电力系统分析课程设计——电力系统潮流计算

信息工程学院课程设计报告书

题目: 电力系统潮流计算

专业：电气工程及其自动化

班级：0310406

学号：031040635

学生姓名：陈代才

指导教师：钟建伟

2013年 4 月15 日

信息工程学院课程设计任务书

2013年4月15日

目录

1 任务提出与方案论证 (2)

2 总体设计 (3)

2.1潮流计算等值电路 (3)

2.2建立电力系统模型 (3)

2.3模型的调试与运行 (3)

3 详细设计 (4)

3.1 计算前提 (4)

3.2手工计算 (7)

4设计图及源程序 (11)

4.1MA TLAB仿真 (11)

4.2潮流计算源程序 (11)

5 总结 (19)

参考文献 (20)

1 任务提出与方案论证

潮流计算是在给定电力系统网络结构、参数和决定系统运行状态的边界条件的情况下确定系统稳态运行状态的一种基本方法,是电力系统规划和运营中不可缺少的一个重要组成部分。可以说,它是电力系统分析中最基本、最重要的计算,是系统安全、经济分析和实时控制与调度的基础。常规潮流计算的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。在电力系统运行方式和规划方案的研究中，都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。同时，为了实时监控电力系统的运行状态，也需要进行大量而快速的潮流计算。因此，潮流计算是电力系统中应用最广泛、最基本和最重要的一种电气运算。在系统规划设计和安排系统的运行方式时，采用离线潮流计算；在电力系统运行状态的实时监控中，则采用在线潮流计算。是电力系统研究人员长期研究的一个课题。它既是对电力系统规划设计和运行方式的合理性、可靠性及经济性进行定量分析的依据，又是电力系统静态和暂态稳定计算的基础。

潮流计算经历了一个由手工到应用数字电子计算机的发展过程，现在的潮流算法都以计算机的应用为前提用计算机进行潮流计算主要步骤在于编制计算机程序，这是一项非常复杂的工作。对系统进行潮流分析，本文利用MATLAB中的SimpowerSystems工具箱设计电力系统，在simulink 环境下，不仅可以仿真系统的动态过程，还可以对系统进行稳态潮流分析。

2 总体设计

SimpowerSystems 使用Simulink 环境，可以将该系统中的发电机、变压器，线路等模型联结起来，形成电力系统仿真模拟图。在加人测量模块，并对各元件的参数进行设置后，用measurement 和sink 中的仪器可以观察各元件的电压、电流、功率的大小。

2.1潮流计算等值电路

MW 154⨯⎪⎩⎪⎨⎧====8

.0cos 073.016.0136.00

2"N d x x x ϕ⎪⎩⎪⎨⎧====8

.0cos 075.0161.0136.00

2"N d

x x x ϕMW

123⨯⎪⎩⎪⎨⎧====85

.0cos 054.0154.0128.00

2"N d x x x ϕ⎪⎩⎪⎨⎧====8

.0cos 0591.0157.0128.00

2"N d x x x ϕkV

kV

kV

MWVA d 1011,⨯d YN 11,YN 2,⨯

2.2建立电力系统模型

在Simulink 中按照电力系统原型选择元件进行建模。所建立的模型和建立的方法在详细设计中详述。

在电力系统模型的建立工程中主要涉及到的是：元器件的选择及其参数的设置；发电机选型；变压器选择；线路的选择；负荷模型的选择；母线选择。

2.3模型的调试与运行

建立系统模型，并设置好参数以后，就可以在Simulink 环境下进行仿真运行。运行的具体结果和分析也在详细设计中详述。

3 详细设计

3.1 计算前提

首先是发电机的参数计算，先对5个发电厂简化为5台发电机来计算。 发电机G1：

MVar

Q MW

P 45)8.0tan(arccos 606015411=⨯==⨯=

发电机G2：

MVar

Q MW

P 156)85.0tan(arccos 25225263422=⨯==⨯=

发电机G3：

333123636tan(arccos0.8)27P MW

Q MVar

=⨯==⨯=

发电机G4：

441505050tan(arccos0.85)31P MW

Q MVar

=⨯==⨯=

发电机G5：

552255050tan(arccos0.8)37.5P MW

Q MVar

=⨯==⨯=

其次是变电站的参数计算，我们还是对7个变电站简化为7台变压器来计算。

变压器T1：

MVA j S I j

p S S V V X S V p R N N N s T N N s T )0800.00157.0(100

%

406.791010

161105.1010%450.310)1016(110731000013

2

213

23232

2

1+=⨯+∆=∆Ω=⨯⨯⨯=⨯⨯=Ω=⨯⨯⨯=⨯⨯∆= 变压器T2：（双并联）

MVA j S I j

p S S V V X S V p R N N N s T N N s T )2000.00372.0()100

%

(27625.311010

201105.102110%21346.110)

1020(1108921102100023222

32

323

22

2+=⨯+∆⨯=∆Ω=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=Ω=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯∆⨯= 变压器T3：（四并联）

2

23

33232

223

300301112111010100.09244(6310)

%1110.51101010 5.042446310

%

4()(0.17600.8820)100

s N T N s N T N N p V R S V V X S I S p j

S j MVA ∆⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯=Ω⨯⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯=Ω⨯∆=⨯∆+⨯=+ 变压器T4：（双并联）

MVA j S S X X R R T T T T )1600.00314.0(27030.392

1

7250.121

01041414+=∆=∆Ω==Ω==

变压器T5：

MVA j S S X X R R T T T T )2205.00440.0(4

1

168.2043680.0403053535+=∆=

∆Ω==Ω==

变压器T6：（两个三绕组变压器并联）

Ω=⨯⨯⨯⨯===---386.010)

1010(35632132

323

62616T T T R R R 75

.6%]%%[21

%25

.0%]%%[21

%75.10%]%%[21

%)21()32()31(3)31()32()21(2)32()31()21(1=-+⨯=-=-+⨯==-+⨯=

---------s s s s s s s s s s s s V V V V V V V V V V V V