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1、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：董杰 董海燕学号学生姓名（专业）班级10级电力系统及其自动化设计题目电力系统潮流、短路计算和暂态稳定性分析（六）设计技术参数某系统原始网络是一个5节点系统，网架结构和各节点功率如图1所示。未来的电源配置和负荷数据如图2所示。6号节点为新建的孤立节点。发电机参数如表1所示。各节点之间已建线路参数和可扩建的线路参数如表2所示。基准功率选为100MW，基准电压选为110kV。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
2、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105。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
3、教师签字基层教学单位主任签字电气工程学院 教务科目 录第一章 设计说明 4 1.1 设计技术参数 4 1.2 设计要求 5第二章 设计原理及分析 6 2. 1 设计原则6 2.2 设计原理 6 2.3 系统网络结构图7第三章 静态安全分析 8第四章 系统潮流分布及网络损耗 94.1 负荷信息94.2 支路参数94.3 电机信息104.4 节点信息10 4.5 网络损耗 11第五章 短路分析11 5.1 节点短路 11 5.2 线路短路 18 5.5 不同短路类型对比分析 24第六章 暂态稳定性分析 25 6.1 系统受到干扰后稳定性分析 25 6.2 临界故障切除时间 40第七章 心得体会 4
4、7参考文献 48第一章 设计说明1.1设计技术参数某系统原始网络是一个5节点系统，网架结构和各节点功率如图2所示。未来的电源配置和负荷数据如图1所示。6号节点为新建的孤立节点。 表1 发电机组参数表2 各节点之间已有线路和可扩建线路参数1 负荷额定功率分别为：节点1：80MW，0MVar；节点2：240MW，15MVar；节点3:40MW，10MVar;节点4：160MW，40Mvar；节点5：240MW，30MVar。2. 基准功率为100MW，基准电压为110kV。1.2 设计要求1. 按照任务书要求首先设计出网络结构单线图；2. 用Powerworld Simulator画出单线图，并作
5、静态安全稳定性分析，分析出所设计网络的薄弱环节，修改网络结构；3. 潮流和短路计算结果以表格形式给出；4. 短路计算任一故障点，并分别对三相和各种不对称短路进行计算。5. 暂态稳定性分析应画出各发电机的功角曲线，并找出暂态稳定性的边界。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105。最后将最终结果列表在报告中。第二章 设计原理及分析2.1 设计原则电力系统中对于运行的基本要求可以概括为安全、优质和经济三个方面。因此，要在保证安全和电能质量的前
6、提下使运行最为经济。安全可靠原则：为了保证对负载的持续供电，一定要保证有足够的电源容量和合理的布局；其次，电网的结构也必须合理，使得在某线路或者变压器因故障或者检修退出运行后仍然能对用户继续供电，故在设计系统是采用环形网络和双回线路供电。运行经济原则：为了降低系统的成本和提高运行的经济性，应尽量在实现系统功能的前提下减少接线的数量。2.2 设计原理根据设计题目，将一个新的节点加入网络，为各个节点提供功率。在接线的时候，要满足每个母线可提供的或者所需的有功无功，以及线路能够传送的最大容量。而且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
7、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。2.3系统网络结构图第三章 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。第四章 系统潮流分布及网络损耗4.1负荷信息4.2支路参数43电机信息4.4节点信息4.5网络损耗第五章 短路分析5.1 节点短路1. 单相接地短路（短路电流标幺值11.447，相角74.47度）单相接地短路后，系统节点、线路、发电机的参数如下：2. 两相接地短路（短
8、路电流标幺值9.991, 相角97.05度）两相接地短路后，系统节点、线路、发电机的参数如下：3. 三相对称短路（短路电流标幺值12.963，相角-63.43度）三相对称短路后，系统节点、线路、发电机的参数如下：4. 相间短路（短路电流标幺值11.227，相角-153.43度）相间短路后，系统节点、线路、发电机的参数如下：5.2 线路短路1. 单相接地短路（短路电流标幺值9.168，相角-75.28度）单相接地短路后，系统节点、线路、发电机的参数如下：2. 两相接地短路（短路电流标幺值7.798, 相角98.44度）两相接地短路后，系统节点、线路、发电机的参数如下：3. 三相对称短路（短路电流
9、标幺值10.899, 相角-66.49度）三相对称短路后，系统节点、线路、发电机的参数如下：4. 相间短路（短路电流标幺值9.439, 相角-156.49度）相间短路后，系统节点、线路、发电机的参数如下：5.3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。第六章 暂态稳定性分析电力系统中，大干扰稳定性习惯上成为暂态稳定性。暂态稳定性是指电力系统受到大干扰后，各同步
10、发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行的能力。6.1 系统受到干扰后的稳定性分析在1.0000s插入故障，在系统稳定时刻进行稳定性分析，选取t=1.600s时刻切除故障，用power world软件进行暂态稳定计算，得到如下曲线：1. 节点1上的发电机1、2和3：时间与转角曲线时间与转速曲线时间与功率曲线时间与电压曲线转角和转速曲线2. 节点1上的发电机4：时间与转角曲线时间与转速曲线时间与功率曲线时间与电压曲线转角和转速曲线3. 节点3上发电机1和2：时间与转角曲线时间与转速曲线时间与功率曲线时间与电压曲线转角和转速曲线4. 节点3上发电机3和4：时间与转角曲线时间与转速曲线时间
11、与功率曲线时间与电压曲线转角和转速曲线5.6.7. .节点6上发电机2：时间与转角曲线时间与转速曲线时间与功率曲线时间与电压曲线转角和转速曲线8. 节点6上发点机3和4时间和转角曲线时间和转速曲线时间和功率曲线时间和电压曲线转角和转速曲线6.2 临界切除故障时间电力系统遭受大干扰后所发生的几点暂态过程可能有两种不同的结局：一种是暂态稳定的：各发电机的转子之前的相对角度随时间的变化呈震荡（或者称摇摆）状态。如果震荡的幅值逐渐衰减，各发电机之间的相对运动将逐渐消失，使得系统恢复到干扰前的稳态运行状况（或者过渡到一个新的稳态运行情况），此时各发电机仍然保持同步运行。一种结局是暂态不稳定的：在暂态过程
12、中某些发电机转子之间不但始终存在着相对运动，而且使得转子间的相对角度不断增大，导致这些发电机之间失去同步。如果系统在运行过程中发生了大干扰，不切出故障，那么系统暂态不稳定；如果故障切除的较早，则系统稳定；故障清楚较晚，系统也不稳定。为了使系统保持暂态稳定，就要确定最长的故障切除时间临界切除时间。1.本系统的临界切除故障时间为：在临界情况下，1、3、6节点上发电机的时间与转角曲线为：时间与转速曲线为时间与功率的曲线时间与电压的曲线2.当故障切除时间稍微大于临界切除时间时：1、3、6节点上发电机的时间与转角曲线为： 时间与转速曲线时间与功率曲线时间与电压曲线转角与转速曲线 超过临界切除故障时间时，
13、系统将不再稳定，可能对系统造成巨大的损害，因此临界故障切除时间的确定非常重要。心得体会为期一周的电力系统课程设计结束了，通过这次课设，我学到了实际应用的很多东西。包括基础应用软件power World，绘制电网结构，分析系统性能的指标的方法等等。可以说是很有收获的。课设开始的前一天，我拿到了课题。顿时就是觉得有点懵了，看着课题不知道该从哪里下手。周一来到机房，老师向我们讲解了画图软件的简单应用步骤之后，便要我们先在纸上根据要求画出简图。我们一个小组经过讨论，就开始绘图了，我根据图表中给的参数和课本中给出的设计系统线路的具体方法，将第六个节点以环状结构同其他节点连了起来。然后便将简图画在软件上进
14、行仿真，最初，线路中有几个都超过了其最大容量，不过经过调试和更改，最后基本符合要求。但是后来就没有那么顺利了，画图只是其中的一部分工作，通过模型仿真，进行了潮流计算和短路分析、暂态稳定性分析之后，我的线路仍存在很多问题，像是线路过多，部分线路的损耗过大，发生干扰到新的平衡状态所需时间过长，容易造成系统崩溃等等。于是我多次参考课本，对线路进行更改。 课本上学到的多是计算方法和理论知识。通过电网的设计和模拟运行，使我对电网运行的原理有了更深等次的了解，对课本中的方法也有了实践的经验，进一步验证了课本的知识。通过对设计的电网进行短路计算和暂态分析，在仿真模拟中认识到了现实电力系统中出现短路状况时的巨
15、大危害，因此作为一个电力工作者，在今后的工作中更要十分谨慎。最后还要谢谢指导老师的耐心教导，在原则性问题上面他们很严格，对每个人都很公平，当我遇到困难的时候他们很耐心的帮助我解决，给我们营造了一个良好的学习环境。参考文献1 夏道止 . 电力系统分析 中国电力出报社 2004年2 陈珩.电力系统稳态分析 中国电力出版社 1995年3 李光琦.电力系统暂态分析 中国电力出版社 1995年燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：该生学习态度 （认真 较认真 不认真） 该生迟到、早退现象 （有 无）该生依赖他人进行设计情况 （有 无）平时成绩： 指导教师签字： 2011 年 1 月 10日图面及其它成绩：答辩小组评语：设计巧妙，实现设计要求，并有所创新。 设计合理，实现设计要求。 实现了大部分设计要求。 没有完成设计要求，或者只实现了一小部分的设计要求。 答辩成绩： 组长签字： 2011 年 1 月 10 日课程设计综合成绩：答辩小组成员签字： 2011年 1 月 10 日
