闭式电力网(环式)仿真设计课程设计(论文).doc

华南理工大学广州学院电气工程学院电力系统继电保护课程设计报告

《电力系统继电保护》课程设计报告

题目：基于PowerWorld/Simulator(13.0版)
闭式电力网（环式）仿真设计

所在学院 电气工程学院
专业班级 12级电气工程及其自动化1班
学生姓名
学生学号
同组队员
指导教师
提交日期 2015年 1 月 4 日
13

电气工程学院输电线路保护课程设计评阅表
学生姓名 学生学号
同组队员 专业班级
题目名称 基于PowerWorld/Simulator(13.0版)闭式电力网（环式）仿真设计
一、学生自我总结

学生签名： 2015 年 1 月 3 日

二、指导教师评定
评分项目
平时成绩
报告（答辩）
综合成绩
权 重
50
50

单项成绩

教师评语：

教师签名： 年 月 日

目 录

一、 设计背景 1
二、 设计要求 1
三、 设计指标及参数 1
四、 设计内容 4
五、总结（感想和心得等） 13
六、主要参考文献 14
附录 14

一、 设计背景
Power World程序是一个大型的电力系统可视化规划、分析与运行控制程序，其设计界面友好，并有高度的交互性。该程序能够进行专业性的大型工程实践分析，并且由于其良好的交互性和可视化功能，它还可以用于向非专业人员生动逼真地解释电力系统运行的基本原理和操作过程。它能够有效地计算高达10，0000个节点的电力系统，因此当它作为一个独立的潮流分析包时，实用性非常强大。
Power World程序有2种操作模式：编辑模式和运行模式。编辑模式用来创建新模型或修改己存在的工程；而运行模式则用来模拟演示实际系统。通过点击程序栏的编辑 MODE（编辑模式）和RUN MODE（运行模式）按钮，可在两者之间随意切换。
1、 再次学习、巩固发电机、变压器、输电线路、负荷的功能和特点。
2、 学习PowerWorld/Simulator(13.0版)软件的使用。
3、 锻炼了自己主动思考和动手能力以及团队合作。

二、 设计要求
1、设计一个小型开式或闭式电力网。（2-6台发电机、2-6回输电线路）
2、发电机、变压器、输电线路参数可以改变。
3、验证供电网络的可靠性、节点功率平衡。
4进行潮流计算、短路计算仿真；进行数据分析。
5、进行发电机、主变压器、输电线路、厂用变压器、断路器、隔离开关、CT、PT等电气设备选型（根据个人能力进行选择）。特别是继电保护装置的设计，试画出设计简图、原理分析。

三、 设计指标及参数
基础资料：

图3-1 系统接线图

系统参数见下表1至表5。

表1 母线数据
编号
基准电压
（kV）
PL
(MW)
QL
(MVAR)
PG
(MW)
QG
(MVAR)
V
（p.u）
q
(rad)
1
10.5
/
/
62.0
6.0
1.0
0.0
2
10.5
/
/
41.0
6.0
1.0
/
3
10.5
/
/
31.0
4.0
1.0
/
4
10.5
/
/
30.0
3.0
1.0
/
5
10.5
/
/
40.0
5.0
1.0
/
6
115
/
/
/
/
/
/
7
115
/
/
/
/
/
/
8
115
/
/
/
/
/
/
9
115
/
/
/
/
/
/
10
115
/
/
/
/
/
/
11
115
/
/
/
/
/
/
12
115
/
/
/
/
/
/
13
115
/
/
/
/
/
/
14
37
/
/
/
/
/
/
15
37
/
/
/
/
/
/
16
10.5
/
/
/
/
/
/
17
37
26.2
15.0
/
/
/
/
18
37
33.7
18.6
/
/
/
/
19
37
39.3
18.7
/
/
/
/
20
37
36.3
17.3
/
/
/
/
21
10.5
39.8
17.9
/
/
/
/
22
10.5
28.5
13.5
/
/
/
/

表2 主变压器数据
首节点
编号
基准电压
（kV）
额定电压
（kV）
末节点
编号
基准电压
（kV）
额定电压
（kV）
R（p.u）
X（p.u）
1
10.5
10.5
6
115
110
0.0
0.132
2
10.5
10.5
7
115
110
0.0
0.132
3
10.5
10.5
8
115
110
0.0
0.132
4
10.5
10.5
9
115
110
0.0
0.132
5
10.5
10.5
10
115
110
00
0.132
11
115
110
14
37
35
0.0
0.07503
12
115
110
15
37
35
0.0
0.07503
13
115
110
16
10.5
10.5
0.0
0.07503

表3 输电线数据
首节点编号
末节点编号
R（p.u）
X（p.u）
B/2（p.u）
6
11
0.00
0.15000
0.0345
7
12
0.00
0.15000
0.0009
10
13
0.00
0.15000
0.0009

表4 主变压器参数
设备名称
1#主变
2#主变
3#主变
型号
SFPS7－
80000/110
SFS7－
80000/110
SFS8－
80000/110
容量（kVA）
80000
80000
80000
接线组别
YN，yn0，d11
YN，yn0，d11
YN，yn0，d11
额定电压（kV）
121/38.5
121/38.5
121/38.5
额定电流（A）
382/600/4400
382/600/4400
382/600/4400
油面温升（℃）
55
55
55
无风吹容量（kVA）

53333
53600
空载电流（％）
0.42
0.37
0.33
阻抗（%）
10.4
10.5
10.1
冷却方式
OFAF
ONAN/ONAF
ONAN/ONAF
制造厂家
广州电力设备厂
广州电力设备厂
衡阳变压器厂

表5 厂用变压器参数
设备名称
1#高厂变
2#高厂变
3#高厂变
4#高厂变
5#高厂变
型号
SF7－16000/10
SF7－10000/10
SF7－10000/10.5
SF7－16000/10.5
SFZ7－16000/10.5
容量（kVA）
16000
10000
10000
16000
16000
接线组别
Y，y0
Y，y0
Y，y0
Y，y0
Y，d11
额定电压（kV）
10.5/6.3
10.5/6.3
10.5/6.3
10.5/6.3
10.5/6.3
额定电流（A）
879.8/1466.3
549.9/916.5
550/916.5
880/1466
264/1466
油面温升（℃）
55
55
55
55
55
无风吹容量（kVA）
10600
6667

10600
空载电流（%）
0.33
0.44

0.44
0.38
阻抗（%）
10.3
7.9
8
9.94
9.46
冷却方式
ONAN
/ONAF
ONAN
/ONAF
ONAF
ONAF
ANAN
/ONAF
制造厂家
广州电
力设备厂
广州电
力设备厂
衡阳
变压器厂
衡阳
变压器厂
广州电
力设备厂

四、 设计内容

图4-1 正常运行

图4-2 发电机3跳闸

图4-3 发电机5跳闸

图4-4 主变2跳闸

图4-5 厂变5跳闸

图4-6输电线路6跳闸

图4-7输电线路10跳闸

图4-8负荷17跳闸

图4-9潮流分布

图4-10 短路计算（节点1发生三相短路）短路电流标幺值3.254

表4-1 短路计算结果（节点1发生三相短路）短路电流标幺值3.254
Fault Data - Buses

编号
名称
相电压 A
相电压 B
相电压 C
相角 A
相角 B
相角 C
1
1
0
0
0
0
0
0
2
2
0.51531
0.51531
0.51531
9.51
-110.49
129.51
3
3
0.57537
0.57537
0.57537
10.59
-109.41
130.59
4
4
0.57448
0.57448
0.57448
10.52
-109.48
130.52
5
5
0.51342
0.51342
0.51342
9.75
-110.25
129.75
6
115kV母线6
0.27809
0.27809
0.27809
4.7
-115.3
124.7
7
115kV母线7
0.43583
0.43583
0.43583
6.2
-113.8
126.2
8
115kV母线8
0.5096
0.5096
0.5096
8.86
-111.14
12886
9
115kV母线9
0.50939
0.50939
0.50939
8.9
-111.1
128.9
10
115kV母线10
0.43586
0.43586
0.43586
6.52
-113.48
126.52
11
11
0.27817
0.27817
0.27817
-0.5
-120.5
119.5
12
12
0.43362
0.43362
0.43362
-0.44
-120.44
119.56
13
13
0.43547
0.43547
0.43547
0.57
-119.43
120.57
14
14
0.27834
0.27834
0.27834
-6.39
-126.39
113.61
15
15
0.43484
0.43484
0.43484
-3.76
-123.76
116.24
16
16
0.43552
0.43552
0.43552
-6.3
-126.3
113.7
17
37kV母线17
0.2786
0.2786
0.2786
-3.09
-123.09
116.91
18
37kV母线18
0.27901
0.27901
0.27901
-9.69
-129.69
110.31
19
37kV母线19
0.44015
0.44015
0.44015
-7.61
-127.61
112.39
20
37kV母线20
0.4358
0.4358
0.4358
-7.35
-127.35
112.65
21
10.5kV母线21
0.43593
0.43593
0.43593
-10.22
-130.22
109.78
22
10.5kV母线22
0.43715
0.43715
0.43715
-2.39
-122.39
117.61

图4-8 短路计算（节点1发生单相接地）短路电流标幺值2.983

表4-2 短路计算结果（节点1发生单相短路）短路电流标幺值2.983
Fault Data - Buses

编号
名称
相电压 A
相电压 B
相电压 C
相角 A
相角 B
相角 C
1
1
0
1.12094
0.97439
0
-121.61
127.08
2
2
0.53383
1.08086
0.94819
4.47
-121.04
121.89
3
3
0.61421
1.05733
0.94651
6.65
-118.25
122.23
4
4
0.61366
1.05701
0.94657
6.61
-118.24
122.21
5
5
0.53262
1.07989
0.94867
4.8
-120.79
122.09
6
115kV母线6
0.2511
1.13514
0.95674
-5.32
-125.95
123.23
7
115kV母线7
0.46044
1.08367
0.93084
-0.28
-123.79
119.14
8
115kV母线8
0.5553
1.05965
0.93393
4.05
-120.25
120.03
9
115kV母线9
0.55537
1.05986
0.93461
4.13
-120.18
120.08
10
115kV母线10
0.46107
1.08457
0.93348
0.19
-123.48
119.4
11
11
0.25711
1.15824
0.93187
-16.97
-130.24
118.92
12
12
0.46249
1.09526
0.90432
-9.75
-129.6
113.01
13
13
0.46495
1.09856
0.91291
-8.28
-128.67
113.87
14
14
0.27472
1.17953
0.90091
-28.91
-134.87
113.65
15
15
0.46844
1.10547
0.89538
-14.39
-132.44
109.82
16
16
0.47392
1.11408
0.88947
-17.88
-134.58
107.32
17
37kV母线17
0.26481
1.16902
0.91941
-22.32
-132.27
116.6
18
37kV母线18
0.28798
1.19241
0.88489
-34.97
-137.41
110.58
19
37kV母线19
0.48223
1.12527
0.8925
-19.59
-135.67
105.95
20
37kV母线20
0.4753
1.11524
0.88485
-19.34
-135.5
106.33
21
10.5kV母线21
0.48122
1.12289
0.87664
-23.23
-137.92
103.49
22
10.5kV母线22
0.47085
1.10911
0.90615
-12.41
-131.2
111.02
对115kV母线10进行I、II、III段的整定计算

经计算，系统最小阻抗为33.31，最大阻抗为33.4；
母线10到母线13之间的线路阻抗为=18.48,母线13到母线16之间的线路阻抗为=9.29,最大负荷电流为=0.511;
电流I、II、III段的可靠系数为返回系数为=0.85,自起动系数为=1.2
（1） 短路电流计算

(2)I段整定计算

(3)II段整定计算

（4）III段整定计算
0.902

五、总结（感想和心得等）

六、主要参考文献
[1]何仰赞 温增银. 电力系统分析[J]. 华中科技大学，2002
[2]贺家李 李永丽 董新洲 李斌. 电力系统继电保护原理[J]. 中国电力，2010
[3]程浩忠. 电力系统规划[J]. 国际电力，2014
附录