電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計報告

1、<p>　　電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計</p><p>　　專 業(yè)：電氣工程及其自動化 </p><p>　　設(shè)計題目： 電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計 </p><p>　　班級： 學生姓名： 學號： </p><p>　　指導教師： </p><p><b>

2、;　　分院院長： </b></p><p>　　教研室主任： </p><p><b>　　電氣工程學院</b></p><p>　　一、課程設(shè)計任務書 </p><p><b>　　1.課程題目</b></p><p>　　電

3、力系統(tǒng)分析課程設(shè)計</p><p><b>　　2.設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　供配電網(wǎng)絡潮流仿真設(shè)計</p><p>　　1）設(shè)計具體內(nèi)容、計算參數(shù)、總負荷容量等設(shè)計數(shù)據(jù)已給出；</p><p>　　1）完成電力網(wǎng)絡電能分配設(shè)計；</p><p>　　2）完成電力網(wǎng)絡功率補償；<

4、/p><p>　　3）完成電力網(wǎng)絡各節(jié)點短路故障的計算；</p><p>　　4）撰寫課程設(shè)計報告；</p><p>　　5）完成課程設(shè)計答辯。</p><p>　　3. 課程設(shè)計報告要求 </p><p>　　課程設(shè)計報告應包括以下內(nèi)容：</p>&l

5、t;p>　　A、本次設(shè)計的主要內(nèi)容、設(shè)計題目、設(shè)計目錄、供配電網(wǎng)絡仿真圖及數(shù)據(jù)結(jié)果、補償結(jié)果、短路數(shù)據(jù)，使用設(shè)備清單、設(shè)備選擇公式、計算過程、選擇依據(jù)。</p><p>　　B、課程設(shè)計總結(jié)。包括本次課程設(shè)計過程中的收獲、體會，以及對該課程設(shè)計的意見、建議等。</p><p>　　C、全文不少于3000字。如出現(xiàn)報告雷同，經(jīng)查實后抄襲學生成績按不及格處理。</p>&l

6、t;p><b>　　4.參考資料</b></p><p><b>　　1.電力系統(tǒng)分析。</b></p><p>　　2.power world 使用說明書。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b&g

7、t;</p><p>　　第二章 電力系統(tǒng)2</p><p>　　2.1什么是電力系統(tǒng)2</p><p><b>　　2.2系統(tǒng)構(gòu)成3</b></p><p><b>　　2.3系統(tǒng)運行3</b></p><p>　　2.4 PowerWorld電力系統(tǒng)仿真軟件3&

8、lt;/p><p>　　第三章 總體設(shè)計5</p><p><b>　　3.1輸電系統(tǒng)5</b></p><p><b>　　3.2輸電線路5</b></p><p>　　3.3并聯(lián)電壓器6</p><p>　　第四章power world利用7</p>

9、<p>　　4.1電路系統(tǒng)運行圖7</p><p><b>　　4.2節(jié)點設(shè)置7</b></p><p>　　4.3 線路設(shè)置9</p><p>　　4.4發(fā)電機設(shè)置9</p><p>　　4.5 變壓器設(shè)置10</p><p>　　4.6 負荷設(shè)置10</p>

10、<p>　　4.7短路設(shè)置11</p><p>　　4.8 節(jié)點潮流當前實例11</p><p><b>　　第五章 總結(jié)12</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　在電能應用的初期，有小電容量發(fā)電機單獨向燈塔、輪船、車間等的照明供電系統(tǒng)，可

11、看作是簡單的住戶式供電系統(tǒng)。白熾燈發(fā)明后，出現(xiàn)了中心電站式供電系統(tǒng)，如1882年T.A.托馬斯·阿爾瓦·愛迪生在紐約主持建造的珍珠街電站。它裝有6臺直流發(fā)電機（總?cè)萘考s670千瓦），用110伏電壓供1300盞電燈照明。19世紀90年代，三相交流輸電系統(tǒng)研制成功，并很快取代了直流輸電，成為電力系統(tǒng)大發(fā)展的里程碑。</p><p>　　20世紀以后，人們普遍認識到擴大電力系統(tǒng)的規(guī)模可以在能源開發(fā)、

12、工業(yè)布局、負荷調(diào)整、系統(tǒng)安全與經(jīng)濟運行等方面帶來顯著的社會經(jīng)濟效益。于是，電力系統(tǒng)的規(guī)模迅速增長。世界上覆蓋面積最大的電力系統(tǒng)是前蘇聯(lián)的統(tǒng)一電力系統(tǒng)。它東西橫越7000千米，南北縱貫3000千米，覆蓋了約1000萬平方千米的土地。中華人民共和國的電力系統(tǒng)從50年代開始迅速發(fā)展。到1991年底，電力系統(tǒng)裝機容量為14600萬千瓦，年發(fā)電量為6750億千瓦時，均居世界第四位。輸電線路以220千伏、330千伏和500千伏為網(wǎng)絡骨干，形成4個裝

13、機容量超過1500萬千瓦的大區(qū)電力系統(tǒng)和9個超過百萬千瓦的省電力系統(tǒng)，大區(qū)之間的聯(lián)網(wǎng)工作也已開始。此外，1989年，臺灣省建立了裝機容量為1659萬千瓦的電力系統(tǒng)。</p><p>　　超導電技術(shù)的成就展示了電力系統(tǒng)的新前景。30萬千瓦超導發(fā)電機已經(jīng)投入試運行，并且還繼續(xù)研制容量為百萬千瓦級的超導發(fā)電機。超導材料性能的改進會使超導輸電成為可能。利用超導線圈可研制超導儲能裝置。動力蓄電池和燃料電池等新型電源設(shè)備均已

14、有千瓦級的產(chǎn)品處于試運行階段，并正逐步進入工業(yè)應用,這些研究課題有可能實現(xiàn)電能儲存和建立分散、獨立的電源，從而引起電力系統(tǒng)的重大變革。在各工業(yè)部門中，電力系統(tǒng)是規(guī)模最大、層次很復雜、實時性要求嚴格的實體系統(tǒng)。無論是系統(tǒng)規(guī)劃和基本建設(shè)，還是系統(tǒng)運行和經(jīng)營管理，都為系統(tǒng)工程、信息與控制的理論和技術(shù)的應用開拓了廣闊的園地，并促進了這些理論、技術(shù)的發(fā)展。針對電力系統(tǒng)的特點，60年代以來在電力系統(tǒng)運行的安全分析與管理中，在電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計中，都

15、廣泛引入了系統(tǒng)工程方法，包括可靠性分析及各種優(yōu)化方法。電子技術(shù)、計算機技術(shù)和信息技術(shù)的進步，使電力系統(tǒng)監(jiān)控與調(diào)度自動化發(fā)展到一個新的階段，并在理論上和技術(shù)上繼續(xù)提出新的研究課題。</p><p><b>　　第二章 電力系統(tǒng)</b></p><p>　　2.1什么是電力系統(tǒng)</p><p>　　電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成

16、的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸電、變電和配電將電能供應到各用戶。為實現(xiàn)這一功能，電力系統(tǒng)在各個環(huán)節(jié)和不同層次還具有相應的信息與控制系統(tǒng)，對電能的生產(chǎn)過程進行測量、調(diào)節(jié)、控制、保護、通信和調(diào)度，以保證用戶獲得安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)的電能。</p><p>　　近年隨著高等教學的飛速發(fā)展以及面臨的嚴峻形勢，學院狠抓教學質(zhì)量和教育改革創(chuàng)新，電力系統(tǒng)課程組銳意改革，積極進取

17、，穆鋼教授領(lǐng)導的電力系統(tǒng)分析教學隊伍繼承并發(fā)揚老一輩的優(yōu)良傳統(tǒng)，在教學上取得的顯著的成績，完成全國教育科學“十五”規(guī)劃課題1項，完成了世界銀行貸款教學改革項目1項、吉林省教育教學研究重點課題多項，獲國家級教學成果二等獎1項，省部級教學成果一等獎2項，2002年《電力系統(tǒng)分析課程》被評為校級優(yōu)秀課程，2004年被評為省級優(yōu)秀課程，2005年被評為校級精品課程，同年被評為省級精品課程。在課程組負責人的帶領(lǐng)下，《電力系統(tǒng)課程組》教師，不僅在教

18、學上取得了顯著的成績而且在科研上也不斷獲得新成果，主持及參加國家自然科學基金項目3項，省、部及科研項目多項。</p><p>　　電力網(wǎng)絡——是由變壓器、電力線路等變換、輸送、分配電能設(shè)備所組成的部分。 </p><p>　　動力系統(tǒng)——在電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，把發(fā)電廠的動力部分（例如火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機和水力發(fā)電廠的水庫、水輪機以及核動力發(fā)電廠的反應堆等）包含在內(nèi)的系統(tǒng)。 </p&

19、gt;<p>　　總裝機容量——指該系統(tǒng)中實際安裝的發(fā)電機組額定有功功率的總和，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計。 </p><p>　　年發(fā)電量——指該系統(tǒng)中所有發(fā)電機組全年實際發(fā)出電能的總和，以千瓦時（KWh）、兆瓦時（MWh）、吉瓦時（GWh）為單位計。 　　最大負荷——指規(guī)定時間內(nèi)，電力系統(tǒng)總有功功率負荷的最大值，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計。 <

20、;/p><p>　　額定頻率——按國家標準規(guī)定，我國所有交流電力系統(tǒng)的額定頻率為50Hz。 </p><p>　　最高電壓等級——是指該系統(tǒng)中最高的電壓等級電力線路的額定電壓。</p><p><b>　　2.2系統(tǒng)構(gòu)成</b></p><p>　　電力系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)有電源（水電站、火電廠、核電站等發(fā)電廠），變電所（升壓變電

21、所、負荷中心變電所等），輸電、配電線路和負荷中心。各電源點還互相聯(lián)接以實現(xiàn)不同地區(qū)之間的電能交換和調(diào)節(jié)，從而提高供電的安全性和經(jīng)濟性。輸電線路與變電所構(gòu)成的網(wǎng)絡通常稱電力網(wǎng)絡。電力系統(tǒng)的信息與控制系統(tǒng)由各種檢測設(shè)備、通信設(shè)備、安全保護裝置、自動控制裝置以及監(jiān)控自動化、調(diào)度自動化系統(tǒng)組成。電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應保證在先進的技術(shù)裝備和高經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)電能生產(chǎn)與消費的合理協(xié)調(diào)。 </p><p>　　由于自然資源分布

22、與經(jīng)濟發(fā)展水平等條件限制，電源點與負荷中心多處于不同地區(qū)。由于電能目前還無法大量儲存，輸電過程本質(zhì)上又是以光速進行，電能生產(chǎn)必須時刻保持與消費平衡。因此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應與負荷的隨機變化，就成為制約電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運行的根本特點。</p><p><b>　　2.3系統(tǒng)運行</b></p><p>　　電力系統(tǒng)的運行常用運行狀態(tài)來描述，主要分

23、為正常狀態(tài)和異常狀態(tài)。正常狀態(tài)又分為安全狀態(tài)和警戒狀態(tài)，異常狀態(tài)又分為緊急狀態(tài)和恢復狀態(tài)。電力系統(tǒng)運行包括了所有這些狀態(tài)及其相互間的轉(zhuǎn)移。</p><p>　　各種運行狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移，需通過控制手段來實現(xiàn)，如預防性控制，校正控制和穩(wěn)定控制，緊急控制，恢復控制等。這些統(tǒng)稱為安全控制。</p><p>　　電力系統(tǒng)在保證電能質(zhì)量、安全可靠供電的前提下，還應實現(xiàn)經(jīng)濟運行，即努力調(diào)整負荷曲線，提高

24、設(shè)備利用率，合理利用各種動力資源，降低煤耗、廠用電和網(wǎng)絡損耗，以取得最佳經(jīng)濟效益。</p><p>　　安全狀態(tài) 指電力系統(tǒng)的頻率、各點的電壓、各元件的負荷均處于規(guī)定的允許值范圍，并且，當系統(tǒng)由于負荷變動或出現(xiàn)故障而引起擾動時，仍不致脫離正常運行狀態(tài)。由于電能的發(fā)、輸、用在任何瞬間都必須保證平衡，而用電負荷又是隨時變化的，因此，安全狀態(tài)實際上是一種動態(tài)平衡，必須通過正常的調(diào)整控制（包括頻率和電壓──即有功和無功調(diào)

25、整）才能得以保持。</p><p>　　2.4 PowerWorld電力系統(tǒng)仿真軟件</p><p>　　PWS是一個電力系統(tǒng)仿真軟件包，其構(gòu)筑在對用戶良好交互性的基礎(chǔ)上。它的核心是一個功能強大的潮流計算軟件，可以有效求解多達32500個節(jié)點的系統(tǒng)。這使得電力世界仿真器作為一個獨立的潮流分析軟件包十分有用。與其他同類商業(yè)應用軟件不同，PWS允許用戶通過可縮放的彩色動畫單線圖來模擬一個系統(tǒng)。

26、在PWS中，輸電線路的通斷、變壓器或發(fā)電機的增加、以及聯(lián)絡線功率的交換，一切僅需點擊鼠標即可完成。此外，圖形和動畫演示的廣泛使用增加了用戶對系統(tǒng)特性、存在問題和限制條件的理解以及如何修改。</p><p>　　PWS提供了極為方便的模擬電力系統(tǒng)時間特性的工具。同樣，它可以圖形化地顯示負荷、發(fā)電量和聯(lián)絡功率隨時間的變化，以及因此產(chǎn)生的系統(tǒng)運行條件的變化。這項功能在解決電網(wǎng)擴建引起網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)變化之類問題十分有用。<

27、;/p><p>　　除了上述特點，PWS以其一體化的經(jīng)濟調(diào)度、聯(lián)絡功率交易經(jīng)濟性分析、功率傳輸分配因子（PTDF）計算和突發(fā)事故的強大分析能力而驕傲，所有這一切都可以通過一個易用的界面來實現(xiàn)。</p><p><b>　　第三章 總體設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1輸電系統(tǒng)</b></p><

28、;p>　　每臺變壓器；,,，,</p><p>　　線路；每回線路250Km，，，，</p><p><b>　　負荷,</b></p><p><b>　　線路首端電壓.</b></p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>&l

29、t;b>　　圖3-2</b></p><p><b>　　3.2輸電線路</b></p><p><b>　　3.3并聯(lián)電壓器</b></p><p>　　由于變壓器短路損耗近似等于額定電流流過變壓器時高低壓繞組中的總銅耗，即</p><p>　　而銅耗與電阻之間有如下的關(guān)系<

30、;/p><p>　　式中，、以V、VA為單位，以W為單位。如改以kV，改以MVA為單位，則可得</p><p>　　式中 —變壓器高低壓側(cè)繞組的總阻抗（）；</p><p>　　—變壓器的短路損耗（kW）；</p><p>　　—變壓器的額定容量（MVA）；</p><p>　　—變壓器的額定電壓（kV）；</p

31、><p>　　由于大容量變壓器的阻抗中以電抗為主，亦即變壓器的電在電力系統(tǒng)計抗和阻抗數(shù)值上接近相等，可大致認為變壓器的短路電壓百分值%與變壓器的電抗有如下關(guān)系</p><p><b>　　%</b></p><p><b>　　從而</b></p><p>　　式中 —變壓器高低壓側(cè)繞組的總電抗（）；

32、</p><p>　　%—變壓器的短路電壓百分值；</p><p>　　、的代表意義與上面相同。</p><p>　　第四章power world利用</p><p>　　4.1電路系統(tǒng)運行圖</p><p><b>　　4.2節(jié)點設(shè)置</b></p><p><b&

33、gt;　　4.3 線路設(shè)置</b></p><p><b>　　4.4發(fā)電機設(shè)置</b></p><p><b>　　4.5 變壓器設(shè)置</b></p><p><b>　　4.6 負荷設(shè)置</b></p><p><b>　　4.7短路設(shè)置</b&

34、gt;</p><p>　　4.8 節(jié)點潮流當前實例</p><p><b>　　第五章 總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過這次課程設(shè)計讓我進一步了解電力系統(tǒng)分析這門課，作為一名學習電氣機其自動化專業(yè)的學生學習電力系統(tǒng)中的總總計算是必要的，熟練掌握每一個計算步驟，可以讓我們進一步了解電力系統(tǒng)分析。通過本次課程設(shè)計，我明白了power wor

35、ld的許多用途，特它的操作別是在仿真領(lǐng)域里的運用。雖然還不能完全掌握，但已經(jīng)了解了他的基本功能相信在以后的學習過程中我可以進步的掌握這一軟件，現(xiàn)我的知識和經(jīng)驗還不是很全面需要不斷的積累才行，作為當代大學生，我們需要不斷地自我補充讓我的視野更加寬闊，多方面的了解世界才能讓我問的知識迅速增長。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]劉天琪

36、、邱曉燕《電力系統(tǒng)分析》 </p><p>　　[2] power world說明書</p><p>　　[3] 《電力系統(tǒng)基礎(chǔ)》 國防工業(yè)出版社 </p><p><b>　　二、評語及成績</b></p><p><b>　　課程設(shè)計成績：</b></p><p>&