电力系统暂态上机计算课程设计报告学位论文.docx
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电力系统暂态上机计算课程设计报告学位论文
课程设计报告
(2012—2013年度第二学期)
名称:
电力系统暂态上机
院系:
电气与电子工程学院
班级:
学号:
学生姓名:
指导教师:
设计周数:
两周
成绩:
日期:
2013年7月1日
一、课程设计的目的与要求
巩固电力系统暂态分析理论知识,使学生掌握采用计算机对电力系统电磁暂态过程和机电暂态过程进行计算的基本方法,并进一步巩固计算机编程能力,为将来从事相关的技术工作打下必要的基础。
二、设计正文(详细内容见附录,用A4纸,页数不限)
1.对称短路计算过程流程图和计算结果
2.不对称短路计算过程流程图和计算结果
3.静态稳定性计算过程流程图和计算结果
4.暂态稳定性计算过程流程图和计算结果
5、思考题
6、实验程序
三、课程设计总结或结论
本次电力系统暂态上机主要讨论了计算各种类型短路故障下系统网络中的电压电流分布以及电力系统的静态稳定、暂态稳定问题。
在短路电流的计算过程中,先通过计算系统各个节点的导纳矩阵,再通过判断系统的故障节点号和故障类型代入相应的公式进行计算。
其中,将故障后的电气量分成故障分量和正常分量,通过故障类型判断故障分量和正常分量的值,相加后通过对称分量法的矩阵转换即可得出所求的电气量的数值。
在静态稳定性的计算中,计算出发电机中的各个参数值和放大倍数,根据相应的对应关系通过特征值判据判断稳定性,进而计算Pe的值,从而判断其最大功率。
在暂态稳定性的计算中,设置了相应的切除时间和分段时间,每一个分段时间进行一次计算,在切除故障前和后分别进行计算,进而得出相应曲线,并通过多次尝试的除最大切除时间大约为2s。
通过此次学习,了解到电力系统的故障时,大部分电磁量将随时间变化,描述其特性的是微分方程,这给分析计算带来一定困难。
在分析过程中通常尽量避免对微分方程直接求解,而是采用一定的工具和假设使问题得以简化,即把“微分方程代数化,暂态分析稳态化”。
在分析不对称故障时,各相之间电磁量的耦合使问题的分析更为复杂,此时常用的分析方法是采用对称分量法将不对称问题转化为对称问题来求解。
另外,通过此次课程设计,我学习并掌握了一定的Matlab知识,对简单的选择语句、循环语句、数组的使用等有了一些了解,为今后学习、工作中再次学习使用此软件打下了基础,获益匪浅。
四、参考文献
1.《电力系统暂态分析》,李光琦,中国电力出版社,2006年,第三版;
2.《电力系统分析》(上、下),何仰赞,华中科技大学出版社,1998年,第二版。
3.《电力系统故障的计算机辅助分析》重庆大学出版社米麟书等
4.《电力系统潮流计算》天津大学出版社宋文南等
5.《电力系统故障分析》清华大学出版社周荣光
6.《短路电流实用计算方法》电力工业出版社西安交通大学等
7.《精通Matlab6.5》北京航空航天大学出版社,张志涌
附录(设计流程图、计算结果、思考题答案)
1、对称短路计算流程图及计算结果
●过程流程图
●计算结果节点导纳矩阵
图1Y1、Y2的计算结果
图2Y0的计算结果
图3YY1、YY2的结算结果
(2)节点3发生三相短路故障
a、故障点三序电流、三相电流:
I1=0-9.8592iI2=0I0=0;Ia=0-9.8592iIb=-8.5383+4.9296iIc=8.5383+4.9296i
b.各节点三序电压、三相电压:
节点
U1
U2
U0
Ua
Ub
Uc
1
0.4507
0
0
0.4507
-0.2254-0.3903i
-0.2254+0.3903i
2
0.5352
0
0
0.5352
-0.2676-0.4635i
-0.2676+0.4635i
3
0
0
0
0
0
0
4
0.6338
0
0
0.5489+0.3169i
0.0000-0.6338i
-0.5489+0.3169i
5
0.6091
0
0
0.5977+0.3451i
0.0000-0.6901i
-0.5977+0.3451i
c.各支路三序电流、三相电流:
支路
I1
I2
I0
Ia
Ib
Ic
1-2
0+0.8451i
0
0
0+0.8451i
0.7319-0.4225i
-0.7319-0.4225i
1-3
0-4.5070i
0
0
0-4.5070i
-3.9032+2.2535i
3.9032+2.2535i
2-3
0-5.3521i
0
0
0-5.3521i
-4.6351+2.6761i
4.6351+2.6761i
1-4
0+3.6620i
0
0
0+3.6620i
3.1714-
1.8310i
-3.1714-
1.8310i
2-5
0+6.1972i
0
0
0+6.1972i
5.3669-
3.0968i
-5.3669-
3.0968i
发电机1
-1.8310+3.1714i
0
0
-1.8310+3.1714i
3.6620
-1.8310-3.1714i
发电机23
-3.0986+5.3669i
0
0
-3.0986+5.3669i
6.1972-0.0000i
-3.0986-5.3669i
2、不对称短路计算的流程图及计算结果
●流程图
●计算结果
(1)节点3发生A相短路接地故障
a.故障点三序电流、三相电流:
I1=0-3.1080iI2=0-3.1080iI0=0-3.1080i;Ia=0-9.3241iIb=0-0.0000iIc=0-0.0000i
b.各节点三序电压、三相电压:
节点
U1
U2
U0
Ua
Ub
Uc
1
0.8268
-0.1732
-0.0715
0.5822
-0.3983-0.8660i
-0.3983+0.8660i
2
0.8535
-0.1465
-0.0459
0.6610
-0.3994-0.8660i
-0.3994+0.8660i
3
0.6848
-0.3152
-0.3695
0.0000
-0.5543-0.8660i
-0.5543+0.8660i
4
0.8846
-0.1154
0
0.6661+0.5000i
0.0000-1.0000i
-0.6661+0.5000i
5
0.9023
-0.0977
0
0.6968+0.5000i
0.0000-1.0000i
-0.6968+0.5000i
c.各支路三序电流、三相电流:
支路
I1
I2
I0
Ia
Ib
Ic
1-2
0+0.2664i
0+0.2664i
0+0.1280i
0+0.6608i
0-0.1384i
0-0.1384i
1-3
0-1.4208i
0-1.4208i
0-1.4900i
0-4.3517i
0.0000-0.0692i
-0.0000-0.0692i
2-3
0-1.6872i
0-1.6872i
0-1.6180i
0-4.9924i
0.0000+0.0692i
-0.0000+0.0692i
1-4
0+1.1544i
0+1.1544i
0+1.3621i
0+3.6709i
0.0000+0.2077i
-0.0000+0.2077i
2-5
0+1.9536i
0+1.9536i
0+1.7459i
0+5.6532i
0.0000-0.2077i
-0.0000-0.2077i
发电机1
-0.5772+0.9997i
0.5772+0.9997i
0
-0.0000+1.9995i
0.0000-0.0000i
-0.0000-1.9995i
发电机23
-0.9768+1.6919i
0.9768+1.6919i
0
-0.0000+3.3838i
0.0000-0.0000i
-0.0000-3.3838i
(2)节点3发生A相经10Ω电阻接地故障
a.故障点三序电流、三相电流:
I1=1.1152-2.6363iI2=1.1152-2.6363iI0=1.1152-2.6363i;Ia=3.3456-7.9088iIb=0Ic=0
b.各节点三序电压、三相电压:
节点
U1
U2
U0
Ua
Ub
Uc
1
0.8531-0.0621i
-0.1469-0.0621i
-0.0607-0.0257i
0.6456-0.1499i
-0.4138-0.8296i
-0.4138+0.9025i
2
0.8757-0.0526i
-0.1243-0.0526i
-0.0389-0.0165i
0.7125-0.1216i
-0.4147-0.8299i
-0.4147+0.9021i
3
0.7326-0.1131i
-0.2674-0.1131i
-0.3134-0.1326i
0.1518-0.3588i
-0.5460-0.8855i
-0.5460+0.8466i
4
0.9021-0.0414i
-0.0979-0.0414i
0
0.6964+0.4283i
0.0000-1.0000i
-0.6964+0.5717i
5
0.9171-0.0350i
-0.0829-0.0350i
0
0.7225+0.4393i
0.0000-1.0000i
-0.7225+0.5607i
c.各支路三序电流、三相电流:
支路
I1
I2
I0
Ia
Ib
Ic
1-2
-0.0956+0.2260i
-0.0956+0.2260i
-0.0459+0.1085i
-0.2371+0.5605i
0.0497-0.1174i
0.0497-0.1174ii
1-3
0.5098-1.2052i
0.5098-1.2052i
0.5346-1.2639i
1.5542-3.6742i
0.0248-0.0587i
0.0248-0.0587i
2-3
0.6054-1.4311i
0.6054-1.4311i
0.5806-1.3724i
1.7913-4.2346i
-0.0248+0.0587i
-0.0248+0.0587i
1-4
-0.4142+0.9792i
-0.4142+0.9792i
-0.4887+1.1553i
-1.3172+3.1137i
-0.0745+0.1761i
-0.0745+0.1761i
2-5
-0.7010+1.6571i
-0.7010+1.6571i
-0.6265+1.4809i
-2.0284+4.7951i
0.0745-0.1761i
0.0745-0.1761i
发电机1
-0.8483+0.6409i
0.1309+1.0551i
0
-0.7174+1.6960i
0.0000-0.0000i
0.7174-1.6960i
发电机23
-1.4356+1.0846i
0.2215+1.7856i
0
-1.2141+2.8702i
-0.0000-0.0000i
1.2141-2.8702i
(3)节点3发生b、c两相短路故障
a.故障点三序电流、三相电流:
I1=0-4.9296iI2=0+4.9296iI0=0;Ia=0Ib=-8.6078-0.0000iIc=8.6078+0.0000i
b.各节点三序电压、三相电压:
节点
U1
U2
U0
Ua
Ub
Uc
1
0.7254
0.2746
0
1.0000
-0.5000-0.3903i
-0.5000+0.3903i
2
0.7676
0.2324
0
1.0000
-0.5000-0.4635i
-0.5000+0.4635i
3
0.5000
0.5000
0
1.0000
-0.5000
-0.5000
4
0.8169
0.1831
0
0.8660+0.3169i
0.0000-0.6338i
-0.8660+0.3169i
5
0.8451
0.1549
0
0.8660+0.3451i
0.0000-0.6901i
-0.8660+0.3451i
c.各支路三序电流、三相电流:
支路
I1
I2
I0
Ia
Ib
Ic
1-2
0+0.4225i
0-0.4225i
0
0
0.7319
-0.7319
1-3
0-2.2535i
0+2.2535i
0
0
-3.9032
3.9032
2-3
0-2.6761i
0+2.6761i
0
0
-4.6351
4.6351
1-4
0+1.8310i
0+-1.8310i
0
0
3.1714
3.1714
2-5
0+3.0986i
0-3.0986i
0
0
5.3669
-5.3669
发电机1
-0.9155+1.5857i
-0.9155-1.5857i
0
-1.8310
3.6620
-1.8310
发电机2、3
-1.5493+2.6835i
-1.5493-2.6835i
0
-3.0986
6.1972
-3.0986
(4)节点3发生b、c两相短路接地故障
a.故障点三序电流、三相电流:
I1=0-6.4036iI2=0+3.4556iI0=0+2.9480i;Ia=0Ib=-8.5383+4.4220iIc=8.5383+4.4220i
b.各节点三序电压、三相电压:
节点
U1
U2
U0
Ua
Ub
Uc
1
0.6432
0.1925
0.0678
0.9036
-0.3500-0.3903i
-0.3500+0.3903i
2
0.6981
0.1629
0.0436
0.9046
-0.3870-0.4635i
-0.3870+0.4635i
3
0.3505
0.3505
0.3505
1.0515
0
0
4
0.7622
0.1283
0
0.7712+0.3169i
0.0000-0.6338i
-0.7712+0.3169i
5
0.7987
0.1086
0
0.7858+0.3451i
0.0000-0.6901i
-0.7858+0.3451i
c.各支路三序电流、三相电流:
支路
I1
I2
I0
Ia
Ib
Ic
1-2
0+0.5489i
0-0.2962i
0-0.1214i
0+0.1304i
0.7319-0.2477i
-0.7319-0.2477i
1-3
0-2.9274i
0+1.5797i
0+1.4133i
0+0.0657i
-3.9032+2.0872i
3.9032+2.0872i
2-3
0-3.4762i
0+1.8759i
0+1.5347i
0-0.0657i
-4.6351+2.3349i
4.6351+2.3349i
1-4
0+2.3785i
0-1.2835i
0-1.2920i
0-0.1970i
3.1714-1.8394i
-3.1714-1.8394i
2-5
0+4.0251i
0-2.1721i
0-1.6561i
0+0.1970i
5.3669-2.5826i
-5.3669-2.5826i
发电机1
-1.1892+2.0598i
-0.6417-1.1115i
0
-1.8310+0.9483i
3.6620
-1.8310-0.9483i
发电机2、3
-2.0126+3.4858i
-1.0860-1.8811i
0
-3.0986+1.6048i
6.1972+0.0000i
-3.0986-1.6048i
3.静态稳定性计算过程流程图和计算结果
●过程流程图
●计算结果
Ke=0.100000,delta=91,P=1.345117
Ke=0.200000,delta=92,P=1.363000
Ke=0.300000,delta=93,P=1.380693
Ke=0.400000,delta=95,P=1.398409
Ke=0.500000,delta=96,P=1.415747
Ke=0.600000,delta=97,P=1.432842
Ke=0.700000,delta=98,P=1.449679
Ke=0.800000,delta=99,P=1.466244
Ke=0.900000,delta=100,P=1.482520
Ke=1.000000,delta=101,P=1.498487
Ke=1.100000,delta=101,P=1.513985
Ke=1.200000,delta=102,P=1.529380
Ke=1.300000,delta=103,P=1.544429
Ke=1.400000,delta=103,P=1.558878
Ke=1.500000,delta=104,P=1.573336
Ke=1.600000,delta=105,P=1.587402
Ke=1.700000,delta=105,P=1.600902
Ke=1.800000,delta=105,P=1.613924
Ke=1.900000,delta=102,P=1.621480
Ke=2.000000,delta=99,P=1.622734
Ke=2.100000,delta=97,P=1.623379
Ke=2.200000,delta=94,P=1.614349
Ke=2.300000,delta=92,P=1.607801
Ke=2.400000,delta=89,P=1.589402
Ke=2.500000,delta=87,P=1.576380
Ke=2.600000,delta=85,P=1.560855
Ke=2.700000,delta=83,P=1.542968
Ke=2.800000,delta=81,P=1.522859
Ke=2.900000,delta=80,P=1.514020
Ke=3.000000,delta=78,P=1.490598
Ke=3.100000,delta=76,P=1.465314
Ke=3.200000,delta=75,P=1.453440
Ke=3.300000,delta=73,P=1.425420
Ke=3.400000,delta=72,P=1.411962
Ke=3.500000,delta=70,P=1.381541
Ke=3.600000,delta=69,P=1.366704
Ke=3.700000,delta=68,P=1.351397
Ke=3.800000,delta=66,P=1.318171
Ke=3.900000,delta=65,P=1.301745
Ke=4.000000,delta=64,P=1.284942
Ke=4.100000,delta=63,P=1.267785
Ke=4.200000,delta=62,P=1.250299
Ke=4.300000,delta=61,P=1.232503
Ke=4.400000,delta=60,P=1.214420
Ke=4.500000,delta=59,P=1.196069
Ke=4.600000,delta=58,P=1.177469
Ke=4.700000,delta=57,P=1.158638
Ke=4.800000,delta=56,P=1.139594
Ke=4.900000,delta=55,P=1.120353
Ke=5.000000,delta=54,P=1.100930
Ke=5.100000,delta=53,P=1.081340
Ke=5.200000,delta=52,P=1.061599
Ke=5.300000,delta=51,P=1.041718
Ke=5.400000,delta=51,P=1.041792
Ke=5.500000,delta=50,P=1.021746
Ke=5.600000,delta=49,P=1.001589
Ke=5.600000,delta=49,P=1.001589
因此,Ke=2.1时,P最大,静态稳定性最好
4、暂态稳定性计算过程流程图和计算结果
●过程流程图
●计算结果
0.15s切除故障时的摇摆曲线0.25s切除故障时的摇摆曲线
0.15s切除故障时,系统为暂态稳定,最大切此时系统出现失稳现象
除时间大约为0.2s。
5、思考题
a.计算短路电流,书中给出的手算方法与计算机编程方法有何区别?
答:
手算短路电流时,要将用各序等值电抗表示的复杂网络简化为一个电抗值,并根据边界条件计算出三序网络的关系做出复合序网图,然后计算出正负零各序电流
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