1、 燕山大学 课 程 设 计 说 明 书 题目 ： 电力系统潮流、短路计算和暂态 稳定性分析（四） 学院（系） ： 电气工程学院 年级专业 ： 学 号 ： 学生姓名 ： 指导教师 ： 殷桂梁 教师职称 ： 教授 电气工程学院课程设计任务书 课程名称： 电力系统分析 基层教学单位：电力工程系 指导教师： 殷桂梁 学号 学生姓名 （专业）班级 设计题目 电力系统潮流、短路计算和暂态稳定性分析（四） 设 计 技 术 参 数 某地区各发电厂和负荷点的地理位置如图所示。输电系统电压等级为 220kV，负荷额定功率标示如图。节点 2-4 距离为 380km，2-6 为 230km， 2-8 为 215km，
2、 2-9 为 180km， 2-10 为 160km， 4-6为 350km， 4-8 为 300km， 4-9 为 220km， 4-10 为 390km， 6-8 为330km， 6-9为 150km， 6-10 为 130km， 8-9为 21km， 8-10 为 320km，9-10 为 180km。可选导线型号和单位长度导线参数如表所示。变压器电抗为标么值，基准功率为 100MW。 设 计 要 求 设计的供电网络应保证当系统中任一条线路发生故障时，各负荷均不断电。运用 Power World 软件计算出系统潮流分布和各母线短路时不同短 路类型情况下的短路电流，并进行暂态稳定性分析。计
3、算容许误差为 10 5。最后将最终结果列表在报告中。 参 考 资 料 夏道止，电力系统分析，中国电力出版社， 2004 年 陈珩，电力系统稳态分析，中国电力出版社， 1995 年 李光琦，电力系统暂态分析，中国电力出版社， 1995 年 周次 第一周 应 完 成 内 容 设计系统的接线形式，选择线路参数。对设计的电网结构进行静态安全分析，判断系统运行的薄弱环节。计算系统潮流分布，分析网络损耗。计算某一母线和线路不同短路类型情况下的短路电流，对比分析不同 类型短路情况下对母线电压、线路电流和发电机的影响。进行暂态稳定性分析，确定系统在较严重事故情况下的临界切除故障时间，撰写课程设计报告、答辩。
4、指导教 师签字 基层教学单位主任签字 说明：任务书要求装订到课程设计报告前面。 电气工程学院 教务科 29481 0605.1:106 25.0j1 2G15 0 0 M W1 0 0 M V a r3 0 0 M W5 0 M V a r1 3 . 8 k V05.1:1105.0j3 4G22 4 0 M W1 0 0 M V a r3 0 0 M W7 0 M V a r1 0 . 5 k V1:10 57 0.0j5 6G32 2 0 M W1 0 0 M V a r1 6 0 M W3 0 M V a r1 0 . 5 k V1:10 53 0.0j7 8G49 0 M W6 5 M
5、 V a r1 2 0 M W4 0 M V a r1 0 . 5 k V95 0 M W1 5 M V a r1 01 0 0 M W2 5 M V a r地 理 位 置发电机参数： G1： SN=1000MVA， 37.0 dx ， H=8.24s， D=5.8 G2： SN=300MVA， 25.0 dx ， H=5.36s， D=4.8 G3： SN=300MVA， 28.0 dx ， H=6.33s， D=4.3 G4： SN=150MVA， 19.0 dx ， H=4.33s， D=3.5 表：可选导线参数 导线型号 r1( /km) x1( /km) b1 10-6(S/km)
6、LGJ-70 0.450 0.440 2.58 LGJ-120 0.270 0.423 2.60 LGJ-150 0.210 0.416 2.74 LGJQ-600 0.052 0.415 2.72 目 录 第 1 章 设计说明 5 1.1 设计技术参数 5 1.2 设计要求 5 第 2 章 设计原理及分析 5 2.1 设计原理 6 2.2 应用 power world 设计的原理图 6 第 3 章 静态安全分析 6 第 4 章 系统潮流分布及网络损耗 7 4.1 节点状态和支路参数 8 4.2 网络损耗 9 第 5 章 短路分析及短路电流 9 5.1 节点 5.1.1 单相接地 9 5.1.
7、2 相间短路 10 5.1.3 三相对称 10 5.1.4 两相接地 10 5.2 线路 5.2.1 单相接地 10 5.2.2 相间短路 11 5.2.3 三相对称 11 5.2.4 两相接地 11 5.3 不同短路类型对比分析 11 第 6 章 暂态稳定性分析 12 6.1 系统接入故障后稳定性分析 12 6.2 临界切除故障时间 18 第 7 章 心得体会 20 参考文献 21 附：燕山大学课程设计评审意见表 设计题目： 电力系统潮流、短路计算和暂态稳定性分析（一） 第 1 章 设计说明 1.1 设计技术参数 1、 输电系统电压等级为 220kV，负荷额定功率标示如图。 2、发电机参数：
8、 G1： SN=1000MVA， 37.0 dx ， H=8.24s， D=5.8 G2： SN=300MVA， 25.0 dx ， H=5.36s， D=4.8 G3： SN=300MVA， 28.0 dx ， H=6.33s， D=4.3 G4： SN=150MVA， 19.0 dx ， H=4.33s， D=3.5 3、线路参数： 节点 2-4距离为 380km， 2-6为 230km， 2-8为 215km， 2-9 为 180km， 2-10 为 160km，4-6 为 350km， 4-8 为 300km， 4-9 为 220km， 4-10 为 390km， 6-8 为 330k
9、m， 6-9 为150km， 6-10 为 130km， 8-9 为 21km， 8-10 为 320km， 9-10 为 180km。 选用导线型号为 LGJ-150，参数： r1=0.210 x1=0.416 b1=2.74 4、基准功率为 100MW，基准电压为 110kV。 1.2 设计要求 设计的供电网络应保证当系统中任一条线路发生故障时，各负荷均不断电。运用 Power World 软件计算出系统潮流分布和各母线短路时不同短路类型情况下的短路电流，并进行暂态稳定性分析。计算容许误差为 10 5。最后将最终结果列表在报告中。 2、运用 Power World 软件计算出系统潮流分布和
10、各母线短路时不同短路类型情况下的短路电流，并进行暂态稳定性分析。 第 2 章 设计原理及分析 2.1 设计原理 根据设计要求，需保证任意一条线路出现故障时，每个负荷均不断电，因此必须保证每个节点处同时至少连接两条线路，设计采用环网结构，根据各负荷的功率分布，让发电机自动调整对负荷提供有功和无功功率。其中，有 一个发电机处于平衡节点，对整个电网的功率进行平衡。 由于发电机的输出电压相对系统而言很小，所以要经过升压变压器连入原系统，使系统运行并分析实例信息数据，如果电压不够稳定或不能对负载供电，则对设计网络再进行修改，先考虑线路连接情况，再看导线选择是否合理，直到运行时平衡系统功率并保证另外两发电
11、机输出额定功率。这时，可以进行短路计算和暂态稳定性分析。 2.2 应用 power world软件设计的原理图 第 3 章 静态安全分析 安全分析，是用预想事故的分析方法来预知系统是否存在安全隐患，以便及早采取相应 的措施防止系统发生大的事故。静态安全分析可判断发生预想事故后系统是否会过负荷或电压越限。 运用 power world 软件静态安全分析功能，插入事故：单个线路或变压器事故后，开始运行，得到如下结果，见表 1 表 1 静态安全分析 静态安全分析 标签 跳过 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 L_000044-00
12、0022C1 NO YES YES NO 0 L_000022-000066C1 NO YES YES NO 0 L_000066-000022C2 NO YES YES NO 0 L_000022-000088C1 NO YES YES NO 0 L_000022-000088C2 NO YES YES NO 0 L_000022-000099C1 NO YES YES NO 1 0.86 L_000022-000099C2 NO YES YES NO 1 0.86 L_000066-000044C1 NO YES YES NO 0 L_000044-000088C1 NO YES YES
13、NO 0 L_000066-0001010C1 NO YES YES NO 0 L_000066-0001010C2 NO YES YES NO 0 第 4 章 系统潮流分布及网络损耗 4.1 节点状态和支路参数 运用 power world 软件运行实例，查看实例信息等到如下表的节点状态和支路参数，见表 2，表3 表 2 节点状态 节点 编号 基准电压 标幺电压 实际电压 相角(度 ) 有功负荷 无功负荷 发电机有功 发电机无功 1 13.8 1 13.8 -18 496 37.3 2 220 0.98 216 -37 300 50 3 10.5 1 10.5 -30 240 86.6 4
14、220 0.94 208 -45 300 70 5 10.5 1 10.5 -35 220 54.6 6 220 0.98 215 -43 160 30 7 10.5 1 10.5 -40 90 47.6 8 220 0.98 215 -43 120 40 9 220 0.94 207 -40 50 15 10 220 0.96 212 -46 100 25 表 3 支路参数 支路参数 首端节点编号 末端节点名称 状态 是否变压器 R X B 极限 A MVA 1 2 Closed Yes 0 0.06 0 0 4 2 Closed No 0.2 0.33 0.48 100 2 6 Close
15、d No 0.13 0.2 0.29 100 6 2 Closed No 0.21 0.21 0.29 100 2 8 Closed No 0.2 0.2 0.27 100 2 8 Closed No 0.2 0.2 0.27 100 2 9 Closed No 0.17 0.16 0.23 0 2 9 Closed No 0.17 0.16 0.23 0 3 4 Closed Yes 0 0.11 0 500 6 4 Closed No 0.19 0.3 0.45 100 4 8 Closed No 0.16 0.26 0.38 100 5 6 Closed Yes 0 0.06 0 500
16、 6 10 Closed No 0.01 0.12 0.16 0 6 10 Closed No 0.01 0.12 0.16 0 7 8 Closed Yes 0 0.05 0 500 4.2 网络损耗 计算后，得到网络损耗如表 4 表 4 网络损耗 支路状态 首端节点编号 末端节点名称 有功 首端节点 无功 首端节点 视在功率 首端节点 视在功率极限 %视在功率极限 (最大值 ) 有功损耗 无功损耗 7 8 90 47.5 102 500 20.4 0 5.49 6 10 50.4 0.4 50.4 0 0 0.38 -12 6 4 13.8 -19 23.2 100 25.5 0.68 -
17、40 6 10 50.4 0.4 50.4 0 0 0.38 -12 6 2 -22 7.3 23.1 100 40.8 2.18 -26 5 6 220 54.6 227 500 45.3 0 29.3 4 8 -16 -19 24.4 100 24.4 0.64 -34 4 2 -31 -11 33.2 100 45.2 2.85 -41 3 4 240 86.5 255 500 51 0 68.4 2 9 26.2 -12 29 0 0 1.24 -20 2 8 25.4 -33 41.4 100 41.4 2.21 -24 2 6 34.7 -31 46.3 100 46.3 2.01
18、 -25 2 8 25.4 -33 41.4 100 41.4 2.21 -24 2 9 26.2 -12 29 0 0 1.24 -20 1 2 496 37.3 497 0 0 0 170 第 5 章 短路分析 5.1 节点短路故障分析 5.1.1 单相接地 节点 1相间 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 1 0.5 0.5 -18 162 162 2 2 0.98 0.48 0.58 -37 167 123 3 3 1 0.64 0.87 -30 -150 111 4 4 0.94 0.57 0.71 -45 -177 98 5 5 1
19、 0.57 0.77 -35 -165 110 6 6 0.98 0.56 0.68 -43 -180 104 7 7 1 0.6 0.68 -40 -178 104 8 8 0.98 0.58 0.62 -43 175 103 9 9 0.94 0.46 0.56 -40 164 120 10 10 0.96 0.55 0.67 -46 176 100 5.1 2 相间短路 节点 1相间 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 1 0.5 0.5 -18 162 162 2 2 0.98 0.48 0.58 -37 167 123 3 3 1 0
20、.64 0.87 -30 -150 111 4 4 0.94 0.57 0.71 -45 -177 98 5 5 1 0.57 0.77 -35 -165 110 6 6 0.98 0.56 0.68 -43 -180 104 7 7 1 0.6 0.68 -40 -178 104 8 8 0.98 0.58 0.62 -43 175 103 9 9 0.94 0.46 0.56 -40 164 120 10 10 0.96 0.55 0.67 -46 176 100 5.1.3 三相对称 节点三相 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
21、0 0 0 0 2 2 0.23 0.23 0.23 -21 -141 98.6 3 3 0.66 0.66 0.66 -12 -132 108 4 4 0.5 0.5 0.5 -33 -153 87.1 5 5 0.53 0.53 0.53 -18 -138 102 6 6 0.45 0.45 0.45 -31 -151 89.3 7 7 0.46 0.46 0.46 -33 -153 87.5 8 8 0.4 0.4 0.4 -38 -158 82.2 9 9 0.22 0.22 0.22 -24 -144 95.8 10 10 0.44 0.44 0.44 -34 -154 85.8 5
22、.1.4 两相接地 节 两 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 1.45 0 0 -17 0 0 2 2 1.42 0.05 0.36 -30 -97 66.9 3 3 1.36 0.44 0.72 -24 -114 85.6 4 4 1.31 0.2 0.68 -34 -140 62.3 5 5 1.4 0.3 0.62 -29 -118 75.9 6 6 1.38 0.17 0.6 -33 -133 62.7 7 7 1.35 0.23 0.61 -31 -153 68.3 8 8 1.34 0.16 0.58 -33 -166 62.1 9 9 1.4 0.07 0.35 -32 -61 57.3 10 10 1.37 0.14 0.63 -36 -135 58.1
