1、燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書燕山大學課 程 設 計 說 明 書題目： 電力系統潮流、短路計算 和暫態穩定分析（六） 學院（系）： 電氣工程學院 年級專業：10級電力系統及其自動化3班學 號： 100103030157 學生姓名： 指導教師： 董杰 董海燕 教師職稱： 講師 講師 電氣工程學院課程設計任務書課程名稱：電力系統分析基層教學單位：電力工程系 指導教師：董杰 董海燕學號100103030157學生姓名（專業）班級10級電力系統及其自動化設計題目電力系統潮流、短路計算和暫態穩定性分析（六）設計技術參數某系統原始網絡是一個5節點系統，網架結構和各節點功率如圖1所示。未來的電源

2、配置和負荷數據如圖2所示。6號節點為新建的孤立節點。發電機參數如表1所示。各節點之間已建線路參數和可擴建的線路參數如表2所示。基準功率選為100MW，基準電壓選為110kV。設計要求設計的供電網絡應保證當系統中任一條線路發生故障時，各負荷均不斷電。運用Power World軟件計算出系統潮流分布和各母線短路時不同短路類型情況下的短路電流，并進行暫態穩定性分析。計算容許誤差為105。最后將最終結果列表在報告中。參考資料夏道止，電力系統分析，中國電力出版社，2004年陳珩，電力系統穩態分析，中國電力出版社，1995年李光琦，電力系統暫態分析，中國電力出版社，1995年周次第一周應完成內容設計系統的

3、接線形式，選擇線路參數。對設計的電網結構進行靜態安全分析，判斷系統運行的薄弱環節。計算系統潮流分布，分析網絡損耗。計算某一母線和線路不同短路類型情況下的短路電流，對比分析不同類型短路情況下對母線電壓、線路電流和發電機的影響。進行暫態穩定性分析，確定系統在較嚴重事故情況下的臨界切除故障時間，撰寫課程設計報告、答辯。指導教師簽字董杰 董海燕基層教學單位主任簽字電氣工程學院 教務科目 錄第一章 設計說明 4 1.1 設計技術參數 4 1.2 設計要求 5第二章 設計原理及分析 6 2. 1 設計原則6 2.2 設計原理 6 2.3 系統網絡結構圖7第三章 靜態安全分析 8第四章 系統潮流分布及網絡損

4、耗 94.1 負荷信息94.2 支路參數94.3 電機信息104.4 節點信息10 4.5 網絡損耗 11第五章 短路分析11 5.1 節點短路 11 5.2 線路短路 18 5.5 不同短路類型對比分析 24第六章 暫態穩定性分析 25 6.1 系統受到干擾后穩定性分析 25 6.2 臨界故障切除時間 40第七章 心得體會 47參考文獻 48第一章 設計說明1.1設計技術參數某系統原始網絡是一個5節點系統，網架結構和各節點功率如圖2所示。未來的電源配置和負荷數據如圖1所示。6號節點為新建的孤立節點。 表1 發電機組參數表2 各節點之間已有線路和可擴建線路參數1 負荷額定功率分別為：節點1：8

5、0MW，0MVar；節點2：240MW，15MVar；節點3:40MW，10MVar;節點4：160MW，40Mvar；節點5：240MW，30MVar。2. 基準功率為100MW，基準電壓為110kV。1.2 設計要求1. 按照任務書要求首先設計出網絡結構單線圖；2. 用Powerworld Simulator畫出單線圖，并作靜態安全穩定性分析，分析出所設計網絡的薄弱環節，修改網絡結構；3. 潮流和短路計算結果以表格形式給出；4. 短路計算任一故障點，并分別對三相和各種不對稱短路進行計算。5. 暫態穩定性分析應畫出各發電機的功角曲線，并找出暫態穩定性的邊界。設計的供電網絡應保證當系統中任一條

6、線路發生故障時，各負荷均不斷電。運用Power World軟件計算出系統潮流分布和各母線短路時不同短路類型情況下的短路電流，并進行暫態穩定性分析。計算容許誤差為105。最后將最終結果列表在報告中。第二章 設計原理及分析2.1 設計原則電力系統中對于運行的基本要求可以概括為安全、優質和經濟三個方面。因此，要在保證安全和電能質量的前提下使運行最為經濟。安全可靠原則：為了保證對負載的持續供電，一定要保證有足夠的電源容量和合理的布局；其次，電網的結構也必須合理，使得在某線路或者變壓器因故障或者檢修退出運行后仍然能對用戶繼續供電，故在設計系統是采用環形網絡和雙回線路供電。運行經濟原則：為了降低系統的成本

7、和提高運行的經濟性，應盡量在實現系統功能的前提下減少接線的數量。2.2 設計原理根據設計題目，將一個新的節點加入網絡，為各個節點提供功率。在接線的時候，要滿足每個母線可提供的或者所需的有功無功，以及線路能夠傳送的最大容量。而且需保證任意一條線路出現故障時，每個負荷均不斷電，因此必須保證每個節點處同時至少連接兩條線路，設計采用環網結構，根據各負荷的功率分布，讓發電機自動調整對負荷提供有功和無功功率。其中，有一個發電機處于平衡節點，對整個電網的功率進行平衡。2.3系統網絡結構圖第三章 靜態安全分析安全分析，是用預想事故的分析方法來預知系統是否存在安全隱患，以便及早采取相應的措施防止系統發生大的事故

8、。靜態安全分析可判斷發生預想事故后系統是否會過負荷或電壓越限。第四章 系統潮流分布及網絡損耗4.1負荷信息4.2支路參數43電機信息4.4節點信息4.5網絡損耗第五章 短路分析5.1 節點短路1. 單相接地短路（短路電流標幺值11.447，相角74.47度）單相接地短路后，系統節點、線路、發電機的參數如下：2. 兩相接地短路（短路電流標幺值9.991, 相角97.05度）兩相接地短路后，系統節點、線路、發電機的參數如下：3. 三相對稱短路（短路電流標幺值12.963，相角-63.43度）三相對稱短路后，系統節點、線路、發電機的參數如下：4. 相間短路（短路電流標幺值11.227，相角-153.

9、43度）相間短路后，系統節點、線路、發電機的參數如下：5.2 線路短路1. 單相接地短路（短路電流標幺值9.168，相角-75.28度）單相接地短路后，系統節點、線路、發電機的參數如下：2. 兩相接地短路（短路電流標幺值7.798, 相角98.44度）兩相接地短路后，系統節點、線路、發電機的參數如下：3. 三相對稱短路（短路電流標幺值10.899, 相角-66.49度）三相對稱短路后，系統節點、線路、發電機的參數如下：4. 相間短路（短路電流標幺值9.439, 相角-156.49度）相間短路后，系統節點、線路、發電機的參數如下：5.3不同短路類型對比分析1單相接地：取A相為特殊相，故障線路相電

10、壓為零，相角為零2相間短路：B、C相直接短路，B相電壓等于C相電壓3三相對稱：三相相電壓相等，故障線路電壓為零4兩相接地：B、C相直接短路再接地，B相電壓等于C相電壓且均為零，相角為零由表可知，軟件計算結果與理論值相符。第六章 暫態穩定性分析電力系統中，大干擾穩定性習慣上成為暫態穩定性。暫態穩定性是指電力系統受到大干擾后，各同步發電機保持同步運行并過渡到新的或恢復到原來穩態運行的能力。6.1 系統受到干擾后的穩定性分析在1.0000s插入故障，在系統穩定時刻進行穩定性分析，選取t=1.600s時刻切除故障，用power world軟件進行暫態穩定計算，得到如下曲線：1. 節點1上的發電機1、2

11、和3：時間與轉角曲線時間與轉速曲線時間與功率曲線時間與電壓曲線轉角和轉速曲線2. 節點1上的發電機4：時間與轉角曲線時間與轉速曲線時間與功率曲線時間與電壓曲線轉角和轉速曲線3. 節點3上發電機1和2：時間與轉角曲線時間與轉速曲線時間與功率曲線時間與電壓曲線轉角和轉速曲線4. 節點3上發電機3和4：時間與轉角曲線時間與轉速曲線時間與功率曲線時間與電壓曲線轉角和轉速曲線5. 節點6上發電機2：時間與轉角曲線時間與轉速曲線時間與功率曲線時間與電壓曲線轉角和轉速曲線6. 節點6上發點機3和4時間和轉角曲線時間和轉速曲線時間和功率曲線時間和電壓曲線轉角和轉速曲線6.2 臨界切除故障時間電力系統遭受大干擾

12、后所發生的幾點暫態過程可能有兩種不同的結局：一種是暫態穩定的：各發電機的轉子之前的相對角度隨時間的變化呈震蕩（或者稱搖擺）狀態。如果震蕩的幅值逐漸衰減，各發電機之間的相對運動將逐漸消失，使得系統恢復到干擾前的穩態運行狀況（或者過渡到一個新的穩態運行情況），此時各發電機仍然保持同步運行。一種結局是暫態不穩定的：在暫態過程中某些發電機轉子之間不但始終存在著相對運動，而且使得轉子間的相對角度不斷增大，導致這些發電機之間失去同步。如果系統在運行過程中發生了大干擾，不切出故障，那么系統暫態不穩定；如果故障切除的較早，則系統穩定；故障清楚較晚，系統也不穩定。為了使系統保持暫態穩定，就要確定最長的故障切除時

13、間臨界切除時間。1.本系統的臨界切除故障時間為：在臨界情況下，1、3、6節點上發電機的時間與轉角曲線為：時間與轉速曲線為時間與功率的曲線時間與電壓的曲線2.當故障切除時間稍微大于臨界切除時間時：1、3、6節點上發電機的時間與轉角曲線為： 時間與轉速曲線時間與功率曲線時間與電壓曲線轉角與轉速曲線 超過臨界切除故障時間時，系統將不再穩定，可能對系統造成巨大的損害，因此臨界故障切除時間的確定非常重要。心得體會為期一周的電力系統課程設計結束了，通過這次課設，我學到了實際應用的很多東西。包括基礎應用軟件power World，繪制電網結構，分析系統性能的指標的方法等等。可以說是很有收獲的。課設開始的前一

14、天，我拿到了課題。頓時就是覺得有點懵了，看著課題不知道該從哪里下手。周一來到機房，老師向我們講解了畫圖軟件的簡單應用步驟之后，便要我們先在紙上根據要求畫出簡圖。我們一個小組經過討論，就開始繪圖了，我根據圖表中給的參數和課本中給出的設計系統線路的具體方法，將第六個節點以環狀結構同其他節點連了起來。然后便將簡圖畫在軟件上進行仿真，最初，線路中有幾個都超過了其最大容量，不過經過調試和更改，最后基本符合要求。但是后來就沒有那么順利了，畫圖只是其中的一部分工作，通過模型仿真，進行了潮流計算和短路分析、暫態穩定性分析之后，我的線路仍存在很多問題，像是線路過多，部分線路的損耗過大，發生干擾到新的平衡狀態所需

15、時間過長，容易造成系統崩潰等等。于是我多次參考課本，對線路進行更改。 課本上學到的多是計算方法和理論知識。通過電網的設計和模擬運行，使我對電網運行的原理有了更深等次的了解，對課本中的方法也有了實踐的經驗，進一步驗證了課本的知識。通過對設計的電網進行短路計算和暫態分析，在仿真模擬中認識到了現實電力系統中出現短路狀況時的巨大危害，因此作為一個電力工作者，在今后的工作中更要十分謹慎。最后還要謝謝指導老師的耐心教導，在原則性問題上面他們很嚴格，對每個人都很公平，當我遇到困難的時候他們很耐心的幫助我解決，給我們營造了一個良好的學習環境。參考文獻1 夏道止 . 電力系統分析 中國電力出報社 2004年2 陳珩.電力系統穩態分析 中國電力出版社 1995年3 李光琦.電力系統暫態分析 中國電力出版社 1995年燕山大學課程設計評審意見表指導教師評語