章 系統(tǒng)潮流分布及網(wǎng)絡(luò)損耗 ………………………………………………………8</p><p>　　4.1 節(jié)點狀態(tài)和支路參數(shù) ……………………………………………………………8</p><p>　　4.2 網(wǎng)絡(luò)損耗 ……………………………………………

5、……………………………9</p><p>　　第五章 短路分析 …………………………………………………………………………10</p><p>　　5.1 節(jié)點短路 …………………………………………………………………………10</p><p>　　5.1.1 單相接地 ………………………………………………………………………10</p><p&g

6、t;　　5.1.2 相間短路 ………………………………………………………………………12</p><p>　　5.1.3 三相對稱 ………………………………………………………………………13</p><p>　　5.1.4 兩相接地 ………………………………………………………………………15</p><p>　　5.2 線路短路 ……………………………………………

7、……………………………16</p><p>　　5.2.1 單相接地 ………………………………………………………………………16</p><p>　　5.2.2 相間短路 ………………………………………………………………………18</p><p>　　5.2.3 三相對稱 ………………………………………………………………………19</p><p&

8、gt;　　5.2.4 兩相接地 ………………………………………………………………………21</p><p>　　5.5 不同短路類型對比分析 …………………………………………………………22</p><p>　　第六章 暫態(tài)穩(wěn)定性分析 …………………………………………………………………23</p><p>　　6.1 系統(tǒng)接入故障后穩(wěn)定性分析 ……………………

9、………………………………23</p><p>　　6.2 臨界切除故障時間 ………………………………………………………………32</p><p>　　第七章 心得體會 ………………………………………………………………………34</p><p>　　參考文獻 …………………………………………………………………………………35</p><

10、p><b>　　第一章 設(shè)計說明</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計技術(shù)參數(shù)</b></p><p>　　圖1 原網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 圖2 新增發(fā)電廠和節(jié)點負荷</p><p>　　表1-1 各節(jié)點之間已有線路和可擴建線路參數(shù)</p><p>　　表1-2 發(fā)電機

11、組參數(shù)</p><p>　　基準功率為100MW，基準電壓為110kV。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計要求</b></p><p>　　1、設(shè)計的供電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)保證當(dāng)系統(tǒng)中任一條線路發(fā)生故障時，各負荷均不斷電。</p><p>　　2、運用Power World軟件計算出系統(tǒng)潮流分布和各母線短路時不同短路類型情

12、況下的短路電流，并進行暫態(tài)穩(wěn)定性分析。</p><p>　　3、設(shè)計系統(tǒng)的接線形式，選擇線路參數(shù)。對設(shè)計的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行靜態(tài)安全分析，判斷系統(tǒng)運行的薄弱環(huán)節(jié)。計算系統(tǒng)潮流分布，分析網(wǎng)絡(luò)損耗。計算某一母線和線路不同短路類型情況下的短路電流，對比分析不同類型短路情況下對母線電壓、線路電流和發(fā)電機的影響。進行暫態(tài)穩(wěn)定性分析，確定系統(tǒng)在較嚴重事故情況下的臨界切除故障時間。</p><p>　　4、計

13、算容許誤差為 -5 10，最后將最終結(jié)果列表在報告中。</p><p>　　第二章 設(shè)計原理及分析</p><p><b>　　2.1 設(shè)計原理</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，需保證任意一條線路出現(xiàn)故障時，每個負荷均不斷電，因此必須保證每個節(jié)點處同時至少連接兩條線路，設(shè)計采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，根據(jù)各負荷的功率分布，讓發(fā)電機自動調(diào)整對負荷提

14、供有功和無功功率。其中，有一個發(fā)電機處于平衡節(jié)點，對整個電網(wǎng)的功率進行平衡。</p><p>　　首先在符合要求下適當(dāng)?shù)脑诟鞴?jié)點間連接少量的線路。如果線路中的餅圖信息變紅或不能對負載供電，則對設(shè)計網(wǎng)絡(luò)再進行修改，先考慮線路連接情況，再看導(dǎo)線選擇是否合理，直到運行時平衡系統(tǒng)功率并保證任一線路出現(xiàn)故障時，其他線路的餅圖信息均不變紅。這時，可以進行短路計算和暫態(tài)穩(wěn)定性分析。</p><p>　　

15、2.2 應(yīng)用power world軟件設(shè)計的原理圖</p><p>　　第三章 靜態(tài)安全分析</p><p>　　安全分析，是用預(yù)想事故的分析方法來預(yù)知系統(tǒng)是否存在安全隱患，以便及早采取相應(yīng)的措施防止系統(tǒng)發(fā)生大的事故。靜態(tài)安全分析可判斷發(fā)生預(yù)想事故后系統(tǒng)是否會過負荷或電壓越限。</p><p>　　運用power world軟件靜態(tài)安全分析功能，插入事故：單個線路事

16、故(共17個)后，開始運行，得到結(jié)果如下表</p><p>　　表3-1靜態(tài)安全分析結(jié)果</p><p>　　由表可知，6號母線為系統(tǒng)較薄弱環(huán)節(jié)，當(dāng)線路發(fā)生斷路故障時，易發(fā)生支路越限。</p><p>　　第四章 系統(tǒng)潮流分布及網(wǎng)絡(luò)損耗</p><p>　　4.1節(jié)點狀態(tài)和支路參數(shù)</p><p>　　運用power

17、world軟件運行實例，查看實例信息等到如下表的節(jié)點狀態(tài)和支路參數(shù)，見下各表</p><p>　　表4-1 節(jié)點狀態(tài)情況</p><p>　　表4-2 支路參數(shù)情況</p><p><b>　　4.2 網(wǎng)絡(luò)損耗</b></p><p>　　計算后，得到網(wǎng)絡(luò)損耗如下表</p><p>　　表4-3

18、網(wǎng)絡(luò)損耗情況</p><p><b>　　第五章 短路分析</b></p><p><b>　　5.1節(jié)點短路</b></p><p>　　運用power world軟件運行實例，在節(jié)點1處設(shè)置短路故障，并進行仿真計算。短路故障分別為單相接地短路、相間短路、三相對稱短路和兩相接地短路，計算結(jié)果如下</p>&

19、lt;p><b>　　5.1.1單相接地</b></p><p>　　表5-1各節(jié)點相電壓、相角情況</p><p>　　表5-2 各發(fā)電機相電流、相角情況</p><p>　　表5-3 各線路相電流情況</p><p><b>　　5.1.2相間短路</b></p><p

20、>　　表5-4 各節(jié)點相電壓、相角情況</p><p>　　表5-5 各線路相電流情況</p><p>　　表5-6 各發(fā)電機相電流、相角情況</p><p><b>　　5.1.3三相對稱</b></p><p>　　表5-7 各節(jié)點相電流、相角情況</p><p>　　表5-8 各發(fā)電機

21、相電流、相角情況</p><p>　　表5-9各線路相電流情況</p><p><b>　　5.1.4兩相接地</b></p><p>　　表5-10 各節(jié)點相電壓、相角情況</p><p>　　表5-11各線路相電流情況</p><p>　　表5-12 各發(fā)電機相電流、相角情況</p>

22、;<p><b>　　5.2 線路短路</b></p><p><b>　　5.2.1單相接地</b></p><p>　　表5-13各節(jié)點相電壓、相角情況</p><p>　　表5-14各線路相電流情況</p><p>　　表5-15各發(fā)電機相電流、相角情況</p>&

23、lt;p><b>　　5.2.2相間短路</b></p><p>　　表5-16各節(jié)點相電流、相角情況</p><p>　　表5-17各線路相電流情況</p><p>　　表5-18各發(fā)電機相電流、相角情況</p><p><b>　　5.2.3三相對稱</b></p><

24、p>　　表5-19各節(jié)點相電壓、相角情況</p><p>　　表5-20各線路相電流情況</p><p>　　表5-21各發(fā)電機相電流、相角情況</p><p><b>　　5.2.4兩相接地</b></p><p>　　表5-22各節(jié)點相電壓、相角情況</p><p>　　表5-23各線路

25、相電流情況</p><p>　　表5-24各發(fā)電機相電流、相角情況</p><p>　　5.3不同短路類型對比分析</p><p>　　1、單相接地：取A相為特殊相，故障線路相電壓為零，相角為零</p><p>　　2、相間短路：B、C相直接短路，B相電壓等于C相電壓</p><p>　　3、三相對稱：三相相電壓相等，

26、故障線路電壓為零</p><p>　　4、兩相接地：B、C相直接短路再接地，B相電壓等于C相電壓且均為零，相角為零</p><p>　　由表可知，軟件計算結(jié)果與理論值相符。</p><p>　　第六章 暫態(tài)穩(wěn)定性分析</p><p>　　6.1系統(tǒng)接入故障后穩(wěn)定性分析</p><p>　　暫態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)受到大干

27、擾后，各同步電機保持同步運行并過渡到新的或回復(fù)到原來穩(wěn)態(tài)運行方式的能力。</p><p>　　在1.0000s插入故障，在系統(tǒng)穩(wěn)定時刻進行穩(wěn)定性分析，選取t=1.3300s時刻，用power world軟件進行暫態(tài)穩(wěn)定計算，得到如下曲線：</p><p>　　圖6-1 節(jié)點1處 發(fā)電機1轉(zhuǎn)速與角度關(guān)系曲線</p><p>　　圖6-2 節(jié)點1處 發(fā)電機2轉(zhuǎn)速與角度關(guān)

28、系曲線</p><p>　　圖6-3 節(jié)點3處 發(fā)電機1轉(zhuǎn)速與功角關(guān)系曲線</p><p>　　圖6-4節(jié)點3處 發(fā)電機2轉(zhuǎn)速與功角關(guān)系曲線</p><p>　　圖6-5 節(jié)點6處 發(fā)電機1轉(zhuǎn)速和功角關(guān)系曲線</p><p>　　圖6-6 節(jié)點6處 發(fā)電機2轉(zhuǎn)速和功角關(guān)系曲線</p><p>　　圖6-7 節(jié)點1處 發(fā)

29、電機1，2時間與轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線</p><p>　　圖6-8 節(jié)點1處 發(fā)電機1、2時間與功角關(guān)系曲線</p><p>　　圖6-9 節(jié)點1處 發(fā)電機1，2時間與功率關(guān)系曲線</p><p>　　圖6-10 節(jié)點1處 發(fā)電機1，2時間與電壓關(guān)系曲線</p><p>　　圖6-11 節(jié)點3處 發(fā)電機1，2時間與轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線</p>

30、<p>　　圖6-12 節(jié)點3處 發(fā)電機1，2時間與功角關(guān)系曲線</p><p>　　圖6-13 節(jié)點3處 發(fā)電機1，2時間與功率的關(guān)系曲線</p><p>　　圖6-14 節(jié)點3處 發(fā)電機1，2時間與電壓關(guān)系曲線</p><p>　　圖6-15 節(jié)點6處 發(fā)電機1，2 時間與轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線</p><p>　　圖6-16 節(jié)點

31、6處 發(fā)電機1，2 時間與功角關(guān)系曲線</p><p>　　圖6-17節(jié)點6處 發(fā)電機1，2 時間與功率關(guān)系曲線</p><p>　　圖6-18 節(jié)點6處 發(fā)電機1，2 時間與電壓關(guān)系曲線</p><p>　　6.2臨界切除故障時間</p><p>　　在1.0000秒時刻，在1號節(jié)點處插入事故，臨界故障切除時間為：1.9259秒</p

32、><p>　　取一稍大于臨界故障切除時間的時刻，如取t=2.0564s</p><p>　　曲線如圖，系統(tǒng)已不再穩(wěn)定。</p><p>　　超過臨界切除故障時間時，系統(tǒng)將不再穩(wěn)定，可能對系統(tǒng)造成巨大的損害，因此臨界故障切除時間的確定非常重要。因此選擇在系統(tǒng)比較薄弱的環(huán)節(jié)6號節(jié)點處插入事故，求取臨界故障切除時間。</p><p>　　在1.0000

33、秒時刻，在1號節(jié)點處插入事故，臨界故障切除時間為：1.5003秒</p><p>　　當(dāng)在1.5003秒時刻切除故障時，系統(tǒng)可以回復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)：</p><p>　　節(jié)點1處 發(fā)電機1時間和功角關(guān)系曲線</p><p>　　當(dāng)在1.5004秒時刻切除故障時，系統(tǒng)將不能回復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)：</p><p>　　節(jié)點1處 發(fā)電機1時間和功角關(guān)系曲線<

34、;/p><p><b>　　第七章 心得體會</b></p><p>　　為期一周的電力系統(tǒng)課程設(shè)計結(jié)束了，通過本次電力系統(tǒng)課程設(shè)計，我對電力系統(tǒng)分析這門課有了更深層的了解，將課本中的理論可以升華為具體實例，特別是對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的了解，可以在頭腦中將概念具體實物化。</p><p>　　課程設(shè)計過程中，首先，通過對課題的理解做出電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖，在

35、設(shè)計的過程中，對發(fā)電機的工作狀態(tài)，負荷等的分配，線路的選擇都需要考慮，如果一個電網(wǎng)想要正常運行，各種因素都要考慮在內(nèi)，通過軟件仿真計算，不斷對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行改進，讓各發(fā)電機及負載工作在最適合的狀態(tài)。</p><p>　　其次，對設(shè)計出的電網(wǎng)進行潮流計算。通過計算，可以得到各點的功率以及電壓等，可以了解到功率分布和電壓分布。以前我掌握的只是計算方法，但不明白其中的原理。通過電網(wǎng)的設(shè)計和模擬運行，使我對電網(wǎng)運行的原理有

36、了更深等次的了解，對課本中的方法也有了實踐的經(jīng)驗，進一步驗證了課本的知識。通過對設(shè)計的電網(wǎng)進行短路計算和暫態(tài)分析，在仿真模擬中認識到了現(xiàn)實電力系統(tǒng)中出現(xiàn)短路狀況時的巨大危害，因此作為一個電力工作者，在今后的工作中更要十分謹慎。 </p><p>　　同時，在這次課程設(shè)計中，學(xué)會了POWER WORLD這個軟件的基本使用，可以把課上學(xué)到的理論知識在模擬的環(huán)境下付諸實踐。</p><p>　　

37、總而言之，這次課設(shè)，我受益匪淺。并且，感謝指導(dǎo)老師的耐心指導(dǎo)！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1 夏道止 . 《電力系統(tǒng)分析》 中國電力出報社 2004年</p><p>　　2 陳珩，《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》 ，中國電力出版社 1995年</p><p>　　3 李光琦，《電力系統(tǒng)暫態(tài)分