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电力系统分析课程设计

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2020年4月19日
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目 录
摘要 1
1 设计意义 2
2 设计要求 3
3 设计环节 4
3.1 设计思路 4
3.2潮流计算过程 4
3.2.1 各元件参数计算 4
3.2.2 绘制等效电路 5
3.2.3 功率分布计算 6
4 调压计算 8
5 总结体会 9
参考资料 10

电力系统分析潮流计算

摘要
电力系统的出现使高效、无污染、使用方便易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，开启了第二次科技革命。电力系统的规模和发展水平成为一个国家经济发展水平的标志之一。至今人类文明的主流发展方向依然与电力有着不可分割的联系。
潮流计算是电力网络设计及运行中最基本的计算，对电力网络的各种设计方案及各种运行方式进行潮流计算，能够得到各种电网各节点的电压，并求得网络的潮流及网络中各元件的电力损耗，进而求得电能损耗。 在数学上是多元非线性方程组的求解问题，求解的方法有很多种。

关键词:电力系统 潮流计算

1 设计意义
潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，也是最重要的计算。她的任务是对给定运行条件确定系统运行状态，如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布及功率损耗等。对于正在运行的电力系统，经过潮流计算能够判断电网电压母线、支路电流和功率是否越限，如果有越限，就应采取措施，调整运行方式。对于电力系统，进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。潮流计算还能够为继电保护和自动装置定整计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。
具体表现在以下方面：
(1)在电网规划阶段,经过潮流计算,合理规划电源容量及接入点,合理规划网架,选择无功补偿 方案,满足规划水平的大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。
(2)在编制年运行方式时,在预计负荷增长及新设备投运基础上,选择典型方式进行潮流计算,发 现电网中薄弱环节,供调度员日常调度控制参考,并对规划、基建部门提出改进网架结构,加快基建进度的建议。
(3)正常检修及特殊运行方式下的潮流计算,用于日运行方式的编制,指导发电厂开机方式,有功、无功调整方案及负荷调整方案,满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。
(4)预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行方式调整方案。 以上这些均是电力系统在实际工作中进行潮流计算的意义。同时潮流计算对于电力系统的检测也有积极的影响。综合各方面的用途，我们不难发现：潮流计算是电力系统中应用最广泛、最基本和 最重要的一种电气运算。有着重要价值和广泛前景。

2 设计要求

图1 潮流计算用图
参数：
T1、T2 SFL1-16000/110 (121±2×2.5%)/6.3
∆PS=100KW , ∆P0=10.5KW, VS%=10.5,I0%=0.9
T3 SFL1-8000/110(110±5%)/6.3
∆PS=52Kw ,∆P0=12.76Kw ,VS%=10.5 ,I0%=1.1
T4 2×SFL1-16000/110(110±2×2.5%)/10.5
∆PS=62KW ,∆P0=11.6KW ,VS%=10.5 ,I0%=1.1
导线 LGJ-150 γ0=0.21Ω/Km, x0=0.4Ω/Km,b0=2.8×10-6s/Km,
要求：
⑴计算参数，画等值电路；
⑵进行网络潮流计算；
⑶不满足供电要求，进行调压计算。

3 设计环节
3.1 设计思路
这是一道潮流计算题，按照一般潮流计算的步骤将元件转换为等值参数，这里我们进行真实值的直接计算，并用近似计算计算。由于负载给出，线路长度已知，我们能够将如图闭环的潮流计算分解成4个开环单电源的潮流问题进行计算，并计算是否有调压的必要。
3.2潮流计算过程
3.2.1 各元件参数计算
⑴120Km线路
R1=r0 l1=0.21×120Ω=25.2Ω
X1=x0 l1=0.4×120Ω=48Ω
B1=b0 l1=2.8×10-6×120S=3.36×10-4S
⑵100Km线路
R2=r0 l2=0.21×100Ω=21Ω
X2=x0 l2=0.4×100Ω=40Ω
B2=b0 l2=2.8×10-6×100S=2.8×10-4S
⑶70Km线路
R3=r0 l3=0.21×70Ω=14.7Ω
X3=x0 l3=0.4×70Ω=28Ω
B3=b0 l3=2.8×10-6×70S=1.96×10-4S
⑷变压器 T1，T2
RT1=RT2=∆PkUN2SN2×103=110××103Ω=6.188Ω
XT1=XT2=UK%UN2100SN×103=10.5×1212100×16000×103Ω=96.082Ω
∆S1=∆P0+jI0%100SN=18.5+j0.9×16000100KVA=0.0185+j0.144MVA
⑸变压器 T3
RT3=∆PkUN2SN2×103=52××103Ω=9.831Ω
XT3=UK%UN2100SN×103=10.5×1102100×8000×103Ω=158.813Ω
∆S3=∆P0+jI0%100SN=9.76+j1.1×8000100KVA=0.00976+j0.0088MVA
⑹变压器 T4
RT4=∆PkUN2SN2×103=62××103Ω=2.93Ω
XT4=UK%UN2100SN×103=10.5×1102100×16000×103Ω=79.406Ω
∆S4=∆P0+jI0%100SN=11.6+j1.1×16000100KVA=0.0116+j0.176MVA

3.2.2 绘制等效电路
图2 等效电路图
3.2.3 功率分布计算
1、各元件功率损耗
1) 两台T4变压器并联损耗：
ΔSo'=2ΔS0=0.232+j0.352
ΔST4=S2UN212RT4+12XT4=10.22+6.2211021.465+j34.705=0.0173+j0.468MVA
2) T3变压器损耗：
ΔST3=S2UN2RT3+XT3=5.62+4.4211029.831+j158.813=0.0412+j0.666MVA
3) 100Km与70Km线路交点4 末端功率损耗：
S4=∆ST4+∆SLD4+ΔSo'=0.0173+10.2+0.0232+j0.468+6.2+0.352MVA=10.2405+7.02MVA
4) 120Km与100Km线路交点3末端功率损耗：
S3=∆ST3+∆SLD3+ΔS0=0.0412+0.00976+5.6+j0.666+0.088+4.4MVA=5.651+j5.154MVA
5) 1.4间100Km线路损耗：
SLD14=717S4=71710.2405+j7.02=4.217+j2.891MVA
SLD14'=SLD14-jB22UN2=4.217+j1.197MVA
S11=SLD14'+SLD14'2UN2R2+X2-jB22UN2=4.217+j1.197+0.0333-j1.6305MVA=4.2503-j0.433MVA
6) 1.3间120Km线路损耗：
SLD13=1022S3=10225.651+j5.154=2.569+j2.343MVA
SLD13'=SLD13-jB12UN2=2.569+j0.3102MVA
S12=SLD13'+SLD13'2UN2R1+X1-jB12UN2=2.596+j0.3102+0.0139+j0.0266-j2.0328MVA=2.61-j1.696MVA
7) 2.4间70Km线路损耗：
SLD24=1017S4=101710.2405+j7.02=6.0238+j4.1294MVA
SLD24'=SLD24-jB42UN2=6.0238+j2.9436MVA
S21=SLD24'+SLD24'2UN2R4+X4-jB42UN2=6.0238+j2.9436+0.0546+j0.104-j1.1856MVA=6.0784+j1.862MVA
8) 2.3间100Km线路损耗：
SLD24=1222S4=12225.651+j5.154=3.082+j2.811MVA
SLD23'=SLD23-jB32UN2=3.082+j1.1172MVA
S22=SLD23'+SLD23'2UN2R3+X3-jB32UN2=3.082+j1.1172+0.0187+j0.0355-j1.694MVA=3.101-j0.5413MVA
位置1点总损耗：
S1=S11+S12=4.2503-j0.433+2.61-j1.696=6.8603-j2.129MVA
位置2点总损耗：
S2=S21+S22=6.0784+j1.862+3.101-j0.5413=9.1794+j1.3207MVA

4 调压计算
计算1.4线路上的电压值:
S11'=S11+jB22UN2=SLD14'+SLD14'2UN2R2+X2=4.2503+j1.261MVA
位置4由G1提供的电压为：
U41=U1-∆U1=U1-P11'R2+Q11'X2U1=121-4.2503×21+1.261×40121=121-1.155=119.84KV
由于119.84的输入电压大于110额定值，因此调压关系不满足。（经验证其它3路均不满足关系）
因此需要降低121KV端的输出电压 和提高110的输入额定值
T1 121±2×2.5%/6.3 的变压器取输出 121×1-5%=114.95Kv
T4 110±2×2.5%/10.5 的变压器取输入 110×1+5%=115.5Kv
调压后：
U41=U1-∆U1=U1-P11'R2+Q11'X2U1=114.95-4.2503×21+1.261×40114.95=114.95-1.155=113.73KV<115.5Kv
因此满足调压关系。经验证其它三路均满足，调压成功。
结论：
将变压器 T1，T2 置于121-2×2.5%和将变压器 T3，T4 置于110+2×2.5%调压档可满足条件。
5 总结体会
在这次课程设计中，我强烈感觉到自己在很多方面的不足，对别人的依赖性比较强。我想我会在以后的学习中不断去发现自己在很多方面的不足，并一一改正，希望在以后的工作中不要犯同样的错误。
在这次课程设计中，我们尽量按照老师的要求做，但在具体的操作过程中，还是出现了很多的问题。搞完这个课程设计让我感觉电力系统分析是一门很有用的课程。因为我对它的学到的知识比较少。在很多时候我很多东西都不了解。而且走了很多的弯路。而且我感觉自己的知识不够连贯。好些时候都出现了卡壳的情况。这次课程设计后，我一定要重新对电力系统分析这门课程做进一步的了解。对在此过程中遗留下的问题做好好的研究。争取早点对电力系统分析这门课程有个全方位的了解。为在以后的毕业课程设计中多些方案。也为我子以后走上工作岗位，提升自己的专业技能，打下扎实的基础。
还有就是在十几天的课程设计中，使我养成了很好的学习习惯，和对学习知识的严谨的态度，同时也养成了积极查阅相关资料的好习惯，好习惯的养成是来之不易的，我相信在以后的学习和工作中，我将继续保持这些良好的习惯，并积极努力的学习。让自己更上一层楼。同时在此也感谢一直指导我的老师，此次课程设计的完成与老师的指导师分不开的，终在我们的一起努力下，完成了这门课程设计。在此对指导老师致以衷心的感谢。还要感谢学院图书馆为我提供丰富的参考资料，也感谢班上同学给了我很多宝贵的意见和参考，使我获益很多。

参考资料
1) 何仰赞 温増银《电力系统分析》（第三版）。华中科技大学出版社；
2) 吴国炎《电力系统分析》。 浙江大学出版社；
3) 华智明 岳湖山《电力系统稳态计算》。重庆大学出版社；
4) 陈 衍 《电力系统稳态分析》（第二版）。北京：水利电力出版社；
5) 李光琦 《电力系统暂态分析》（第二版）。北京：水利电力出版社。