matlab电力系统分析实施报告课程设计报告

-.z.课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 课程名称：电力系统 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 　设计题目：基于Matlab计算程序的电力系统运行分析学院：电力工程学院专业：电气工程自动化年级：2011学生：胡健〔2010501337〕指导教师：单节杉、宋琪、静日期：2015年1月12日教务处制-.z.目录前言··········································1参数计算·······························2一、目标电网接线图··································2二、电网模型的建立··································3第二章潮流计算·······························7一．系统参数的设置··································7二．程序的调试·····································8三、对运行结果的分析································17第三章短路故障的分析计算·····················19一、三相短路········································19二、不对称短路······································22三、由上面表对运行结果的分析及在短路中的一些问题····33心得体会·······································35参考文献·······································36-.z.前言电力系统潮流计算是电力系统分析中的一种最根本的计算，是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。潮流计算的目标是求取电力系统在给定运行状态的计算。即节点电压和功率分布，用以检查系统各元件是否过负荷.各点电压是否满足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率损耗等。对现有电力系统的运行和扩建，对新的电力系统进展规划设计以及对电力系统进展静态和暂态稳定分析都是以潮流计算为根底。潮流计算结果可用如电力系统稳态研究，平安估计或最优潮流等对潮流计算的模型和方法有直接影响。在电力系统中可能发生的各种故障中，危害最大且发生概率较高的首推短路故障。产生短路故障的主要原因是电力设备绝缘损坏。短路故障分为三相短路、两相短路、单相接地短路及两相接地短路。其中三相短路时三相电流仍然对称，其余三类短路统成为不对称短路。短路故障大多数发生在架空输电线路。电力系统设计与运行时，要采取适当的措施降低短路故障的发生概率。短路计算可以为设备的选择提供原始数据。参数计算目标电网接线图系统参数表1.线路参数表线路编号线路型号线路长度〔km〕线路电阻{Ω/km}线路正序电抗{Ω/km}线路容纳之半{S/km}4-5LGJ-240/301130.0470.41.78×4-6LGJ-120/701200.0741.47×5-7LGJ-120/251650.0791.60×6-9LGJ-95/551660.0921.80×7-8LGJ-240/30920.0471.78×8-9LGJ-240/301220.0471.78×说明：线路零序电抗为正序电抗3倍。表2.变压器参数表线路编号变压器型号变压器变比〔kV〕短路电压百分数(%)2-7SSPL-220000242±3×2.5%/2010.433-9SSPL-120000242±3×2.5%/155.811-4SSPL-240000242±3×2.5%/17.511.42说明：变压器零序电抗与正序电抗相等，且均为Δ/Y0接法。表3.发电机参数表1发电机额定功率{MW}额定电压{kV}额定功率因数120016.50.852180180.85310013.80.85表4.发电机参数表2发电机母线名〔S〕{Ω}{Ω}{Ω}{Ω}{Ω}〔S〕〔S〕1147.2800.320.130.210.218.962212.8001.930.261.870.436.000.535336.0201.510.211.450.298.590.60表5.负荷数据节点编号有功负荷(MW)无功负荷(MVA)51355061003088035二、电网模型的建立设计中，采用准确计算算法，选取=100MVA，=220KV，将所有支路的参数都折算到220KV电压等级侧，计算过程及结果如下：1、系统参数的计算〔1〕线路参数计算公式如下：各条线路参数的结果：4-5：4-6：5-7：6-9：7-8：8-9：〔2〕变压器参数的计算：〔3〕发电机参数的计算：〔暂态分析时，只用到发电机的暂态电抗来代替其次暂态电抗，故只求出暂态电抗〕〔4〕负荷节点的计算2．系统等值电路图的绘制根据以上计算结果，得到系统等值电路图如下：第二章潮流计算一．系统参数的设置设计中要求所有结点电压不得低于1.0p.u.，也不得高于1.05p.u.，假设电压不符合该条件，可采取下面的方法进展调压：改变发电机的机端电压改变变压器的变比〔即改变分接头〕改变发电机的出力在电压不符合要求的结点处增加无功补偿调压方式应属于逆调压。结点的分类：根据电力系统中各结点性质的不同，将结点分为三类：PQ结点、PV结点和平衡结点，在潮流计算中，大局部结点属于PQ结点，小局部结点属于PV结点，一般只设一个平衡结点。对于平衡结点，给定其电压的幅值和相位，整个系统的功率平衡由这一点承当。本设计中，选1号节点为平衡节点；2、3号节点为P、U节点；4、5、6、7、8、9号结点为P、Q节点。设计中，节点数:n=9，支路数:nl=9，平衡母线节点号:isb=1，误差精度:pr=0.00001。由支路参数形成的矩阵:B1=[1.00004.00000.0555i01.00000;2.00007.00000.0550i01.00000;3.00009.00000.0605i01.00000;4.00005.00000.0130+0.1107i0.1154i1.00000;4.00006.00000.0229+0.1240i0.1067i1.00000;5.00007.00000.0144+0.0727i0.0681i1.00000;6.00009.00000.0240+0.1041i0.1098i1.00000;7.00008.00000.0087+0.0744i0.0775i1.00000;8.00009.00000.0120+0.1025i0.1068i1.00000;];%支路参数矩阵由各节点参数形成的矩阵:B2=[2.2000+1.2395i01.05001.000001.0000;1.8000+1.1155i01.00001.000003.0000;1.0000+0.6197i01.00001.000003.0000;001.0000002.0000;01.2500+0.5000i1.0000002.0000;00.9000+0.3000i1.0000002.0000;001.0000002.0000;01.0000+0.3500i1.0000002.0000;001.0000002.0000;];%节点参数矩阵由节点号及其对地阻抗形成的矩阵:*=[1,0;2,0;3,0;4,0;5,0;6,0;7,0;8,0;9,0];二．程序的调试1.未调试前，原始参数运行结果如下：输入"var=1〞时将选用牛顿-拉夫逊法来进展潮流计算；输入"var=其他数字时将选用PQ分解法来进展潮流计算〞var=2迭代次数8每次没有到达精度要求的有功功率个数为58887420每次没有到达精度要求的无功功率个数为66666520各节点的电压标幺值E为〔节点号从小到大排〕:Columns1through71.00000.9892+0.1467i0.9964+0.0852i0.9813-0.0217i0.9464-0.0355i0.9577-0.0466i0.9769+0.0448iColumns8through90.9631-0.0074i0.9855+0.0236i各节点的电压U大小(节点号从小到大排)为:1.00001.00001.00000.98160.94700.95880.97790.96310.9858低于电压下限的节点为:5低于下限的电压值为：0.9470各节点的电压相角O〔节点号从小到大排〕:08.43744.8883-1.2657-2.1475-2.78772.6269-0.43811.3696各节点的功率S〔节点号从小到大排〕为:Columns1through70.3907+0.3365i1.8000+0.4934i1.0000+0.2662i-0.0000+0.0001i-1.2500-0.5000i-0.9000-0.3000i0.0000-0.0000iColumns8through9-1.0000-0.3500i0.0000-0.0000i各支路的首段功率Si(顺序同您输入B1时一样〕为:0.3907+0.3365i1.8000+0.4934i1.0000+0.2662i0.1630+0.2325i0.2276+0.0894i-1.0884-0.1728i-0.6741-0.1194i0.6922+0.0944i-0.3123-0.2212i各条支路的末端功率Sj〔顺序同您输入B1时一样〕为:-0.3907-0.3217i-1.8000-0.3018i-1.0000-0.2014i-0.1616-0.3272i-0.2259-0.1806i1.1078+0.2073i0.6861+0.0676i-0.6877-0.1288i0.3139+0.1338i各条支路的功率损耗DS〔顺序同您输入B1时一样〕为:0+0.0148i0+0.1916i-0.0000+0.0648i0.0015-0.0948i0.0017-0.0912i0.0193+0.0346i0.0120-0.0518i0.0045-0.0344i0.0016-0.0874i以下是每次迭代后各节点的电压值(如下图)〔用PQ分解法及N-L法运行的结果一样，故只给出N-L法运行的结果〕由运行结果可知，节点4、5、6、7、8、9电压均不满足要求。故需进展调试，以期各结点电压均满足要求。一下分别用N-L法及PQ分解法进展潮流计算。2.采用NL法进展潮流的计算和分析。1〕第一次调试将2号发电机电压初值由1.0000升高至1.0200，则修改结果如下：运行结果如下：如下图：节点5、6、7、8、9都不满足要在1.0000~1.0500围的要求，改变发电机机端电压的影响不大。2〕第二次调试①将1号变压器变比初值由1.0000改至1.0250，则修改结果如下：运行结果如下：如下图：节点5、6、7、8、9的值，虽然较第一次调试仍然不满足要在1.0000~1.0500围的要求，但电压有所升高。②将1号变压器变比由1.0250改至1.0500，则修改结果如下：运行结果如下：如下图：节点4、5、7、8的值，不满足要在1.0000~1.0500围的要求，且节点4的值超出了围上限1.0500。则应该对与节点4临近的变压器T1的变比进展再次调节；同时调节与节点5、7、8临近的变压器T2的变比。3〕第三次调试将1号变压器变比由1.0500重新改至1.0250，同时把2号变压器变比由1.0000改至1.0250，则修改结果如下：运行结果如下：如下图：节点5、6、8、的值，不满足要在1.0000~1.0500围的要求。第四次调试将2号变压器变比由1.0250改至1.0500，则修改结果如下：运行结果如下：〔满足条件〕NL法程序运行结果如下：3.采用PQ分解法法进展潮流的计算和分析。1〕第一次调试将2号发电机电压初值由1.0000升高至1.0200，则修改结果如下：运行结果如下：如下图：节点4、5、6、7、8、9都不满足要在1.0000~1.0500围的要求。2〕第二次调试①将1号变压器变比初值由1.0000改至1.0250，则修改结果如下：运行结果如下：如下图：节点4、5、6、7、8、9的值，虽然较第一次调试仍然不满足要在1.0000~1.0500围的要求，但电压有所升高。②则，将1号变压器变比由1.0250改至1.0500，则修改结果如下：运行结果如下：如下图：节点5、6、7、8、9的值，不满足要在1.0000~1.0500围的要求。3〕第三次调试①将2号变压器变比初值由1.0000改至1.0250，则修改结果如下：运行结果如下：如下图：节点5、6、8、9的值，仍然不满足要在1.0000~1.0500围的要求，但电压有所升高。②则，将2号变压器变比由1.0250改至1.0500，则修改结果如下：运行结果如下：如下图：节点5、6、8的值，仍然不满足要在1.0000~1.0500围的要求。4〕第四次调试将3号变压器变比由1.0000改至1.0250，则修改结果如下：运行结果如下：如下图：只有节点5的值，不满足要在1.0000~1.0500围的要求，应该对与节点5临近的变压器T2的变比进展再次调节。5〕第五次调试将2号变压器变比由1.0500改至1.0750，则修改结果如下：运行结果如下：〔满足条件〕PQ分解法程序运行结果如下：三、对运行结果的分析：1、为什么在用计算机对*网络初次进展潮流计算时往往是要调潮流，而并非任何情况下只一次送入初始值算出结果就行呢？要考虑什么条件？各变量是如何划分的？哪些可调？哪些不可调？答：潮流计算时功率方程是非线性，多元的具有多解。初始条件给定后得到的结果不一定能满足约束条件要求，要进展调整初值后才能满足。其约束条件有：，，，。负荷的PQ量为扰动变量，发电机的PQ为控制变量，各节点的V为状态变量。扰动变量是不可控变量，因而也是不可调节的，状态变量是控制变量的函数，因而状态变量和控制变量是可以调节的。所以，计算机对*网络初次进展潮流计算时往往是要调潮流的。2、潮流控制的主要手段有哪些？答：潮流控制的主要手段有：〔1〕改变发电机的机端电压〔2〕改变变压器的变比〔即改变分接头〕〔3〕改变发电机的出力〔4〕在电压不符合要求的节点处增加无功补偿牛顿拉夫逊法与PQ分解法有哪些联系？有哪些区别？二者的计算性能如何？答：〔1〕联系：它们采用一样的数学模型和收敛判据。当电路的电抗远大于电阻时，可以简化牛顿拉夫逊极坐标的修正方程的系数矩阵得到PQ分解法，且简化后并未改变节点功率平衡方程和收敛判据，因而不会降低计算结果的精度。〔2〕区别：P-Q分解法的修正方程构造和牛顿拉夫逊的构造不同。pq分解法由于雅可比矩阵常数化，计算过程中减少了很大的计算量，而且有功和电压幅值，无功和电压相角的完全割裂也大大的对矩阵降维数，减少了一半的计算量，但是他雅克比矩阵常数化是经历值，丧失了一局部稳定收敛的特性，而且当支路电阻与电抗比值较大的时候收敛性也特别差，甚至不收敛〔3〕P-Q法按几何级数收敛，牛顿拉夫逊法按平方收敛。PQ分解法把节点功率表示为电压向量的极坐标方程式，抓住主要矛盾，把有功功率误差作为修正电压幅值的依据，把有功功率和无功功率迭代分开进展。它密切地结合了电力系统的固有特点，无论是存占用量还是计算速度方面都比牛顿-拉夫逊法有了较大的改良。选取PQ分解法的数据来分析降低网损的方法：支路未调整前：调整后：支路首端功率支路末端功率支路功率损耗支路首端功率支路末端功率支路功率损耗1-40.3907+0.3365i-0.3907-0.3217i0+0.0148i0.3866+0.3017i-0.3866-0.2883i0+0.0133i2-71.8000+0.4934i-1.8000-0.3018i0+0.1916i1.8000+0.6750i-1.8000-0.4717i0+0.2033i4-51.0000+0.2662i-1.0000-0.2014i-0.0000+0.0648i1.0000-0.0424i-1.0000+0.0182i0+0.0606i3-90.1630+0.2325i-0.1616-0.3272i0.0015-0.0948i0.1553+0.1536i-0.1545-0.2664i0.0009-0.1128i4-60.2276+0.0894i-0.2259-0.1806i0.0017-0.0912i0.2314+0.1342i-0.2294-0.2345i0.0019-0.1003i5-7-1.0884-0.1728i1.1078+0.2073i0.0193+0.0346i-1.0955-0.2336i1.1131+0.2509i0.0176+0.0173i6-9-0.6741-0.1194i0.6861+0.0676i0.0120-0.0518i-0.6706-0.0654i0.6813-0.0013i0.0107-0.0667i7-80.6922+0.0944i-0.6877-0.1288i0.0045-0.0344i0.6869+0.2209i-0.6825-0.2657i0.0043-0.0449i8-9-0.3123-0.2212i0.3139+0.1338i0.0016-0.0874i-0.3175-0.0842i0.3187-0.0170i0.0012-0.1012i〔1〕提高机端电压电压和节点电压一定可以使有功损耗降低，但是对于无功损耗来说为正的是可以降低的，为负的则是提高了；〔2〕另外适当提高负荷的功率因数、改变电力网的运行方式，对原有电网进展技术改造都可以降低网损。发电机节点的注入无功为负值说明了什么？答：因为线路无功潮流最有可能的流向由电压的幅值大小决定：由幅值高的节点流向幅值低的节点。由此看出发电机的电压小于节点电压而无功功率的方向是从高电压到低电压，所以发电机的注入无功为负值。6、负荷功率因数对系统潮流有什么影响？答：负荷功率因数降低，无功功率就会增大，其输电线路的总电流就会相应增大，从而会造成电压损耗的升高，从而会改变无功功率潮流的大小，严重时甚至会改变方向；反之亦然。绘制潮流分布图-.z.第三章短路故障的分析计算一、三相短路1、三相短路电流的计算原理:利用结点阻抗矩阵和导纳矩阵都可以计算短路电流，其算法有所不同。利用结点阻抗阵时，只要形成了阻抗阵，计算网络中任意一点的对称短路电流和网络中电流、电压的分布非常方便，计算工作量小，但是，形成阻抗阵的工作量大，网络变化时的修改也比拟麻烦，而且结点阻抗矩阵是满阵，需要计算机存储量较大。利用结点导纳矩阵计算短路电流，实质是先用它计算出与指定的短路点有关的结点阻抗矩阵的相应列的元素，然后利用公式〔为连接节点i和j的支路阻抗〕进展短路电流的计算。然而，导纳阵是对称、稀疏阵，极易形成，且网络构造变化时也易于修改。程序运行步骤及对变量的解释：请输入短路点的数目NF请输入节点数n请输入支路数nl输入各支路参数矩阵B矩阵B的每行是由以下参数构成的：*支路的首端号P；末端号Q，且P