电力系统课设任务书4.docx
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电力系统课设任务书4
燕山大学
课程设计说明书
题目:
电力系统潮流、短路计算和暂态
稳定性分析(四)
学院(系):
电气工程学院
年级专业:
10级电力3班
学号:
学生姓名:
指导教师:
董杰董海燕
教师职称:
讲师讲师
电气工程学院《课程设计》任务书
课程名称:
《电力系统分析》
基层教学单位:
电力工程系指导教师:
学号
学生姓名
(专业)班级
10级电力3班
设计题目
电力系统潮流、短路计算和暂态稳定性分析(四)
设
计
技
术
参
数
某地区各发电厂和负荷点的地理位置如图所示。
输电系统电压等级为220kV,负荷额定功率标示如图。
节点2-4距离为380km,2-6为230km,2-8为215km,2-9为180km,2-10为160km,4-6为350km,4-8为300km,4-9为220km,4-10为390km,6-8为330km,6-9为150km,6-10为130km,8-9为21km,8-10为320km,9-10为180km。
可选导线型号和单位长度导线参数如表所示。
变压器电抗为标么值,基准功率为100MW。
设
计
要
求
设计的供电网络应保证当系统中任一条线路发生故障时,各负荷均不断电。
运用PowerWorld软件计算出系统潮流分布和各母线短路时不同短路类型情况下的短路电流,并进行暂态稳定性分析。
计算容许误差为10-5。
最后将最终结果列表在报告中。
参
考
资
料
夏道止,《电力系统分析》,中国电力出版社,2004年
陈珩,《电力系统稳态分析》,中国电力出版社,1995年
李光琦,《电力系统暂态分析》,中国电力出版社,1995年
周次
第一周
应
完
成
内
容
设计系统的接线形式,选择线路参数。
对设计的电网结构进行静态安全分析,判断系统运行的薄弱环节。
计算系统潮流分布,分析网络损耗。
计算某一母线和线路不同短路类型情况下的短路电流,对比分析不同类型短路情况下对母线电压、线路电流和发电机的影响。
进行暂态稳定性分析,确定系统在较严重事故情况下的临界切除故障时间,撰写课程设计报告、答辩。
指导教
师签字
基层教学单位主任签字
说明:
任务书要求装订到课程设计报告前面。
电气工程学院教务科
发电机参数:
G1:
SN=1000MVA,
,H=8.24s,D=5.8
G2:
SN=300MVA,
,H=5.36s,D=4.8
G3:
SN=300MVA,
,H=6.33s,D=4.3
G4:
SN=150MVA,
,H=4.33s,D=3.5
表:
可选导线参数
导线型号
r1(Ω/km)
x1(Ω/km)
b1×10-6(S/km)
LGJ-70
0.450
0.440
2.58
LGJ-120
0.270
0.423
2.60
LGJ-150
0.210
0.416
2.74
LGJQ-600
0.052
0.415
2.72
目录
第1章设计说明…………………………………………………………………………1
1.1设计技术参数……………………………………………………………………1
1.2设计要求…………………………………………………………………………2
第2章设计原理及分析…………………………………………………………………2
2.1设计原理…………………………………………………………………………2
2.2应用powerworld设计的原理图………………………………………………2
第3章静态安全分析…………………………………………………………………3
第4章系统潮流分布及网络损耗………………………………………………………3
4.1节点状态和支路参数……………………………………………………………3
4.2网络损耗…………………………………………………………………………5
第5章短路分析及短路电流……………………………………………………………5
5.1节点
5.1.1单相接地………………………………………………………………………6
5.1.2相间短路………………………………………………………………………6
5.1.3三相对称………………………………………………………………………6
5.1.4两相接地………………………………………………………………………7
5.2线路
5.2.1单相接地………………………………………………………………………7
5.2.2相间短路………………………………………………………………………8
5.2.3三相对称………………………………………………………………………8
5.2.4两相接地………………………………………………………………………9
5.3不同短路类型对比分析…………………………………………………………9
第6章暂态稳定性分析…………………………………………………………………9
6.1系统接入故障后稳定性分析……………………………………………………9
6.2临界切除故障时间………………………………………………………………15
第7章心得体会…………………………………………………………………………17
参考文献……………………………………………………………………………………17
附:
燕山大学课程设计评审意见表
设计题目:
电力系统潮流、短路计算和暂态稳定性分析
(一)
第1章设计说明
1.1设计技术参数
1、输电系统电压等级为220kV,负荷额定功率标示如图。
2、发电机参数:
G1:
SN=1000MVA,
,H=8.24s,D=5.8
G2:
SN=300MVA,
,H=5.36s,D=4.8
G3:
SN=300MVA,
,H=6.33s,D=4.3
G4:
SN=150MVA,
,H=4.33s,D=3.5
3、线路参数:
节点2-4距离为380km,2-6为230km,2-8为215km,2-9为180km,2-10为160km,4-6为350km,4-8为300km,4-9为220km,4-10为390km,6-8为330km,6-9为150km,6-10为130km,8-9为21km,8-10为320km,9-10为180km。
选用导线型号为LGJ-150,参数:
r1=0.210x1=0.416b1=2.74
4、基准功率为100MW,基准电压为220kV。
1.2设计要求
设计的供电网络应保证当系统中任一条线路发生故障时,各负荷均不断电。
运用PowerWorld软件计算出系统潮流分布和各母线短路时不同短路类型情况下的短路电流,并进行暂态稳定性分析。
计算容许误差为10-5。
最后将最终结果列表在报告中。
2、运用PowerWorld软件计算出系统潮流分布和各母线短路时不同短路类型情况下的短路电流,并进行暂态稳定性分析。
第2章设计原理及分析
2.1设计原理
根据设计要求,需保证任意一条线路出现故障时,每个负荷均不断电,因此必须保证每个节点处同时至少连接两条线路,设计采用环网结构,根据各负荷的功率分布,让发电机自动调整对负荷提供有功和无功功率。
其中,有一个发电机处于平衡节点,对整个电网的功率进行平衡。
由于发电机的输出电压相对系统而言很小,所以要经过升压变压器连入原系统,使系统运行并分析实例信息数据,如果电压不够稳定或不能对负载供电,则对设计网络再进行修改,先考虑线路连接情况,再看导线选择是否合理,直到运行时平衡系统功率并保证另外两发电机输出额定功率。
这时,可以进行短路计算和暂态稳定性分析。
2.2应用powerworld软件设计的原理图
第3章静态安全分析
安全分析,是用预想事故的分析方法来预知系统是否存在安全隐患,以便及早采取相应的措施防止系统发生大的事故。
静态安全分析可判断发生预想事故后系统是否会过负荷或电压越限。
运用powerworld软件静态安全分析功能,插入事故:
单个线路或变压器事故后,开始运行,得到如下结果,见表1
表1静态安全分析
标签
跳过
已处理
已求解
电气岛负荷
电气岛发电机有功
自动绘制QV曲线?
越限
最大支路越限%
最低电压
L_000044-000022C1
NO
YES
YES
NO
1
0.893
L_000022-000066C1
NO
YES
YES
NO
0
L_000066-000022C2
NO
YES
YES
NO
0
L_000022-000088C1
NO
YES
YES
NO
0
L_000022-000088C2
NO
YES
YES
NO
0
L_000022-000099C1
NO
YES
YES
NO
0
L_000022-000099C2
NO
YES
YES
NO
0
L_000066-000044C1
NO
YES
YES
NO
0
L_000044-000088C1
NO
YES
YES
NO
0
L_000066-0001010C1
NO
YES
YES
NO
0
L_000066-0001010C2
NO
YES
YES
NO
0
L_000099-000022C1
NO
YES
YES
NO
1
0.846
L_000099-000022C2
NO
YES
YES
NO
1
0.846
L_0001010-000066C1
NO
YES
YES
NO
0
L_0001010-000066C2
NO
YES
YES
NO
0
L_0001010-000066C3
NO
YES
YES
NO
0
第4章系统潮流分布及网络损耗
4.1节点状态和支路参数
运用powerworld软件运行实例,查看实例信息等到如下表的节点状态和支路参数,见表2,表3
表2节点状态
名称
区域名称
基准电压
标幺电压
实际电压
相角(度)
有功负荷
无功负荷
发电机有功
发电机无功
1
1
13.8
1
13.8
-18.06
489.36
54.49
2
1
220
0.97125
213.674
-37.37
300
50
3
1
10.5
1
10.5
-26.67
240
54.43
4
1
220
0.93078
204.771
-43.19
300
70
5
1
10.5
1
10.5
-34.5
220
40.47
6
1
220
0.98495
216.688
-41.81
160
30
7
1
10.5
1
10.5
-38.21
90
42.43
8
1
220
0.97868
215.309
-41.01
120
40
9
1
220
0.92949
204.487
-40.21
50
15
10
1
220
0.97937
215.462
-44.01
100
25
表3支路参数
首端节点名称
末端节点名称
回路
状态
是否变压器
R
X
B
极限AMVA
1
2
1
Closed
Yes
0
0.0625
0
0
4
2
1
Closed
No
0.03864
0.31718
0.5072
100
2
6
1
Closed
No
0.0978
0.19621
0.3066
100
6
2
2
Closed
No
0.0978
0.19621
0.3066
100
2
8
1
Closed
No
0.09165
0.18359
0.2864
100
2
8
2
Closed
No
0.09165
0.18359
0.2864
100
9
2
1
Closed
No
0.16531
0.16368
0.2255
100
9
2
2
Closed
No
0.16531
0.16368
0.2255
100
3
4
1
Closed
Yes
0
0.105
0
500
6
4
1
Closed
No
0.14486
0.29562
0.4696
100
4
8
1
Closed
No
0.12575
0.25457
0.4013
100
5
6
1
Closed
Yes
0
0.057
0
500
10
6
1
Closed
No
0.01388
0.11112
0.1714
100
10
6
2
Closed
No
0.01388
0.11112
0.1714
100
10
6
3
Closed
No
0.01388
0.11112
0.1714
100
7
8
1
Closed
Yes
0
0.053
0
500
4.2网络损耗
计算后,得到网络损耗如表4
表4网络损耗
首端节点名称
末端节点名称
回路
状态
是否变压器
有功首端节点
无功首端节点
视在功率首端节点
视在功率极限
%视在功率极限(最大值)
有功损耗
无功损耗
1
2
1
Closed
Yes
489.4
54.5
492.4
0
0
0
167.06
2
6
1
Closed
No
28.2
-33.8
44
100
44
1.28
-26.91
2
8
2
Closed
No
25.1
-28.9
38.3
100
38.3
0.92
-25.53
2
8
1
Closed
No
25.1
-28.9
38.3
100
38.3
0.92
-25.53
3
4
1
Closed
Yes
240
54.4
246.1
500
49.2
0
70.11
4
2
1
Closed
No
-29.7
-28.8
41.3
100
41.3
0.5
-42.49
4
8
1
Closed
No
-17.7
-25.8
31.3
100
31.3
0.72
-35.46
5
6
1
Closed
Yes
220
40.5
223.7
500
44.7
0
28.52
6
4
1
Closed
No
13.3
-11.1
17.3
100
33.5
0.73
-42.18
6
2
2
Closed
No
-26.9
6.9
27.8
100
44
1.28
-26.91
7
8
1
Closed
Yes
90
42.4
99.5
500
19.9
0
5.25
9
2
1
Closed
No
-25
-7.5
26.1
100
28.8
1.27
-19.18
9
2
2
Closed
No
-25
-7.5
26.1
100
28.8
1.27
-19.18
10
6
3
Closed
No
-33.3
-8.3
34.3
100
34.3
0.16
-15.25
10
6
2
Closed
No
-33.3
-8.3
34.3
100
34.3
0.16
-15.25
10
6
1
Closed
No
-33.3
-8.3
34.3
100
34.3
0.16
-15.25
第5章短路分析
5.1节点短路故障分析
5.1.1单相接地
节点1接地
编号
名称
相电压A
相电压B
相电压C
相角A
相角B
相角C
3
3
0.26257
1.64472
1.4258
-59.16
-166.54
125.21
1
1
0
1.67883
1.61374
0
-164.51
132.05
4
4
0.41952
1.70535
1.23813
-107.75
-176.9
118.96
7
7
0.3923
1.71514
1.31005
-89.7
-172.88
118.77
8
8
0.41307
1.74632
1.29051
-102.11
-175.02
119.09
5
5
0.28392
1.75837
1.43503
-94.43
-173.05
122.18
2
2
0.31486
1.79246
1.41233
-116.68
-175.21
122.8
9
9
0.3285
1.79456
1.41518
-134.04
-178.96
122.24
6
6
0.39147
1.82827
1.37871
-114.16
-177.57
119.99
10
10
0.42697
1.85448
1.36777
-119.33
-179.05
119.6
5.1.2相间短路
节点1相间
编号
名称
相电压A
相电压B
相电压C
相角A
相角B
相角C
9
9
0.92951
0.45038
0.55862
-40.21
165.45
119.36
2
2
0.97127
0.47061
0.58372
-37.37
168.28
122.19
4
4
0.93079
0.49894
0.7325
-43.19
-171.73
104.61
1
1
1.00003
0.49997
0.49997
-18.06
161.93
161.93
10
10
0.97939
0.51272
0.70746
-44.01
-179.94
105.71
6
6
0.98496
0.51564
0.71148
-41.81
-177.74
107.91
8
8
0.97869
0.52277
0.6569
-41
177.6
109.21
5
5
1.00002
0.52918
0.7925
-34.5
-162.53
113.76
7
7
1.00002
0.54787
0.70837
-38.21
-174.98
109.8
3
3
1.00002
0.5877
0.92014
-26.67
-141.78
117.99
5.1.3三相对称
三相对称
编号
名称
相电压A
相电压B
相电压C
相角A
相角B
相角C
1
1
0
0
0
0
0
0
9
9
0.23518
0.23518
0.23518
-23.45
-143.45
96.55
2
2
0.24574
0.24574
0.24574
-20.61
-140.61
99.39
8
8
0.3881
0.3881
0.3881
-27.09
-147.09
92.91
10
10
0.435
0.435
0.435
-25.23
-145.23
94.77
6
6
0.43747
0.43747
0.43747
-23.03
-143.03
96.97
7
7
0.44869
0.44869
0.44869
-23.18
-143.18
96.82
4
4
0.48467
0.48467
0.48467
-21.59
-141.59
98.41
5
5
0.52162
0.52162
0.52162
-11.85
-131.85
108.15
3
3
0.67926
0.67926
0.67926
-1.46
-121.46
118.54
5.1.4两相接地
两相接地
编号
名称
相电压A
相电压B
相电压C
相角A
相角B
相角C
1
1
1.47409
0
0
-17.4
0
0
2
2
1.43173
0.06048
0.37388
-30.31
-81.65
64.9
9
9
1.41325
0.08662
0.36659
-32.74
-57.04
55.2
8
8
1.38146
0.13679
0.5426
-32.58
-133.76
67.06
10
10
1.4383
0.16438
0.59377
-34.85
-103.07
61.42
6
6
1.43727
0.18196
0.57753
-33.48
-106.05
64.77
4
4
1.33022
0.20745
0.63211
-34.01
-110.22
67.96
7
7
1.38824
0.21422
0.57644
-31.01
-130.67
73.23
5
5
1.44239
0.31195
0.59152
-28.82
-102.01
78.24
3
3
1.40461
0.4836
0.69773
-23.04
-97.67
92.84
5.2线路短路故障
5.2.1
26单相接地
编号
名称
相电压A
相电压B
相电压C
相角A
相角B
相角C
1
1
0.33081
1.51701
1.76188
54.42
-173.35
123.39
3
3
0.24177
1.51755
1.58437
2.34
-174.58
117.57
7
7
0.18594
1.61559
1.49378
-53.33
178.93
111.35
4
4
0.15022
1.61669
1.43
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