燕山大学电力系统课程设计3说明书.doc

- 燕山大学课程设计说明书燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目： 电力系统潮流、短路计算 和暂态稳定分析（三） 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 燕山大学课程设计（论文）任务书课程名称： 电力系统分析院（系）：电气工程学院 指导教师：董杰 董海燕学 号学生姓名（专业）班级电力3 班设计题目电力系统潮流、短路计算和暂态稳定性分析（三）设计技术参数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Power World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 -5 10。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 ，中国电力出报社 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目 录第1章 设计说明 3 1.1 设计技术参数 3 1.2 设计要求 4第2章 设计原理及分析 5 2.1 设计原理 5 2.2 应用power world设计的原理图 5第3章 静态安全分析 7第4章 系统潮流分布及网络损耗 8 4.1 节点状态和支路参数 8 4.2 网络损耗 9第5章 短路分析及短路电流 10 5.1 单相接地 10 5.2 相间短路 11 5.3 三相对称 12 5.4 两相接地 13 5.5 不同短路类型对比分析 14第6章 暂态稳定性分析 14 6.1 系统接入故障后稳定性分析 14 6.2 临界切除故障时间 27 6.3 不稳定状态 32第7章 心得体会 36参考文献 38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（三）第1章 设计说明1.1设计技术参数SN/MVAXdH/sDG11500.259.3610G2800.175.243.8G31000.197.334.5导线型号r1(/km)x1(/km)b1*10-6(s/km)LGJ-700.450.442.58LGJ-1200.270.4232.6LGJ-1500.210.4162.74LGJ-6000.0520.4152.721.2 设计要求 1、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。2、运用Power World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。3、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4、计算容许误差为 -5 10。最后将最终结果列表在报告中第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。 在满足负荷要求下选择合适的位置进行两个负荷以及发电机的插入点。考虑能满足负荷以及线路尽量短的原则，通过对电路的静态安全分析来对插入点进行修正，以保证所在插入点位最优方案，并对传输功率小的电路用细导线传输，同时在某一条线路出现故障时，其他线路及负荷仍能正常工作。（7-2线路为LGJ-70 其余为LGJ-120）2.2应用power world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power world软件静态安全分析功能，插入事故：单个线路或变压器事故(共10个)后，开始运行，得到如下结果，见表1Contingency Records标签跳过已处理已求解越限最大支路越限%最低电压T_000011-000022C1NOYESYES0L_000022-000055C1NOYESYES10.826L_000022-000066C1NOYESYES20.85L_000022-000077C1NOYESYES0T_000033-000044C1NOYESYES0L_000055-000044C1NOYESYES0L_000066-000044C1NOYESYES0L_000044-000088C1NOYESYES0L_000077-000099C1NOYESYES0L_000099-000088C1NOYESYES0表1 静态安全分析结果由静态安全分析可知线路2-5为薄弱环节，当发生短路故障时，母线5的电压会降到最低电压以下，与没发生故障时相比电压偏差最大。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power world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3Bus Records编号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11101110059.674.2521100.9994109.934-0.518131100.98701108.571-1.3630541100.98553108.409-1.8918351100.96597106.257-3.0835561100.97298107.028-2.6340571101.0018110.198-0.4120381101.00542110.596-0.3715291101.04396114.8362.58503表3 节点状态Line Records 首端节点编号 末端节点编号回路状态是否变压器RXB极限A MVA121ClosedYes00.0150100251ClosedNo0.11150.17480.016100261ClosedNo0.08920.13980.013100271ClosedNo0.11150.10910.009100341ClosedYes00.030100541ClosedNo0.15590.24460.022100641ClosedNo0.06690.10490.009100481ClosedNo0.15590.24460.022100791ClosedNo0.1670.2620.024100981ClosedNo0.13370.20970.019100表3 支路参数4.2 网络损耗 计算后，得到网络损耗如表4Line Records 首端节点编号 末端节点编号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121ClosedYes60.8561100610.831251ClosedNo26.6226.710026.70.82-0.18261ClosedNo27.21.627.210027.20.68-0.12271ClosedNo-1.8-0.61.91001.90-0.91341ClosedYes30530.410030.40.220.04541ClosedNo-9.2-2.89.61009.60.15-1.79641ClosedNo-14-3.313.910013.90.14-0.66481ClosedNo-11-1.611.310011.40.21-1.79791ClosedNo-22-2.72210022.70.82-1.11981ClosedNo27.41.427.410027.40.95-0.44表4 网络损耗第5章 短路分析及短路电流5.1 单相接地节点1 单相接地短路首端 末端回路是否变压器相电流 A 首端节点相电流 B 首端节点相电流 C 首端节点相电流 A 末端节点相电流 B 末端节点相电流 C 末端节点121Yes1.414750.635180.458591.414750.635180.45859251No0.328720.26750.217260.327690.264510.22307261No0.565130.279270.222390.564080.277230.22607271No0.562170.02170.0510.561560.013090.0458341Yes0.834540.269020.266670.834540.269020.26667541No0.362670.075750.099130.359440.08060.08575641No0.616590.107560.143910.615030.109370.1381481No0.198050.094850.120740.194230.094550.11379791No0.612310.176380.221010.607440.178910.21099981No0.259160.23620.241390.262230.234590.24708线路1-2 单相接地短路 首端 末端回路是否变压器相电流 A 首端节点相电流 B 首端节点相电流 C 首端节点相电流 A 末端节点相电流 B 末端节点相电流 C 末端节点121Yes1.414750.635180.458591.414750.635180.45859251No0.328720.26750.217260.327690.264510.22307261No0.565130.279270.222390.564080.277230.22607271No0.562170.02170.0510.561560.013090.0458341Yes0.834540.269020.266670.834540.269020.26667541No0.362670.075750.099130.359440.08060.08575641No0.616590.107560.143910.615030.109370.1381481No0.198050.094850.120740.194230.094550.11379791No0.612310.176380.221010.607440.178910.21099981No0.259160.23620.241390.262230.234590.24708节点1 电压表格编号名称相电压 A相电压 B相电压 C相角 A相角 B相角 C1101.154740.959060-121.42128.88220.021221.156690.956638.8-121.88128.49330.288821.111150.8905-12.11-119.04124.07440.269011.113040.88538-15.26-119.44123.68550.116261.12250.89442-22.39-122.89125.51660.157281.120320.89349-18.8-121.81125.06770.145951.147660.93206-14.84-120.12127.19880.339981.120450.90106-10.58-117.4124.04990.412871.14180.93732-5.19-113.94125.53节点1 发电机编号 节点名称 节点相电流 A相电流 B相电流 C相角 A相角 B相角 C111.201170.635170.45859-60.22-109.86108.05330.834540.269020.26667-65.96-105.784.11990.852250.415090.45184-48.56-108.13104.985.2 相间短路节点1 相间短路 首端 末端回路是否变压器相电流 A 首端节点相电流 B 首端节点相电流 C 首端节点相电流 A 末端节点相电流 B 末端节点相电流 C 末端节点121Yes0.598161.165191.694110.598161.165191.69411251No0.266270.20170.44530.267510.205350.44289261No0.270640.429190.679070.271390.431290.67665271No0.020240.568390.556470.01890.570360.55343341Yes0.308140.886860.624650.308140.886860.62465541No0.100010.374840.300380.095860.37590.29264641No0.144330.635610.522860.142390.636010.5195481No0.115020.229540.155820.113310.231210.14463791No0.220240.664780.499710.217840.666210.48867981No0.261990.31510.151420.263210.315050.16128线路1-2 相间短路 首端 末端回路是否变压器相电流 A 首端节点相电流 B 首端节点相电流 C 首端节点相电流 A 末端节点相电流 B 末端节点相电流 C 末端节点121Yes0.598161.165191.694110.598161.165191.69411251No0.266270.20170.44530.267510.205350.44289261No0.270640.429190.679070.271390.431290.67665271No0.020240.568390.556470.01890.570360.55343341Yes0.308140.886860.624650.308140.886860.62465541No0.100010.374840.300380.095860.37590.29264641No0.144330.635610.522860.142390.636010.5195481No0.115020.229540.155820.113310.231210.14463791No0.220240.664780.499710.217840.666210.48867981No0.261990.31510.151420.263210.315050.16128节点1 电压表格编号名称相电压 A相电压 B相电压 C相角 A相角 B相角 C1110.499990.499990180180220.99940.491490.50867-0.51-178.24177.29330.987010.546030.51931-1.36-159.82155.94440.985530.544360.50474-1.89-162.61157.26550.965970.494710.48566-3.08-173.34166.99660.972980.507420.48959-2.63-170.25164.53771.00180.523390.50013-0.41-168.86167.48881.005420.572310.53577-0.37-156.37153.88991.043960.614160.573752.58-149.96153节点1 发电机编号 节点名称 节点相电流 A相电流 B相电流 C相角 A相角 B相角 C110.598161.299340.80923-4.08-157.5941.67330.308140.886860.62465-10.82-164.8327.66990.47980.98130.60788-0.85-151.8650.645.3 三相对称节点1 三相对称短路 首端 末端回路是否变压器相电流 A 首端节点相电流 B 首端节点相电流 C 首端节点相电流 A 末端节点相电流 B 末端节点相电流 C 末端节点121Yes1.642921.642921.642921.642921.642921.64292251No0.368350.368350.368350.367460.367460.36746261No0.637030.637030.637030.636160.636160.63616271No0.649370.649370.649370.64880.64880.6488341Yes0.867650.867650.867650.867650.867650.86765541No0.387930.387930.387930.385010.385010.38501641No0.666810.666810.666810.665450.665450.66545481No0.216570.216570.216570.212840.212840.21284791No0.667020.667020.667020.662770.662770.66277981No0.242070.242070.242070.24580.24580.2458线路1-2 三相对称短路 首端 末端回路是否变压器相电流 A 首端节点相电流 B 首端节点相电流 C 首端节点相电流 A 末端节点相电流 B 末端节点相电流 C 末端节点121Yes1.642921.642921.642921.642921.642921.64292251No0.368350.368350.368350.367460.367460.36746261No0.637030.637030.637030.636160.636160.63616271No0.649370.649370.649370.64880.64880.6488341Yes0.867650.867650.867650.867650.867650.86765541No0.387930.387930.387930.385010.385010.38501641No0.666810.666810.666810.665450.665450.66545481No0.216570.216570.216570.212840.212840.21284791No0.667020.667020.667020.662770.662770.66277981No0.242070.242070.242070.24580.24580.2458节点1 电压表格编号名称相电压 A相电压 B相电压 C相角 A相角 B相角 C11000000220.024640.024640.0246423.24-96.76143.24330.232020.232020.23202-5.47-125.47114.53440.208890.208890.20889-8.58-128.58111.42550.09680.09680.0968-6.23-126.23113.77660.126070.126070.12607-7.43-127.43112.57770.121850.121850.12185-6.88-126.88113.12880.269760.269760.26976-5.31-125.31114.69990.328090.328090.32809-2.06-122.06117.94节点1 发电机编号 节点名称 节点相电流 A相电流 B相电流 C相角 A相角 B相角 C111.201171.201171.20117-60.22179.7859.78330.867650.867650.86765-69.67170.3350.33990.900880.900880.90088-53.29-173.2966.715.4 两相接地节点1 两相接地短路 首端 末端回路是否变压器相电流 A 首端节点相电流 B 首端节点相电流 C 首端节点相电流 A 末端节点相电流 B 末端节点相电流 C 末端节点121Yes0.503121.256211.796450.503121.256211.79645251No0.217980.241040.440590.218920.240430.43939261No0.233940.48420.709330.234350.483580.70816271No0.036780.574520.647860.026880.574140.64712341Yes0.191120.900790.809810.191120.900790.80981541No0.065080.383970.370730.057280.381910.36681641No0.090570.649790.641150.086550.648810.6393481No0.099330.221920.196580.092970.219690.19139791No0.169530.658130.63060.162720.65490.62497981No0.211030.290530.212530.214230.293120.21675线路1-2 两相接地短路 首端 末端回路是否变压器相电流 A 首端节点相电流 B 首端节点相电流 C 首端节点相电流 A 末端节点相电流 B 末端节点相电流 C 末端节点121Yes1.642921.642921.642921.642921.642921.64292251No0.368350.368350.368350.367460.367460.36746261No0.637030.637030.637030.636160.636160.63616271No0.649370.649370.649370.64880.64880.6488341Yes0.867650.867650.867650.867650.867650.86765541No0.387930.387930.387930.385010.385010.38501641No0.666810.666810.666810.665450.665450.66545481No0.216570.216570.216570.212840.212840.21284791No0.667020.667020.667020.662770.662770.66277981No0.242070.242070.242070.24580.24580.2458节点1 电压表格编号名称相电压 A相电压 B相电压 C相角 A相角 B相角 C111.10733005.0400221.10760.018840.026954.65-92.35130.81331.026260.231670.286425-139.83118.97441.025120.212790.263994.69-144.82117.02551.052960.079240.128453.24-143.9110.91661.046130.115960.163693.73-144.74113.96771.080790.116390.148775.39-139.83115.34881.029910.277560.330815.96-139.52120.49991.049920.348940.392428.41-134.92125.16节点1 发电机编号 节点名称 节点相电流 A相电流 B相电流 C相角 A相角 B相角 C110.503121.201171.201176.91179.7859.78330.191120.900790.80981-6.68173.4150.57990.373390.942560.82227-1.75-169.1466.715.5不同短路类型对比分析 1、单相接地：取A相为特殊相，故障线路相电压为零，相角为零2、相间短路：B、C相直接短路，B相电压等于C相电压3、三相对称：三相相电压相等，故障线路电压为零4、两相接地：B、C相直接短路再接地，B相电压等于C相电压且均为零，相角为零由表可知，软件计算结果与理论值相符。第6章 暂态稳定性分析6.1系统接入故障后稳定性分析暂态稳定性是指电力系统受到大干扰后，各同步电机保持同步运行并过渡到新的或回复到原来稳态运行方式的能力。在0.5000s插入故障，在系统稳定时刻进行稳定性分析，选取t=0.8000s时刻，用power world软件进行暂态稳定计算，得到如下曲线：节点1 100MW发电机角度与时间关系曲线功率与时间关系曲线转速与时间关系曲线转速与角度关系曲线节点3 30MW发电机角度与时间关系曲线功率与时间关系曲线转速与角度关系曲线转速与时间的关系曲线节点9 50MW发电机角度与时间关系曲线功率与时间关系曲线转速与角度关系曲线转速与时间关系曲线6.2临界切除故障时间在0.5000秒插入事故，临界故障切除时间为：0.8800秒节点1 100MW