电力系统之五节点潮流计算

电力系统之五节点潮流计算————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：辽宁工程技术大学电力系统分析综合训练一题目5节点电力网络潮流计算指导教师院（系、部）电气与控制工程学院专业班级智能电网信息工程学号1305080116姓名日期2016/05/04智能电网系综合训练评分模板综合设计成绩评定表学期2015/2016第2学期姓名专业班级课程名称电力系统分析设计题目5节点电力网络潮流计算成绩评分项目合格评定不合格评定设计表现1.独立工作能力独立完成设计不能独立完成设计2.上交设计时间按时迟交设计3.设计内容设计思路清晰，结构良好，设计参数选择正确，条理清楚，内容完整，结果正确设计思路不清晰，结构方案不合理，关键设计参数选择有错误，调理清楚，内容不完整，有明显错误4.设计书写、字体、排版、整洁、有条理，排版很好不规范、不整洁、无条理，排版有问题很大5.封面、目录、参考文献完整不完整图纸6.绘图效果满足要求很差7.布局合理布局混乱8.绘图工程标准符合标准不符合标准答辩9.回答问题回答基本正确或正确回答不正确总评定评定说明：（1）不合格标准1）设计说明书不合格否决制，即3、4两项达不到要求，不予合格；2）9项评分标准中，有6项达不到要求，不予合格。（2）合格标准除设计说明书的3、4、5项必须满足要求外，其余6项，至少有4项满足要求，给予合格。（3）请在评定栏里打“√”评定，若全部满足要求，不必分项评定，只需在总评定中打“√”即可，最后给出最终成绩，并签字。最终成绩：评定教师签字：电网13-1班数据（mile）序号姓名线路1线路2线路312001005021801254531502501004250801305225100706200801507150150120812015080912517540101001506011110200501212018055131401608014苏小平100200501512518045162501501001780250130181002257019802001502015015012021150120802217512540231501006024200110502518012055说明：1.线路1为双回线路，双回线路参数完全相同，其余线路为单回线路；2.变压器T2为两台并联，并联运行的变压器参数相同，其他变压器为单台运行。目录1本次综合训练目的：12PowerWorld软件简介：13单线图：34手工计算导纳矩阵，并与软件计算结果比较：55单步运行牛-拉法潮流计算，给出前3步计算结果：66在保证每条线路和变压器不过载的情况下，确定节点3上发电机的允许出力范围：97在节点2上添加200Mvar并联电容器组，观察节点2电压变化和线路损耗：108静态安全分析：对“单个线路”和“单个变压器”进行N-1校验分析。119结论：121本次综合训练目的：通过对多节点电网的潮流计算，巩固和运用前面所学到的潮流计算基础理论知识，掌握电力系统潮流计算机计算的一般原则和方法，掌握潮流计算软件的使用方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。2PowerWorld软件简介：PowerWorldSimulator是一款电力系统仿真软件。核心是：全面、强大的潮流计算程序，可有效计算100000个节点的电力网络。工具栏上的两种模式：编辑模式（建立、修改实例和单线图）。运行模式（对实例进行各种仿真计算）。在编辑模式的绘图功能区中可以建立单线图，并设置修改单线图中各元件的参数。PowerWorld的功能有基本的潮流计算、短路计算、静态安全分析、灵敏度分析、分布因子计算、分时段仿真、最优潮流、计及安全约束的最优潮流，暂态稳定计算。潮流计算方法简介：电力系统潮流计算时研究电力系统稳定运行情况的一种基本电气计算。他的任务是根据给定的运行条件和网络结构确定整个系统的运行状态，如母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。牛顿——拉夫逊潮流算法简介：采用直角坐标将上述表达式代入的右端，展开并分出实部和虚部，便得PQ节点的有功功率和无功功率都是给定的，第i个节点的有功功率设为和假定系统中的第1，2，...，m节点为PQ节点，对其中每一个节点可列方程PU节点的有功功率和节点电压幅值是给定的。假定系统中的第m+1,m+2,...，n-1号节点为PU节点，则对其中每一个节点可以列写方程第n号节点为平衡节点，其电压是给定的，故不参加迭代。快速分解法（PQ分解法）简介:基本思想是根据电力系统实际运行的特点：通常网络上的电抗远大于电阻值，则系统母线电压幅值的微小变化对母线有功功率的改变影响较小。同样，母线电压相角的少许改变也不会引起母线无功功率的明显变化,因此，节点功率方程在极坐标形式下表示时，他的修正方程可简化为这就把2（n-1）阶的线性方程组变成了两个（n-1）阶的线性方程组,将PQ分开来进行迭代计算因而大大减少了计算工作量3单线图：潮流计算结果（分别采用牛-拉法和PQ分解法）：节点电压的幅值和相位如表：算法类别迭代次数节点名称电压幅值电压相位（度）牛拉法3115.0000.005340.410-4.144344.247-3.622318.575-16.35315.000-2.30PQ分解法4115.0000.005340.411-4.144344.247-3.622318.576-16.35315.000-2.30线路有功、无功潮流如表：算法类别迭代次数首端节点名称末端节点名称有功损耗无功损耗牛拉法3151.9926.47540.07-42.51528.089.38424.54-108.55424.54-108.55430.405.30430.405.30PQ分解法4151.9926.47540.07-42.51528.079.37424.54-108.56424.54-108.56430.405.30430.405.30发电机输出功率如表：算法类别迭代次数发电机节点名称有功功率无功功率牛拉法31360.0052.383540.0054.43PQ分解法41360.0152.383540.0054.424手工计算导纳矩阵，并与软件计算结果比较：手工计算结果如下表：节点编号节点1节点2节点3节点4节点513.73-j49.72-3.73+j49.720002-3.73+j49.729.54-j109.15-4.038+j39.59-1.786+j19.84030-4.038+j39.5920.74-j258.31-1.786+j19.84-14.916+j198.940-1.786+j19.84-1.786+j19.843.572-j39.680500-14.916+j198.9014.916-j198.9软件计算结果如下表：节点编号节点1节点2节点3节点4节点513.73-j49.72-3.73+j49.720002-3.73+j49.729.09-j108.58-3.57+j39.68-1.79+j19.84030-3.57+j39.6820.27-j256.46-1.79+j19.84-14.92+j198.940-1.79+j19.84-1.79+j19.843.57-j37.520500-14.92+j198.9014.92-j198.95单步运行牛-拉法潮流计算，给出前3步计算结果：牛拉法潮流计算结果如下表：节点电压的幅值和相位表：迭代次数节点名称电压幅值电压相位（度）11115.0000.0025346.507-3.7034347.316-3.0542344.691-14.285315.007-1.8021115.0000.0025340.445-4.1634344.269-3.6342318.769-16.445315.000-2.3031115.0000.0025340.410-4.1434344.247-3.6242318.575-16.355315.000-2.30线路有功、无功潮流表：迭代次数首端节点名称末端节点名称有功损耗无功损耗1151.5720.88540.05-43.96526.10-20.53423.44-134.76423.44-134.76430.395.20430.395.202152.0026.71540.07-42.51528.1510.18424.58-108.12424.58-108.12430.405.40430.405.403151.9926.47540.07-42.51528.089.38424.54-108.55424.54-108.55430.405.30430.405.30变压器输出功率表：迭代次数节点名称有功功率无功功率11321.16-35.483540.00-111.9121361.7551.873540.0052.6931360.0052.383540.0054.43雅可比矩阵表：迭代次数节点名称相角节点2相角节点3相角节点4相角节点5节点电压2节点电压3节点电压4节点电压515109.57-40.08-19.909.17-4.031.904-40.16260.02-19.92-199.9-3.1520.512.13-19.402-19.24-19.2238.46-5.39-5.61-3.943-200.6200.60-10.5619.225-9.124.06-1.89109.01-39.81-19.9243.16-20.45-2.1219.41-39.98258.08-19.94-199.825.425.65-11.06-19.16-19.0936.4731.0025105.73-39.04-18.028.96-3.892.444-39.10255.36-18.20-198.1-3.2020.222.65-19.492-17.33-17.4734.80-5.51-5.67-5.413-198.8-198.8-10.2919.565-8.853.88-2.26107.15-39.12-19.5043.15-20.19-2.4519.49-39.63255.93-19.70-198.125.445.66-11.10-17.56-17.5131.6731.0035105.71-39.03-18.018.96-3.882.424-39.10255.34-18.19-198.1-3.2120.232.62-19.442-17.32-17.4734.79-5.49-5.64-5.373-198.8198.74-10.3419.525-8.853.87-2.23107.13-39.12-19.5143.16-20.18-2.4219.44-39.62255.9019.70-198.0525.415.63-11.04-17.56-17.5131.6131.006在保证每条线路和变压器不过载的情况下，确定节点3上发电机的允许出力范围：由图可知:发电机2的发出功率下限为300.0MW发电机2的发出功率上限为1490.0MW7在节点2上添加200Mvar并联电容器组，观察节点2电压变化和线路损耗：电容器组节点2电压有功损耗MW无功损耗Wvar无相位-3.54幅值347.29020.00-213.18有相位-3.58幅值345.57417.67-276.98结果：改变电容器组的容量，当容量为72.7M·var节点2电压达到0.953368静态安全分析：对“单个线路”和“单个变压器”进行N-1校验分析。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%最低电压最高电压最大断面%L_000025-000034C1NOYESYESNO0L_000025-000042C1NOYESYESNO10.476L_000034-000042C1NOYESYESNO10.794L_000034-000042C2NOYESYESNO10.794T_000011-000025C1NOYESYESNO0T_000034-000053C1NOYESYESNO0T_000034-000053C2NOYESYESNO09结论：通过本次综合训练，让我第一次接触到了PowerWorld这个软件，最初对这个软件一窍不通，通过看老师给的学习文档，不断认识，直到做完此次综合训练，熟悉了运用计算机计算电力系统的潮流，同时对待牛拉算法和PQ算法有了深刻认识，潮流计算是电力系统最基本、最常用的计算。根据系统给定的运行条件、网络接线盒元件参数，通过潮流计算可以确定母线的电压、各元件中流过的功率、整个系统的功率损耗等。潮流计算时实现电力系统安全经济发展的必要手段和重要环节。在本次综合训练中：通过两种算法，牛拉算法和PQ算法对同一系统进行潮流计算，发现二者的迭代次数不同分别是3次和5次。但是通过比较两种算法在迭代最后潮流计算的结果发现，数据大致相同。通过手工计算导纳矩阵比较于计算机算法，数据大致相同。通过单步运行牛拉法潮流计算，一共迭代了三次，三次以后数据就不再发生改变，数据已列于三线表中。在保证每条线路和变压器不过载的情况下，得到了节点3上发电机的允许出力范围为300.0—1490.0MW.节点2上添加200Mvar并联电容器组，观察节点2电压幅值增加相角滞后，损耗降低。改变电容器组的容量当容量为72.7M·var节点2电压达到0.95336.参考文献：孟祥萍.高嬿.电力系统分析[M],高等教育出版社，2010,12Powerworld学习文档