武汉大学电力系统分析实验报告.docx

1、电气工程学院电力系统分析综合实验2017 年度 PSASP 实验报告学号： 姓名：班级：实验目的：通过电力系统分析的课程学习，我们都对简单电力系统的正常和故障运行状态有了大致的了解。但电力系统结构较为复杂，对电力系统极性分析计算量大，如果手工计算，将花费大量的时间和精力，且容易发生错误。而通过使用电力系统分析程序 PSASP，我们能对电力系统潮流以及故障状态进行快速、准确的分析和计算。在实验过程中，我们能够加深对电力系统分析的了解，并学会了如何使用计算机软件等工具进行电力系统分析计算，这对我们以后的学习和工作都是有帮助的。潮流计算部分：本次实验潮流计算部分包括使用牛顿法对常规运行方式下的潮流进

2、行计算，以及应用PQ 分解法规划运行方式下的潮流计算。在规划潮流运行方式下，增加 STNC-230 母线负荷的有功至 1.5.p.u，无功保持不变，计算潮流。潮流计算中，需要添加母线并输入所有母线的数据，然后再添加发电机、负荷、交流线、变压器、支路，输入这些元件的数据。对运行方案和潮流计算作业进行定义，就可以定义的潮流计算作业进行潮流计算。因为软件存在安装存在问题，无法使用图形支持模式，故只能使用文本支持模式，所以无法使用 PSASP 绘制网络拓扑结构图，实验报告中的网络拓扑结构图均使用 Visio 绘制，请见谅。常规潮流计算：下图是常规模式下的网络拓扑结构图，并在各节点标注电压大小以及相位。

3、下图为利用复数功率形式表示的各支路功率（参考方向选择数据表格中各支路的 i 侧母线至 j 侧） ，因为无法使用图形支持模式，故只能通过文本支持环境计算出个交流线功率，下图为计算结果。发电机功率大小：负荷功率大小：网络损耗：规划潮流计算：下图是规划模式下的网络拓扑结构图，并在各节点标注电压大小以及相位。下图为利用复数功率形式表示的各支路功率：发电机功率大小：负荷功率大小：网络损耗：调试潮流：在规划潮流方式下，增加 STNC-230 母线负荷的有功至 1.5p.u.，无功保持不变，调试潮流，在绘制的规划方式拓扑结构上标注母线节点电压和相位，如下图所示。下图为利用复数功率形式表示的各支路功率：发电功

4、率：、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 1 136.7417 18.01172 0 0、 、 2 163 5.24252 0 0、 、 3 130 -26.081 0 0、 、 、 、 (、 、 )、 、 、 、 、 、 、 、 3 、 、 、 、 、 2017/05/05 、 、 、 10:48:14、 、 、 kAkVMWMvar负荷功率：、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、STNA-230 0 0 125 50STNB-230 0 0 150 30STNC-230 0 0 150 35、 、 、 、 (、

5、、 )、 、 、 、 、 、 、 、 3 、 、 、 、 、 2017/05/05 、 、 、 10:48:14、 、 、 kAkVMWMvar网络损耗：、 、 、 (、 KWh/、 KVarh) 、 、 、 、 (、 KWh)、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 913.0261 -21.28371 13.0229 0 0 0 13.0229、 、 、 、 220KV 913.0253 -21.2837 13.0229 0 0 0 13.0229、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、

6、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、1.42635 0 0 0 1.42635 100 100 0 01.42635 0 0 0 1.42635 100 100 0 0采用牛顿拉夫逊和 PQ 解耦控制对常规运行方式进行潮流求解的结果：、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、GEN1-230 235.93133 -2.2168 GEN1-230 235.93088 -2.2168GEN2-230 235.92696 3.7197 GEN2-230 235.

7、92655 3.7197GEN3-230 237.44118 1.9667 GEN3-230 237.44093 1.9667STNA-230 228.9951 -3.9888 STNA-230 228.99422 -3.9888STNB-230 232.9105 -3.6874 STNB-230 232.90964 -3.6874STNC-230 233.653 0.7275 STNC-230 233.65245 0.7275、 、 1 17.16 0 、 、 1 17.16 0、 、 2 18.45 9.28 、 、 2 18.45 9.28、 、 3 14.145 4.6648 、 、

8、3 14.145 4.6647、 、 、 、 (、 、 、 、 、 )、 、 、 、 、 、 、 、 1 、 、 、 、 、 2017/05/05 、 、 、 12:06:49、 、 、 kAkVMWMvar、 、 、 、 (、 、 、 、 、 )、 、 、 、 、 、 、 、 4 、 、 、 、 、 2017/05/05 、 、 、 12:06:48、 、 、 kAkVMWMvar采用牛顿拉夫逊和 PQ 解耦控制对规划运行方式进行潮流求解的结果：、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、GEN1-230 237.19365 -2.6912 GEN1

9、-230 237.19429 -2.6911GEN2-230 236.53611 2.561 GEN2-230 236.5366 2.5611GEN3-230 239.03514 0.3225 GEN3-230 239.03538 0.3226STNA-230 230.21362 -4.6656 STNA-230 230.21472 -4.6655STNB-230 235.93981 -4.7823 STNB-230 235.94101 -4.7823STNC-230 234.68465 -0.6174 STNC-230 234.68532 -0.6173、 、 1 17.16 0 、 、 1

10、 17.16 0、 、 2 18.45 8.107 、 、 2 18.45 8.1071、 、 3 14.145 3.4705 、 、 3 14.145 3.4706、 、 、 、 (、 、 、 、 、 )、 、 、 、 、 、 、 、 2 、 、 、 、 、 2017/05/05 、 、 、 10:08:14、 、 、 kAkVMWMvar、 、 、 、 (、 、 、 、 、 )、 、 、 、 、 、 、 、 5 、 、 、 、 、 2017/05/05 、 、 、 11:25:03、 、 、 kAkVMWMvar牛顿-拉夫逊法计算潮流迭代过程：首先输入网络的原始数据以及各节点的给定值并形成

11、节点导纳矩阵。输入节点电压初值，置迭代计数 k=0.然后开始进入牛顿-拉夫逊法的迭代过程。在进行第 k+1 次迭代时，其步骤如下：（1）按上一次迭代算出的节点电压值计算各类节点的不平衡量；（2）按条件校验收敛，如果收敛，迭代到此结束，转入计算各线路潮流和平衡节点的功率，并打印输出计算结果。不收敛则继续计算；（3）计算雅可比矩阵的各元素；（4）解修正方程解节点电压的修正量；（5）修正各节点电压；（6）迭代计数加一，返回第一步继续迭代过程。PQ 分解法计算潮流迭代过程：首先输入网络的原始数据以及各节点的给定值并形成节点导纳矩阵。根据导纳矩阵形成矩阵 B和 B并进行三角变换，输入节点电压和相角初值，

12、置迭代计数 k=0.然后开始进入迭代过程。在进行第 k+1 次迭代时，其步骤如下：（1）按上一次迭代算出的节点电压值和相角计算各类节点的不平衡量；（2）按条件校验收敛，如果收敛，迭代到此结束，转入计算各线路潮流和平衡节点的功率，并打印输出计算结果。不收敛则继续计算；（4）解修正方程解节点电压和相角的修正量；（5）修正各节点电压和相角；（6）迭代计数加一，返回第一步继续迭代过程。PQ 分解法是极坐标形式牛顿- 拉夫逊法潮流计算的一种简化算法。根据以上的计算结果可以看出两种方法结果极为接近，因为收敛条件一样，因此拥有一样的精确度。PQ 分解法迭代过程中，修正方程不变，为常系数矩阵且稀疏，而牛顿-拉

13、夫逊法迭代过程中，要不断修改雅可比矩阵，故计算量大。但是牛顿-拉夫逊法的收敛性更好，且适用范围更广。常规运行方式下，忽略导线电阻，由 可以求出 X。由此将潮流作业 1 计EUP=sin算结果代入求得 GEN2-230 和 STNC-230 支路等效阻抗为 37.6494 欧，GEN2-230 和 STNA-230 支路等效阻抗为 85.9696 欧。将潮流作业 2 计算结果代入求得 GEN2-230 和 STNC-230支路等效阻抗为 37.8767 欧，GEN2-230 和 STNA-230 支路等效阻抗为 86.0216 欧.在两种运行方式下计算阻抗大致一致。短路计算部分：本次短路计算实验

14、的主要内容是对电力系统不同位置发生不同类型的故障进行分析。利用 PSASP 进行短路计算需要的数据有网络结构和基本参数，如果短路计算是基于潮流，还需要潮流计算的结果。短路计算是基于潮流计算的结果进行的，潮流计算时短路计算的基础。各短路计算结果：、 、 、 、 、 、 、 (p.u.) 、 、 、 、 (MVA) 、 、 、 、 、 、 、 (%)GEN1-230 13.249 1324.93 0 0STNA-230 8.977 897.7 0 0GEN2-230 11.05 1104.96 0 0STNC-230 8.97 897.05 0 0GEN3-230 9.848 984.79 0 0

15、STNB-230 8.438 843.8 0 0、 、 1 20.862 2086.16 0 0、 、 2 12.665 1266.48 0 0、 、 3 9.869 986.89 0 0、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 1、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 1、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 2017/05/05 、 、 :15:32:56、 、 、 、 、 ABC 、 、 、 、 、 、 、 (p.u.) 、 、 、 、 (MVA) 、 、 、 、 、 、 、 (%)GEN2-230 13.917 1391.75

16、0 0STNC-230 8.696 869.6 0 0GEN3-230 12.767 1276.67 0 0、 、 2 0 0 0 0、 、 3 0 0 0 0、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 2、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 1、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 2017/05/05 、 、 :15:57:05、 、 、 、 、 A,G 、 、 、 、 、 、 、 (p.u.) 、 、 、 、 (MVA)STNA-230 9.196 919.56 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、

17、3、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 1、 、 、 、 、 、 、 、 、 1、 、 、 I、 50%、 、 、 AB、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 2017/05/05 、 、 :15:57:12、 、 、 、 、 AB 短路作业 4，因为在线路 6 靠近 STNB-230 母线侧单相短路接地同时三相开关跳，相当于三相断线，短路点及其相连支路的正序和零序电流都为 0。、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、GEN1-230 0.0827 88.04STNA-230 0.1229 85.56GEN2-230 0.0982 87.69STNC-230 0

18、.1222 86.5GEN3-230 0.1099 86.83STNB-230 0.1301 84.01、 、 1 0.0514 89.17、 、 2 0.0835 88.83、 、 3 0.107 88.14、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 5、 、 、 、 、 、 、 2017/05/05 、 、 :16:01:32、 、 、 、 、 ( p.u. ) 、 、 (deg.)、 、 、 、 、 AB,G短路作业 6、7、8、9、10 都是以 STC-230 母线为故障点，基于不同作业 1、 2、3、4、5 的短路计算结果：、 、 、 、 、 、 、 、 、 、

19、、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、STNC-230 0 0 0 0 0 0、 、 、 、 IK1 IK0STNC-230 8.9705 0、 、 、 、 、 、 、 IK1 IK0GEN2-230 3 5.0848 0GEN3-230 4 3.8923 0、 、 、 、 、 、 6、 、 、 、 、 、 、 2017/05/05 、 、 :16:51:32、 、 、 、 、 、 、 ( p.u. ) 、 、 、 、 (MVA) 、 、 、 、 ( p.u. ) 、 、 (deg.)、 、 、 、 、 ABC、 、

20、、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 6、 、 、 、 、 、 、 2017/05/05 、 、 :16:51:32、 、 、 、 、 ( p.u. ) 、 、 (deg.)、 、 、 、 、 STNC-230、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、STNC-230 0.6917 4.26 0.2422 182.15 0.4498 185.4、 、 、 、 IK1 IK0STNC-230 2.8987 2.8987、 、

21、 、 、 、 、 、 IK1 IK0GEN2-230 3 1.8134 1.6407GEN3-230 4 1.4263 1.258、 、 、 、 、 、 7、 、 、 、 、 、 、 2017/05/05 、 、 :17:00:32、 、 、 、 、 、 、 ( p.u. ) 、 、 、 、 (MVA) 、 、 、 、 ( p.u. ) 、 、 (deg.)、 、 、 、 、 A、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 7、 、 、 、 、 、 、 2017/05/05 、 、 :17:00:32、 、 、 、 、 ( p.u. ) 、 、 (deg.)、 、 、 、 、 STNC-230、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、