电力系统运行方式及潮流分析实验结题报告.doc

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Beijing Jiaotong University

电力系统运行方式及潮流分析实验
结题报告

姓名：白志权
班级：电气1002
学号：10291035

一、实验目的
1、掌握电力系统主接线电路的建立方法；
2、掌握辐射形网络的潮流计算方法；
3、比较计算机潮流计算与手算潮流的差异；
4、掌握不同运行方式下潮流分布的特点。

二、实验内容
1、辐射形网络的潮流计算；
2、不同运行方式下潮流分布的比较分析。

三、实验步骤

1、熟悉仿真环境及主接线系统的搭建
打开仿真软件，根据教程熟练软件里各项工具的使用，并最终搭建起辐射形网络主接线系统。

系统中各个模块的参数设定如下：
（1）升压变压器B1
根据变比=18/110，Uk％=14.3％，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1％等数据设定参数，此处应将绕组2额定电压设为1.1倍的2测网络额定电压。具体参数设定如下图：

（2）线路L1，L2
根据长度：80km，电阻：0.21Ω/km，电抗：0.416Ω/km，电纳：2.74×10-6S/km等数据设定参数，其中需将线路额定电压设为110kV，以保证仿真成功。同时要通过电纳的数值换算出正序电容的数值，具体公式为b=2πfNC,算出正序电容为8.721690881nF/km。具体参数设定如下图：

（3）降压变压器B2，B3
根据Un=15MVA，变比=110/11 KV，Uk％=10.5％，Pk=128KW，P0=40.5KW，I0/In=3.5％等数据设定参数。其中2测网络额定电压须设为10kV，绕组2额定电压设为11kV，因为国家电网规定的线路电压标准中只有10kV，而没有11kV。具体参数设定如下图：

（4）负载F1，F2
根据F1：20+j15MVA； F2：30+j12MVA等数据设定两个负载的参数。具体参数设定如下图：

（5）同步发电机G1
根据G1：300+j180MVA（平衡节点）等数据设定参数。具体参数设定如下图：

（6）输出量的选择
为了让仿真能够顺利进行，需选择输出量。本次试验选择了两个三相断路器的电流和状态，和三项CVT的一次测参数作为输出量。具体输出量选择和仿真结果如以下四幅图所示：

2、辐射形网络的潮流计算

（1）利用仿真软件进行潮流计算。通过不断调整发电机的标幺值参数（最终调整为0.97784），将升压变压器后面的母线电压调成117kV。监控图页上的潮流计算结果如下图所示：

项目
DDRTS潮流计算结果
变压器B2输入功率
10.01+j7.55（MW）
变压器B2输出功率
10.01+j7.51（MW）
变压器B3输入功率
10.01+j7.55（MW）
变压器B3输出功率
10.01+j7.51（MW）
线路L1输入功率
26.11+j12.91（MW）
线路L1输出功率
25.02+j13.56（MW）
线路L2输入功率
26.11+j12.91（MW）
线路L2输出功率
25.02+j13.56（MW）
（2）手算潮流：
变压器B2（B3）潮流计算：
两台变压器并联运行的组合电阻、电抗及励磁功率分别为

变压器的励磁功率也作为变压器一次侧的一种负荷，所以变压器一次侧的总负荷

节点C的功率即使负荷功率.
变压器输入负荷
变压器功率损耗
输入负荷
输出负荷：
即是节点C负荷功率
线路L1（L2）潮流计算：
计算等值参数
输电线路的等值电阻、电抗和电纳分别为

由于线路电压未知，可用线路额定电压计算线路产生的充电功率，并将其等分成两部分，得：

先按电力网额定电压，逆着功率传输的方向计算功率损耗和首端功率
由等值电路可知

线路中的功率损耗为

于是可得

母线A输出的功率为

利用计算得到的首端功率和已知的首端电压，顺着功率传输的方向，计算各节点电压：
线路中电压降落的纵横分量分别为

可得B点电压为

变压器中电压降落的纵、横分量分别为

归算到高压侧的C点电压为

变压器低压侧母线C电压为

（3）计算比较误差分析
经比较，手算结果与计算机仿真结果相差不大。产生误差原因：手算时是已知首端电压、末端功率的潮流计算，计算过程中要将输电线路对地电容吸收的功率以及变压器励磁回路吸收的功率归算到运算负荷中，并且在每一轮的潮流计算中都用上一轮的电压或功率的值（第一轮电压用额定电压）。而且很多元器件的功率损耗用的都是额定电压，显然这和实际情况会有出入。但是这种算法产生的误差比较小，这也是这种算法在工程计算中得以应用的原因。

3、不同运行方式下潮流比较分析

（1）将L2线路的断路器设为“断开”，并将发电机的标幺值重新调整（最终调整为0.98061），使第一条母线电压仍为117kV。具体参数设定如下图：

之后进行单回线运行的潮流计算。监控图页上的潮流计算结果如下图所示：

运行方式
潮流

双回线运行
单回线运行
变压器B2输入功率
10.01+j7.55（MW）
9.99+j7.55（MW）
变压器B2输出功率
10.01+j7.51（MW）
9.99+j7.49（MW）
变压器B3输入功率
10.01+j7.55（MW）
9.99+j7.55（MW）
变压器B3输出功率
10.01+j7.51（MW）
9.99+j7.49（MW）
线路L1输入功率
26.11+j12.91（MW）
55.10+j32.46（MW）
线路L1输出功率
25.02+j13.56（MW）
49.96+j24.87（MW）
线路L2输入功率
26.11+j12.91（MW）
0.00+j0.01（MW）
线路L2输出功率
25.02+j13.56（MW）
-0.00+j2.21（MW）
母线A电压
116.999kV
117kV
母线B电压
109.282kV
100.012kV
母线C电压
10.9038kV
9.97455kV

（2）两种运行方式下线路损耗、母线电压情况的差异
双回线运行方式下，一条线路的损耗为：SL1入-SL1出=1.09-j0.65MVA，则总的线路损耗为ΔSL=ΔSL1+ΔSL2=2.18-j1.30MVA。单回线运行方式下，线路损耗ΔSL’=6.14+j7.59MVA。由此可以看出单回线运行方式下线路的损耗要比双回线运行方式下大。单回线运行时母线A,B,C上的电压相比于双回线运行方式都有所下降。综上所述，双回线运行方式在减小线路损耗和稳定母线电压上均优于单回线运行方式。
四、思考题

1、辐射型网络的潮流计算的步骤是什么？
答：第一步，从与叶节点联接的支路开始，该支路的末端功率即等于叶节点功率，利用这个功率和对应的节点电压计算支路功率损耗，求得支路的首端功率。当以某节点为始节点的各支路都计算完毕后，便想象将这些支路拆去，使该节点成为新的叶节点，其节点功率等于原有的负荷功率与以该节点为始节点的各支路首端功率之和，将该计算延续，直到全部支路计算完毕。第二步，利用第一步所得的支路首端功率和本步周刚算出的本支路始节点电压，从电源点开始逐条支路进行计算，求得各支路终节点的电压。

2、试分析比较手动潮流计算方法与计算机潮流计算方法的误差，并分析其根源。
答：(1)手动潮流计算中没有考虑电压互感器和电流互感器对系统的影响，造成了手算潮流和计算机算潮流的误差。
(2)在进行手算潮流的时候只进行了一次计算，没有多次迭代计算，所以也会存在一定误差。

3、电力系统的节点类型有那些？试比较分析其特点。
答：电力系统的节点类型有三类：PQ节点、PV节点、平衡节点。
PQ节点：这类节点的有功功率P和无功功率Q是给定的，节点电压是待求量。通常变电所都是这类节点。
PV节点：这类节点的有功功率P和电压幅值V是给定的，节点的无功功率Q和电压的相位是待求量。这类节点必须有足够的可调无功容量，用以维持给定的电压幅值，又称之为电压控制节点。
平衡节点：在潮流分布计算出以前网络中的功率损失是未知的，因此网络中至少有一个节点的有功功率P不能给定，这个节点承担了系统的有功功率平衡，称之为平衡节点。另外必须选一个节点，指定其电压相位为零，作为计算各节点电压相位的参考，这个节点成为基准节点，其电压幅值也是给定的。为计算方便将平衡节点和基准节点选为同一节点称之为平衡节点，它的电压幅值和相位已给定，有功功率和无功功率是待求量。

4、对潮流进行控制一般都有哪些措施？
答：在环网中引入环路电动势使产生循环功率，是对环网进行潮流控制和改善功率分布的有效手段。一般情况下，当网络中功率的自然分布不同于所期望的分布时，往往要求同时调整有功功率和无功功率，这就要采用一些附加装置来产生所需的环路电动势。一个是利用加压调压变压器产生附加电势，除了起到调压作用外，还可以改变网络中的功率分布。另外还可以利用FACTS装置实现潮流控制，如静止同步串联补偿器、晶闸管控制串联电容器、晶闸管控制移相器、统一潮流控制器等，通过对电压（幅值和相位）和阻抗的迅速调整，可以在不改变电网结构的情况下，加强潮流的可控性和电网的传输能力。

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