电力系统运行方式分析和计算.docx
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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:
201130213166201130212176
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:
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,MVA
#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=0.0116µF/km;
零序参数:
r0=0.204Ω/km,x0=0.968Ω/km,C0=0.0078µF/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(MW)
额定电压(EV)
功率因数
升压变容量MVA
Xd
Xd’
Xq
Td0’
TJ=2H
ai,2
t/(MW2⋅h)
ai,1
t/(MW⋅h)
ai,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=40TA=0.1TA1=0.1KF=0.05TF=0.7VRmax=3.7VRmin=0.0
发电厂按PV方式运行,高压母线电压定值为1.05VN。
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
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/kmx=0.308Ω/kmC=0.0116µF/km;
零序参数:
r0=0.204Ω/kmx0=0.968Ω/kmC0=0.0078µF/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=0.5rlX=0.5xl0.5B=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
0.5B/Ω
0.0001093
0.00007289
0.00004009
0.00003280
0.00004009
0.00005831
0.00009111
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
0.5B/Ω
0.00007351
0.00004901
0.00002695
0.00002205
0.00002695
0.00003921
0.00006126
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
0.001531
0.001021
0.000561
0.000459
0.000561
0.000817
0.001276
X
0.008733
0.005822
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
0.005784
0.003856
0.002121
0.001735
0.002121
0.003085
0.004820
X
0.027448
0.018299
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
PG1=PG2=300×83.7%=251.1MW,PG3=250×83.7%=209.25MW
QG1=QG2==155.617803MVar
QG3==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:
机组
发电容量
Xd*
Xd’*
Xq*
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XT,相关计算公式为:
;k*=(242*10.5)/(230*10.5)=1.05
变压器
容量/MVA
变比k*
XT/Ω
XT*
1
350
0.950413
17.569200
0.033212
2
350
0.950413
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
Pmax/MW
Qmax/MW
Pmin/MW
Qmin/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
2
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