电力系统之五节点潮流计算.doc

辽宁工程技术大学
电力系统分析 综合训练一
设 计 题 目 5节点电力网络潮流计算
指 导 教 师
院(系、部） 电气与控制工程学院
专 业 班 级 智能电网信息工程
学 号 1305080116
姓 名
日 期 2016/05/04

智能电网系综合训练标准评分模板
综合设计成绩评定表
学期
2015/2016第2学期
姓名

专业

班级

课程名称
电力系统分析
设计题目
5节点电力网络潮流计算
成绩
评分项目
合格
评定
不合格
评定
设计表现
1。独立工作能力
独立完成设计

不能独立完成设计

2.上交设计时间
按时

迟交

设计说明书
3。设计内容
设计思路清晰，结构方案良好,设计参数选择正确，条理清楚，内容完整，结果正确

设计思路不清晰，结构方案不合理，关键设计参数选择有错误，调理清楚，内容不完整，有明显错误

4.设计书写、字体、排版
规范、整洁、有条理，排版很好

不规范、不整洁、无条理,排版有问题很大

5.封面、目录、参考文献
完整

不完整

图纸
6。绘图效果
满足要求

很差

7.布局
合理

布局混乱

8。绘图工程标准
符合标准

不符合标准

答辩
9回答问题
回答基本正确或正确

回答不正确

总评定

评定说明：
（1）不合格标准
1）设计说明书不合格否决制,即3、4两项达不到要求，不予合格；
2）9项评分标准中，有6项达不到要求，不予合格。
（2）合格标准
除设计说明书的3、4、5项必须满足要求外，其余6项，至少有4项满足要求，给予合格。
（3)请在评定栏里打“√”评定，若全部满足要求,不必分项评定，只需在总评定中打“√”即可，最后给出最终成绩，并签字。
最终成绩： 评定教师签字:
电网13—1班数据（mile）
序号
姓名
线路1

线路2
线路3
1

200
100
50
2

180
125
45
3

150
250
100
4

250
80
130
5

225
100
70
6

200
80
150
7

150
150
120
8

120
150
80
9

125
175
40
10

100
150
60
11

110
200
50
12

120
180
55
13

140
160
80
14
苏小平
100
200
50
15

125
180
45
16

250
150
100
17

80
250
130
18

100
225
70
19

80
200
150
20

150
150
120
21

150
120
80
22

175
125
40
23

150
100
60
24

200
110
50
25

180
120
55

说明：1. 线路1为双回线路，双回线路参数完全相同，其余线路为单回线路；2。 变压器T2为两台并联,并联运行的变压器参数相同,其他变压器为单台运行。
目录
1本次综合训练目的： 1
2 Power World软件简介： 1
3单线图： 3
4手工计算导纳矩阵,并与软件计算结果比较： 5
5单步运行牛—拉法潮流计算，给出前3步计算结果： 6
6 在保证每条线路和变压器不过载的情况下,确定节点3上发电机的允许出力范围： 9
7 在节点2上添加200Mvar并联电容器组，观察节点2电压变化和线路损耗： 10
8静态安全分析:对“单个线路”和“单个变压器"进行N—1校验分析。 11
9结论: 12

1本次综合训练目的：
通过对多节点电网的潮流计算，巩固和运用前面所学到的潮流计算基础理论知识，掌握电力系统潮流计算机计算的一般原则和方法，掌握潮流计算软件的使用方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。
2 Power World软件简介:
Power World Simulator 是一款电力系统仿真软件.核心是：全面、强大的潮流计算程序，可有效计算100000个节点的电力网络。工具栏上的两种模式：编辑模式（建立、修改实例和单线图）.运行模式（对实例进行各种仿真计算）。在编辑模式的绘图功能区中可以建立单线图，并设置修改单线图中各元件的参数。
Power World 的功能有基本的潮流计算、短路计算、静态安全分析、灵敏度分析、分布因子计算、分时段仿真、最优潮流、计及安全约束的最优潮流，暂态稳定计算.
潮流计算方法简介：
电力系统潮流计算时研究电力系统稳定运行情况的一种基本电气计算.他的任务是根据给定的运行条件和网络结构确定整个系统的运行状态,如母线上的电压(幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。
牛顿——拉夫逊潮流算法简介：
采用直角坐标
将上述表达式代入的右端，展开并分出实部和虚部，便得
PQ节点的有功功率和无功功率都是给定的，第i个节点的有功功率设为和
假定系统中的第1，2,.。.，m节点为PQ节点，对其中每一个节点可列方程
PU节点的有功功率和节点电压幅值是给定的.假定系统中的第m+1,m+2，。。。，n-1 号节点为PU节点,则对其中每一个节点可以列写方程
第n号节点为平衡节点，其电压是给定的,故不参加迭代。
快速分解法（PQ分解法）简介:
基本思想是根据电力系统实际运行的特点：通常网络上的电抗远大于电阻值，则系统母线电压幅值的微小变化对母线有功功率的改变影响较小。同样，母线电压相角的少许改变也不会引起母线无功功率的明显变化，因此，节点功率方程在极坐标形式下表示时，他的修正方程可简化为
这就把2（n—1）阶的线性方程组变成了两个（n-1）阶的线性方程组,将P Q 分开来进行迭代计算因而大大减少了计算工作量
3单线图:
潮流计算结果（分别采用牛—拉法和PQ分解法）：
节点电压的幅值和相位如表：
算法类别
迭代次数
节点名称
电压幅值
电压相位（度）
牛拉法
3
1
15.000
0.00
5
340。410
—4。14
4
344.247
—3.62
2
318。575
-16。35
3
15.000
-2。30
PQ分解法
4
1
15。000
0。00
5
340。411
—4.14
4
344.247
-3.62
2
318.576
-16.35
3
15。000
—2.30
线路有功、无功潮流如表:
算法类别
迭代次数
首端节点名称
末端节点名称
有功损耗
无功损耗
牛拉法
3
1
5
1。99
26。47
5
4
0。07
—42.51
5
2
8.08
9.38
4
2
4。54
-108。55
4
2
4.54
-108。55
4
3
0。40
5。30
4
3
0。40
5。30
PQ分解法
4
1
5
1.99
26.47
5
4
0.07
—42.51
5
2
8.07
9.37
4
2
4。54
-108.56
4
2
4。54
—108.56
4
3
0。40
5.30
4
3
0.40
5。30
发电机输出功率如表：
算法类别
迭代次数
发电机节点名称
有功功率
无功功率
牛拉法
3
1
360。00
52.38
3
540.00
54。43
PQ分解法
4
1
360.01
52.38
3
540.00
54。42
4手工计算导纳矩阵，并与软件计算结果比较：
手工计算结果如下表：
节点编号
节点1
节点2
节点3
节点4
节点5
1
3。73—j49。72
—3.73+j49。72
0
0
0
2
—3。73+j49.72
9.54—j109。15
—4。038+j39。59
-1。786+j19。84
0
3
0
-4。038+j39。59
20.74-j258。31
—1.786+j19.84
—14。916+j198.9
4
0
—1。786+j19。84
-1.786+j19。84
3.572-j39.68
0
5
0
0
—14.916+j198.9
0
14。916—j198。9
软件计算结果如下表：
节点编号
节点1
节点2
节点3
节点4
节点5
1
3。73—j49.72
-3。73+j49.72
0
0
0
2
-3.73+j49.72
9.09—j108.58
—3.57+j39.68
—1.79+j19。84
0
3
0
—3。57+j39.68
20.27-j256.46
-1。79+j19。84
—14.92+j198。9
4
0
-1.79+j19。84
—1。79+j19。84
3.57-j37。52
0
5
0
0
—14.92+j198.9
0
14。92—j198。9
5单步运行牛—拉法潮流计算，给出前3步计算结果:
牛拉法潮流计算结果如下表:
节点电压的幅值和相位表:
迭代次数
节点
名称
电压幅值
电压相位（度）
1

1
1
15。000
0。00
2
5
346。507
-3。70
3
4
347.316
—3.05
4
2
344.691
—14.28
5
3
15。007
—1.80
2
1
1
15。000
0。00
2
5
340。445
-4。16
3
4
344.269
—3。63
4
2
318.769
—16.44
5
3
15.000
-2。30
3
1
1
15。000
0.00
2
5
340.410
-4。14
3
4
344.247
-3。62
4
2
318。575
—16.35
5
3
15.000
-2。30
线路有功、无功潮流表：
迭代次数
首端节点名称
末端节点名称
有功损耗
无功损耗
1
1
5
1.57
20。88
5
4
0.05
-43.96
5
2
6。10
-20.53
4
2
3。44
—134。76
4
2
3.44
—134.76
4
3
0.39
5。20
4
3
0。39
5。20
2
1
5
2.00
26。71
5
4
0。07
—42。51
5
2
8.15
10.18
4
2
4.58
—108.12
4
2
4。58
—108。12
4
3
0.40
5。40
4
3
0。40
5。40
3
1
5
1.99
26.47
5
4
0。07
-42.51
5
2
8。08
9。38
4
2
4。54
—108.55
4
2
4.54
-108.55
4
3
0。40
5。30
4
3
0.40
5。30
变压器输出功率表：
迭代次数
节点名称
有功功率
无功功率
1
1
321.16
-35。48
3
540。00
-111。91
2
1
361.75
51.87
3
540.00
52。69
3
1
360.00
5238
3
540。00
54。43
雅可比矩阵表:
迭代次数
节点名称
相角节点2
相角节点3
相角节点4
相角节点5
节点电压2
节点电压3
节点电压4
节点电压5
1
5
109.57
-40.08
—19.90

9.17
-4.03
1。90

4
—40。16
260.02
—19.92
—199.9
—3。15
20.51
2.13
—19。40
2
-19。24
-19.22
38.46

-5.39
-5.61
—3.94

3

—200.6

200。60

—10.56

19。22
5
—9。12
4.06
-1.89

109。01
-39.81
—19。92

4
3。16
-20.45
—2.12
19。41
—39.98
258。08
-19.94
-199.8
2
5。42
5。65
-11.06

-19。16
—19。09
36.47

3

1。00
2
5
105。73
—39.04
—18。02

8。96
—3。89
2。44

4
—39.10
255。36
—18。20
-198。1
-3.20
20。22
2.65
-19.49
2
—17。33
—17.47
34。80

-5。51
-5。67
-5。41

3

-198。8

-198.8

—10。29

19。56
5
-8。85
3.88
-2。26

107.15
—39。12
-19.50

4
3。15
-20。19
—2.45
19.49
—39.63
255。93
—19.70
-198.1
2
5。44
5.66
—11。10

—17。56
—17.51
31。67

3

1。00
3
5
105.71
—39。03
-18。01

8。96
-3.88
2。42

4
—39。10
255.34
—18。19
-198。1
-3.21
20。23
2。62
-19.44
2
-17。32
-17.47
34。79

—5。49
—5。64
-5。37

3

-198.8

198。74

-10。34

19。52
5
—8。85
3.87
—2。23

107.13
-39。12
—19。51

4
3.16
—20。18
—2。42
19。44
-39。62
255。90
19。70
-198.05
2
5。41
5。63
—11。04

—17。56
-17。51
31。61

3

1.00
6 在保证每条线路和变压器不过载的情况下，确定节点3上发电机的允许出力范围：
由图可知:
发电机2的发出功率下限为300.0 MW
发电机2的发出功率上限为1490。0 MW
7 在节点2上添加200Mvar并联电容器组，观察节点2电压变化和线路损耗：
电容器组
节点2电压
有功损耗MW
无功损耗Wvar
无
相位—3.54
幅值347。290
20。00

-213。18

有
相位-3.58
幅值345。574

17。67
-276.98

结果：
改变电容器组的容量,当容量为72。7 M·var节点2电压达到0.95336
8静态安全分析：对“单个线路”和“单个变压器”进行N-1校验分析。
标签
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已处理
已求解
电气岛负荷
电气岛发电机有功
自动绘制QV曲线?
越限
最大支路越限％
最低电压
最高电压
最大断面%
L_000025—000034C1
NO
YES
YES

NO
0

L_000025-000042C1
NO
YES
YES

NO
1

0.476

L_000034-000042C1
NO
YES
YES

NO
1

0。794

L_000034-000042C2
NO
YES
YES

NO
1

0.794

T_000011—000025C1
NO
YES
YES

NO
0

T_000034—000053C1
NO
YES
YES

NO
0

T_000034-000053C2
NO
YES
YES

NO
0

9结论：
通过本次综合训练，让我第一次接触到了Power World 这个软件，最初对这个软件一窍不通,通过看老师给的学习文档,不断认识，直到做完此次综合训练,熟悉了运用计算机计算电力系统的潮流,同时对待牛拉算法和PQ算法有了深刻认识，潮流计算是电力系统最基本、最常用的计算。根据系统给定的运行条件、网络接线盒元件参数,通过潮流计算可以确定母线的电压、各元件中流过的功率、整个系统的功率损耗等。潮流计算时实现电力系统安全经济发展的必要手段和重要环节。
在本次综合训练中:
（1） 通过两种算法，牛拉算法和PQ算法对同一系统进行潮流计算,发现二者的迭代次数不同分别是3次和5次。但是通过比较两种算法在迭代最后潮流计算的结果发现,数据大致相同.
（2） 通过手工计算导纳矩阵比较于计算机算法，数据大致相同。
（3） 通过单步运行牛拉法潮流计算，一共迭代了三次，三次以后数据就不再发生改变，数据已列于三线表中。
（4） 在保证每条线路和变压器不过载的情况下，得到了节点3上发电机的允许出力范围为300。0—1490.0 MW.
（5） 节点2上添加200Mvar并联电容器组，观察节点2电压幅值增加相角滞后，损耗降低.改变电容器组的容量当容量为72。7M·var节点2电压达到0.95336。
参考文献:
孟祥萍。高嬿.电力系统分析［M],高等教育出版社，2010，12
Power world 学习文档
5