matlab电力系统分析课程设计基于Matlab计算程序的电力系统运行分析精品Word文档格式.docx
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短路计算可以为设备的选择提供原始数据。
第1章电网模型的建立
一、目标电网接线图
二、目标电网数据
系统参数
表1.线路参数表
线路编号
线路型号
线路长度(km)
线路电阻
{Ω/km}
线路正序电抗
线路容纳之半
{S/km}
4-5
LGJ-240/30
113
0.047
0.4
1.78×
4-6
LGJ-120/70
120
0.074
1.47×
5-7
LGJ-120/25
165
0.079
1.60×
6-9
LGJ-95/55
166
0.092
1.80×
7-8
92
8-9
122
说明:
线路零序电抗为正序电抗3倍。
表2.变压器参数表
变压器型号
变压器变比(kV)
短路电压百分数(%)
2-7
SSPL-220000
242±
3×
2.5%/20
10.43
3-9
SSPL-120000
2.5%/15
5.81
1-4
SSPL-240000
2.5%/17.5
11.42
变压器零序电抗与正序电抗相等,且均为Δ/Y0接法。
表3.发电机参数表1
发电机
额定功率{MW}
额定电压{kV}
额定功率因数
1
200
16.5
0.85
2
180
3
100
13.8
表4.发电机参数表2
母线名
(S)
{Ω}
47.28
0.32
0.13
0.21
8.96
12.80
1.93
0.26
1.87
0.43
6.00
0.535
6.02
1.51
1.45
0.29
8.59
0.60
表5.负荷数据表
节点号
有功负荷(MW)
无功负荷(MVA)
5
135
50
6
30
80
三、电网模型的建立
设计中,采用精确计算算法,选取
=100MVA,
=220KV,将所有支路的参数都折算到220KV电压等级侧,计算过程及结果如下:
1、系统参数的计算
(1)线路参数
计算公式如下:
各条线路参数的结果:
4-5:
4-6:
5-7:
6-9:
7-8:
8-9:
(2)变压器参数的计算:
(3)发电机参数的计算:
(暂态分析时,只用到发电机的暂态电抗来代替其次暂态电抗,故只求出暂态电抗)
(4)负荷节点的计算
2.系统等值电路图的绘制
根据以上计算结果,得到系统等值电路图如下:
第二章潮流计算
一、系统参数的设置
设计中要求所有结点电压不得低于1.0p.u.,也不得高于1.05p.u.,若电压不符合该条件,可采取下面的方法进行调压:
(1)改变发电机的机端电压
(2)改变变压器的变比(即改变分接头)
(3)改变发电机的出力
(4)在电压不符合要求的结点处增加无功补偿
调压方式应属于逆调压。
结点的分类:
根据电力系统中各结点性质的不同,将结点分为三类:
PQ结点、PV结点和平衡结点,在潮流计算中,大部分结点属于PQ结点,小部分结点属于PV结点,一般只设一个平衡结点。
对于平衡结点,给定其电压的幅值和相位,整个系统的功率平衡由这一点承担。
本设计中,选1号节点为平衡节点;
2、3号节点为P、U节点;
4、5、6、7、8、9号结点为P、Q节点。
采用PQ分解法进行潮流的计算和分析。
设计中,节点数:
n=9,支路数:
nl=9,平衡母线节点号:
isb=1,误差精度:
pr=0.00001。
由支路参数形成的矩阵:
B1=[140.0576i010;
270.0574i010;
390.0586i010;
450.0114+0.093i0.194i10;
460.018+0.099i0.17i10
570.027+0.136i0.026i10
690.032+0.137i0.29i10
780.047+0.076i0.158i10
890.012+0.101i0.022i10];
由各节点参数形成的矩阵:
B2=[2+1.24i01101;
1.8+1.12i01103;
1+0.62i01103
001002;
01.35+0.5i1002
01+0.3i1002
001002
00.8+0.35i1002
001002];
由节点号及其对地阻抗形成的矩阵:
X=[10;
20;
30;
40;
50;
60;
70;
80;
90];
二、程序的调试
1.初始结果(多个电压未达到要求)
2.第一次调试
将1号和3号变压器变比由1提高到1.025,则修改后的B1矩阵如下:
B1=[140.0576i01.0250;
390.0586i01.0250;
程序运行结果如下:
迭代次数
4
没有达到精度要求的个数
1416150
各节点的实际电压标幺值E为(节点号从小到大排列):
Columns1through6
1.00000.9760+0.2176i0.9912+0.1321i0.9993-0.0257i0.9537-0.0425i0.9817-0.0412i
Columns7through9
0.9877+0.1144i0.9670+0.0586i1.0052+0.0734i
各节点的电压大小V为(节点号从小到大排列):
1.00001.00001.00000.99970.95470.98260.99430.96881.0079
各节点的电压角O为(节点号从小到大排列):
012.56967.5903-1.4724-2.5494-2.40206.60493.46704.1736
各节点的功率S为(节点号从小到大排列):
0.4351+0.4347i1.8000+0.1936i1.0000+0.3151i0-1.3500-0.5000i-1.0000-0.3000i
-0.0000-0.0000i-0.8000-0.3500i0
各条支路的首段功率Si为(顺序同您输入B1时一样):
0.4351+0.4347i
1.8000+0.1936i
1.0000+0.3151i
0.2487+0.3580i
0.1864+0.0549i
-1.1044+0.0183i
-0.8146-0.0835i
0.6594-0.1337i
-0.1614-0.3651i
各条支路的末段功率Sj为(顺序同您输入B1时一样):
-0.4351-0.4129i
-1.8000-0.0054i
-1.0000-0.2507i
-0.2456-0.5183i
-0.1854-0.2165i
1.1406+0.1391i
0.8367-0.1092i
-0.6386+0.0151i
0.1633+0.3599i
各条支路的功率损耗DS为(顺序同您输入B1时一样):
0+0.0218i
-0.0000+0.1881i
0+0.0644i
0.0031-0.1603i
0.0010-0.1616i
0.0362+0.1574i
0.0221-0.1927i
0.0208-0.1186i
0.0019-0.0052i
以下是各节点每次迭代后的电压值(如图所示)
3.第二次调试
将2号发点机电压由1提高到1.02,将3号发电机电压由1提高到1.03
调整后的B2为:
1.8+1.12i01.02103;
1+0.62i01.03103
1616150
0.4351+0.4347i1.8000+0.1936i1.0000+0.3151i0.0000+0.0000i-1.3500-0.5000i-1.0000-0.3000i
-0.0000-0.0000i-0.8000-0.3500i0.0000-0.0000i
-0.0000+0.0218i
0+0.1881i
0.0000+0.0644i
4.第三次调试
将5、6、8三个加点分别加入无功补偿
调整后的B2如下:
01.35+0.5i100.42
01+0.3i100.22
00.8+0.35i100.32
1616160
1.00000.9772+0.2125i0.9919+0.1266i1.0216-0.0254i0.9995-0.0438i1.0150-0.0437i
1.0079+0.1135i1.0005+0.0538i1.0225+0.0700i
1.00001.00001.00001.02191.00041.01591.01421.00191.0249
012.27177.2752-1.4227-2.5097-2.46336.42493.07883.9155
0.4297+0.0579i1.8000-0.1562i1.0000+0.0304i
-0.0000-0.0000i-1.3500-0.0996i-1.0000-0.0936i
-0.0000-0.0000i-0.8000-0.0488i-0.0000-0.0000i
0.4297+0.0579i
1.8000-0.1562i
1.0000+0.0304i
0.2342+0.1078i
0.1955-0.0607i
-1.1169+0.1977i
-0.8051+0.0185i
0.6483-0.2950i
-0.1730-0.2177i
-0.4297-0.0471i
-1.8000+0.3436i
-1.0000+0.0283i
-0.2331-0.2974i
-0.1949-0.1121i
1.1517-0.0486i
0.8261-0.2307i
-0.6270+0.1688i
0.1739+0.2024i
0+0.0108i
0.0000+0.1874i
0+0.0587i
0.0011-0.1896i
0.0007-0.1728i
0.0348+0.1492i
0.0210-0.2122i
0.0213-0.1261i
0.0009-0.0153i
三、绘制潮流分布图
四、对运行结果的分析
线路有功功率总是从电压相位超前的结点流向滞后的结点,无功功率的总是从电压幅值高的结点流向电压幅值低的结点。
功率数值前的符号若为正表示和箭头的方向一致,若为负则表示和箭头的方向相反。
在潮流分布图中,3号发电机发出的无功功率为负值,说明3号发电机从系统吸收无功。
在潮流计算中,牛顿拉夫逊法的实质是一种逐步线性化的方法,它有很好的收敛性,但要求有合适的初值。
PQ分解法来源于N-L法极坐标形式,又充分考虑在交流高压电网中,变压器和线路的电抗远远大于电阻,且系统中母线有功功率的变化主要受电压相位的影响,而无功功率的变化主要受母线电压幅值的影响,在此基础之上对H、L阵进行简化。
由于这种简化只涉及修正方程的系数矩阵,并为改变结点功率平衡方程和收敛判据,因而不会降低计算结果的精度。
另外,PQ分解法与N-L法相比大大提高了计算速度,但迭代次数却增多;
PQ分解法为恒速率收敛,比起N-L法,其收敛速度变慢。
由于电网运行时负荷等的变化,引起系统中各节点电压的变化。
由于发电机容量有限,而电压的调整又必须服从对电压质量的要求,调整的幅度不能太大,另一方面从电网运行经济性和安全等方面考虑,网络中的潮流往往需要控制。
在实际的网络潮流控制中主要采用:
串联电容(作用以容抗抵偿线路感抗);
串联电抗(作用在于限流);
附加串联加压器(作用在于产生一环流或强制循环功率,使强制循环功率与自然分布功率的叠加可达到理想值)等手段控制潮流。
从运行结果可以看出,升高发电机的机端电压后,网损得以减小,可见,提高电网运行的电压水平是减小网损的有效措施,另外适当提高负荷的功率因数、改变电力网的运行方式,对原有电网进行技术改造都可以降低网损。
第三章故障电流计算
一、三相短路电流的计算
利用结点阻抗矩阵和导纳矩阵都可以计算短路电流,其算法有所不同。
利用结点阻抗阵时,只要形成了阻抗阵,计算网络中任意一点的对称短路电流和网络中电流、电压的分布非常方便,计算工作量小,但是,形成阻抗阵的工作量大,网络变化时的修改也比较麻烦,而且结点阻抗矩阵是满阵,需要计算机存储量较大。
对称短路计算的正序等值网络图:
计算程序的输入数据为:
请输入"
var=1"
时运用节点阻抗矩阵计算三相短路电流;
输入其他数字将选择不对称故障计算。
var=1
7点短路时电流的标幺值If=
0-4.0388i
各节点的电压标幺值U为(节点号从小到大排):
1.0385
0.4674
1.0413
-0.0380
0.0079
各支路短路电流的标幺值I为(顺序同您输入B时一样):
0+0.8088i
0-21.0970i
0-20.4979i
0-6.6869i
0+0.0309i
0-3.7455i
0-8.2343i
0-0.5460i
0+0.4978i
8点短路时电流的标幺值If=
0-3.0641i
0.5971
0.2513
0.0459
0-15.7961i
0-19.7128i
0-5.1690i
0-2.7709i
0-7.9315i
0-3.6101i
二、简单不对称故障短路电流的计算
简单不对称故障(包括横向和纵向故障)与对称故障的计算步骤是一致的,首先算出故障口的电流,接着算出网络中个结点的电压,由结点电压即可确定支路电流,所不同的是,要分别按三个序进行。
1.系统三序等值网络图如下:
正序网络图
负序网络图
零序网络图
程序运行步骤及对所用变量的解释如下:
var=
请输入短路类型:
(单相接地短路则输入“1”,两相短路则输入“2”,两相短路接地则输入“3”,单相断线‘4’,两相断线‘5’)Lf=
请输入节点号:
(短路节点号7/8)f=
请输入纵横故障标志:
(横向故障(短路)输入“0”,纵向故障(断线)输入一个非零数)If=
2.节点7发生不对称短路
表七:
各种不对称短路情况下故障点和各支路各序电流标幺值
正序电流标幺值
负序电流标幺值
零序电流标幺值
单相接地短路
故障处
0.0001-2.8258i
两相短路
0-3.2741i
0+3.2741i
两相接地短路
0.0002-5.2774i
0.0002+1.2711i
-0.0004+4.0063i
单
相
接
地
短
路
01
0.0001+15.3450i
0.0001-2.7383i
-0.0002-0.7931i
02
0.0001+5.5720i
0.0001-2.5716i
0.0000-2.9296i
03
0.0000+4.1606i
0.0000-1.4415i
-0.0001-
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