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： 6 6姓名：玉豪鸣华南理工大学电力学院2015-01-050、课程设计题目A3：电力系统运行方式分析和计算：指导教师：一、一个220kV分网结构和参数如下：变电站变电站#3 #5500kV站（#1）的220kV母线视为无穷大母线，电压恒定在230kV。

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 = 0.0116 µF/km；零序参数： r0 = 0.204Ω/km, x= 0.968Ω/km, C= 0.0078 µF/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MVAXd Xd’Xq Td0’TJ=2H a i,2t/(MW2h)a i,1t/(MWh)a i,t/hPmax(MW)Pmin(MW)1 300 10.5 0.85350 1.8 0.181.2 8 7 0.000040.298 10.22 300 1201 300 10.5 0.85350 1.8 0.181.2 8 7 0.000030.305 10.32 300 1201 250 10.5 0.85300 2.1 0.2 1.5 7 6 0.000030.321 9.38 250 100升压变参数均为Vs%=10.5%，变比10.5kV/242kV。

不计阻和空载损耗。

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=40 TA=0.1 TA1=0.1 KF=0.05 TF=0.7 VRmax=3.7 VRmin=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/M WP /t h400600795三、 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/km x = 0.308Ω/km C = 0.0116 µF/km；零序参数： r0 = 0.204Ω/km x= 0.968Ω/km C= 0.0078 µF/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=0.5rl X=0.5xl 0.5B=ωcl正序参数：线路L12 L23 L24 L36 L45 L6G L5GR/Ω0.81 0.54 0.297 0.243 0.297 0.432 0.675X/Ω4.62 3.08 1.694 1.386 1.694 2.464 3.850.5 B/Ω0.00010930.000072890.000040090.000032800.000040090.000058310.00009111零序参数：线路L12 L23 L24 L36 L45 L6G L5GR/Ω3.06 2.04 1.122 0.918 1.122 1.632 2.55X/Ω14.52 9.68 5.324 4.356 5.324 7.744 12.10.5 B/Ω0.000073510.000049010.000026950.000022050.000026950.000039210.000061262.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 0.0015310.001021 0.000561 0.000459 0.000561 0.000817 0.001276 X 0.0087330.005822 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 0.0057840.003856 0.002121 0.001735 0.002121 0.003085 0.004820 X 0.0274480.018299 0.010064 0.008234 0.010064 0.014639 0.022873 0.5B 0.0388869 0.02592630.01425660.01166450.01425660.02074210.03240651.4 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P G1=P G2=300×83.7%=251.1MW ，P G3=250×83.7%=209.25MW Q G1=Q G2==155.617803 MVarQ G3= =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：22*X N B N BV S S V X =⨯⨯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：22%*100S N BN BV V ST S VX=⨯⨯；*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：#10 PV 1.05 2.5 1.549361 2.0925 1.2968152、潮流计算的Matlab编程及PowerWorld仿真2.1牛顿拉夫逊法Matlab计算程序牛顿拉夫逊法是计算潮流时常见的方法，该方法具有广泛的应用。

该方法是牛顿在17世纪提出的一种在实数域和复数域上近似求解方程的方法。

多数方程不存在求根公式，因此求精确根非常困难，甚至不可能，从而寻找方程的近似根就显得特别重要。

方法使用函数f(x)的泰勒级数的前面几项来寻找方程f(x) = 0的根。

牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大优点是在方程f(x) = 0的单根附近具有平方收敛，而且该法还可以用来求方程的重根、复根。

相应程序详见附件1.2.1.1 满发满载运行方式下计算在这种运行方式下，三台机组全部开启，各自保留10%作为功率裕度，重用负荷占发电量7%，负荷为最大负荷。

此方式下，节点1为平衡节点，节点2、3、4、5、6、7为PQ节点，节点8、9、10为PV节点。

经过Matlab的运算，我们得到如下结果：2.1.2 满发轻载运行方式下计算经Matlab运算，我们得到：2.2 PowerWorld仿真电路图2.2.1 满发满载方式运行下电力系统的潮流计算满发满载方式运行下，发电厂三台机组均满载，取发电机容量10%为裕量，并保留出力的7%作厂用电，即发出功率为总容量的83.7%，负荷采用最大负荷计算。

满发满载电路图：编辑模式下，#1为平衡节点，电压恒定为1.05V。

为了反映这一特性，#1N应接一台容量无穷大的发电机。

具体参数设置如图3所示（机组出力暂不确定，可填为100MW。

）接在平衡节点处的发电机参数设置#7为PV节点，P=711.45MW，V=1.05VN，正常运行时各机组发出的有功功率P1=P2 =251.1MW，P3=209.25MW。