1、課程設計(論文) 題 目 名 稱 潮流計算課程設計 課 程 名 稱 電力系統穩態分析 學 生 姓 名 萬仕堯 學 號 1041201123 系 、專 業 電氣工程系 10級電力二班 指 導 教 師 黃肇 袁旭龍 2013年 1月5 日邵陽學院課程設計（論文）任務書年級專業10電氣工程及其自動化學生姓名萬仕堯學 號1041201123題目名稱潮流計算課程設計設計時間2012.12.21-2013.1.5課程名稱 電力系統穩態分析課程編號121202306設計地點綜合仿真實驗室一、 課程設計（論文）目的 1.掌握電力系統潮流計算的基本原理； 2.掌握并能熟練運用PSCAD仿真軟件； 3.采用PSC

2、AD軟件，做出系統接線圖的潮流計算仿真結果。二、 已知技術參數和條件將發電機G1設為系統的平衡節點，設置電壓幅值為1.04pu,電壓參數相角為0°；將G2和G3設為PV節點，分別設置有功出力為1.63pu和0.85pu，設置電壓幅值都為1.025pu。網絡各元件參數的標幺值如表1所示，收斂系數。試求：計算各母線上的潮流分布。圖1 簡單電力系統三、 任務和要求1. 按學校規定的格式編寫設計論文。2. 論文主要內容有：課題名稱。設計任務和要求。PSCAD的應用以及仿真結果。收獲體會、存在問題和進一步的改進意見等。注：1此表由指導教師填寫，經系、教研室審批，指導教師、學生簽字后生效；2此表

3、1式3份，學生、指導教師、教研室各1份。四、參考資料何仰贊 主編.電力系統分析. 高教出版社出版.第三版.2002年劉明波 主編.大電網最優潮流計算.科學出版社出版.第一版.2010年 陳珩 主編.電力系統穩態分析.中國電力出版社.第三版.2007年韓禎祥 主編.電力系統分析.浙江大學出版社.第三版.2005年五、進度安排 2012年12月12日：下達課程設計的計劃書，任務書，設計題目及分組情況 2012年12月22日-26日：學生熟悉PSCAD軟件和建模 2012年12月27日-30日：上機調試程序，建立系統接線圖的仿真模型和得出仿真結果 2013年1月1日-3日：寫出報告（A4打印稿）和P

4、PT報告（用于答辯） 2013年1月5日：組織學生答辯六、教研室審批意見教研室主任（簽字）： 年 月 日七|、主管教學主任意見 主管主任（簽字）： 年 月 日八、備注指導教師（簽字）： 學生（簽字）：邵陽學院課程設計（論文）評閱表學生姓名 萬仕堯 學 號 1041201123 系 電氣工程系 專業班級 10電力二班 題目名稱 潮流計算課程設計 課程名稱 電力系統穩態分析 一、學生自我總結這次的課程設計使我把電力系統課本的理論知識用在實踐中，實現了理論和實踐相結合，從中更懂得理論是實踐的基礎，實踐又能檢驗理論的正確性，讓我受益非淺，對我以后工作中遇到問題或者繼續學習將會產生巨大的幫助和影響，我們

5、很好的發揮了團隊協作能力，我們組十名同學都積極的參與到了其中，大家協同解決了很多難題。特別是對于pscad軟件的安裝，我們都是首次接觸這款軟件，在進行軟件的安裝時就遇到了難題，還好大家一起努力將其很好的解決了。 學生簽名： 年 月 日二、指導教師評定評分項目平時成績答辯課程設計內容綜合成績權 重30%30%40%單項成績指導教師評語： 指導教師（簽名）： 年 月 日注：1、本表是學生課程設計（論文）成績評定的依據，裝訂在設計說明書（或論文）的“任務書”頁后面；2、表中的“評分項目”及“權重”根據各系的考核細則和評分標準確定。目 錄摘要I1 緒論11.1 潮流計算以及變量的概述31.3 課程設計

6、題目42 方案52.1系統流程圖52.2 電氣主接線圖53 系統調試與仿真73.1 PSCAD簡介73.2 PSCAD仿真圖8總結10參考文獻11摘 要 本次設計的是一個WSCC3G九節點系統潮流計算，潮流計算是電力系統最基本最常用的計算。根據系統給定的運行條件，網絡接線及元件參數，通過潮流計算可以確定各母線的電壓，各元件流過的功率，整個系統的功率損耗。潮流計算是實現電力系統安全經濟發供電的必要手段和重要工作環節。因此，潮流計算在電力系統的規劃計算，生產運行，調度管理及科學計算中都有著廣泛的應用。電力系統穩態分析包括潮流分析和靜態安全分析。本次設計主要是利用PSCAD軟件設計出接線圖，然后設計

7、系統各元件的參數進行仿真。本次潮流計算課程設計是用PSCAD軟件仿真。可以直觀的看出電力系統運行時的潮流分布，關鍵詞：潮流計算；穩態分析；PSCAD1 緒論1.1電力系統潮流計算以及變量的概述在電力系統的正常運行中，隨著用電負荷的變化和系統運行方式的改變，網絡中的損耗也將發生變化。要嚴格保證所有的用戶在任何時刻都有額定的電壓是不可能的，因此系統運行中個節點出現電壓的偏移是不可避免的。為了保證電力系統的穩定運行，要進行潮流調節。廣義的潮流計算給定的變量可以是四個變量中的任意組合，共有十五種節點類型，此外四個變量都不給定也是一種節點，故可能是十六種類型，為了適應聯絡線功率給定的要求，廣義潮流還考慮

8、將線路的有功功率給定及五功功率的給定作為潮流平衡方程式。本次課程設計主要應用拉牛頓拉夫遜潮流計算。變量的分類：擾動變量：負荷消耗的有功、無功功率、控制變量：電源發出的有功、無功功率、狀態變量：母線或節點的電壓大小和相位、 、在這十二個變量中，負荷消耗的有功和無功功率無法控制，因它們取決于用戶，它們就稱為不可控變量或是擾動變量。電源發出的有功無功功率是可以控制的自變量，因此它們就稱為控制變量。母線或節點電壓的大小和相位角是受控制變量控制的因變量。為了保證系統的正常運行必須滿足以下的約束條件： ；<< 節點的分類： 第一類稱PQ節點。等值負荷功率、和等值電源功率、是給定的，從而注入功率

9、、是給定的，待求的則是節點電壓的大小和相位角。屬于這類節點的有按給定有功、無功率發電的發電廠母線和沒有其他電源的變電所母線；第二類稱PV節點。等值負荷和等值電源的有功功率、 是給定的，從而注入有功功率、 是給定的。等值負荷的無功功率 和節點電壓的大小 也是給定的。待求的則是等值電源的無功功率，從而注入無功功率和節點電壓的相位角。有一定無功功率儲備的發電廠和有一定無功功率電源的變電所母線都可以作為PV節點；第三類平衡節點。潮流計算時一般只設一個平衡節點。等值負荷功率、 是給定的，節點電壓的大小和相位也是給定的。擔任調整系統頻率任務的發電廠母線往往被選作為平衡節點。為保證電力系統的穩定運行，對電壓

10、實現如下的管理和控制：1.為了保證電力系統靜態與暫態的穩定運行以及變壓器帶負荷調壓分接頭的運行范圍和廠用電，系統的運行電壓必須大于某一最低值。2.在正常運行時，必須具有規定的無功功率儲備，以保證事故后系統最低電壓大于規定的最低值，防止出現電壓崩潰事故和同步穩定性破壞。3.保持系統電壓低于規定的最大數值，以適應電力設備的絕緣水平和避免變壓器過飽和，并向用戶提供合理的最高水平電壓。4.在上述制約條件下，盡可能減少網絡的有功功率損耗，以取得經濟效益。電力系統的運行電壓水平取決于無功功率的平衡。系統中各種無功電源的無功功率輸出應滿足系統負荷和網絡損耗在額定電壓下對無功功率的要求，否則電壓就回偏離額定值

11、。所以在必要的時候要對無功功率進行調節。為了實現超高壓電網的電壓控制，需要在網絡中的適當地點裝設一定數量的無功補償設備。這些無功補償設備的容量，運行性能和裝設地點，必須滿足和適應電網控制的要求。1.2 潮流計算簡介 潮流計算是電力系統分析中的一種最基本的計算，指在給定電力系統網絡拓撲、元件參數和發電、負荷參量條件下，計算有功功率、無功功率及電壓在電力網中的分布。潮流計算是根據給定的電網結構、參數和發電機、負荷等元件的運行條件，確定電力系統各部分穩態運行狀態參數的計算。通常給定的運行條件有系統中各電源和負荷點的功率、樞紐點電壓、平衡點的電壓和相位角。待求的運行狀態參量包括電網各母線節點的電壓幅值

12、和相角，以及各支路的功率分布、網絡的功率損耗等。在電力系統運行和規劃中，都需要研究電力系統穩定運行情況，確定電力系統的穩態運行狀態。給定電力系統的網絡結構、參數和決定電力系統運行狀況的邊界條件，確定電力系統運行的方法之一是朝流計算。從數學上說,朝流計算是要求解一組有潮流方程描述的非線性方程組。電力系統潮流計算是電力系統分析中最重要最基本的計算，是電力運行、規劃以及安全性、可靠性分析和優化的基礎，也是各種電磁暫態和機電暫態分析的基礎和出發點。 電力系統潮流計算是電力系統最基本的計算，也是最重要的計算。所謂潮流計算，就是已知電網的接線方式與參數及運行條件，計算電力系統穩態運行各母線電壓、個支路電流

13、與功率及網損。對于正在運行的電力系統，通過潮流計算可以判斷電網母線電壓、支路電流和功率是否越限，如果有越限，就應采取措施，調整運行方式。對于正在規劃的電力系統，通過潮流計算，可以為選擇電網供電方案和電氣設備提供依據。潮流計算還可以為繼電保護和自動裝置定整計算、電力系統故障計算和穩定計算等提供原始數據。 此外，在進行電力系統穩態及暫態穩定計算時，要利用潮流計算的結果作為其計算的基礎；一些故障分析以及優化計算也需要有相應的潮流計算作配合；潮流計算往往成為上述計算程序的一個重要組成部分。以上這些，主要是在系統規劃設計及運行方式安排中的應用，屬于離線計算范疇。 隨著現代化的調度中心的建立，為了對電力系

14、統進行實時安全監控，需要根據實時數據庫所提供的信息。1.3 課程設計題目簡單電力系統圖如圖1.1所示,將發電機G1設為系統的平衡節點，設置電壓幅值為1.04pu,電壓參數相角為0°；將G2和G3設為PV節點，分別設置有功出力為1.63pu和0.85pu，設置電壓幅值都為1.025pu。網絡各元件參數的標幺值如表1所示，收斂系數。試求：計算各母線上的潮流分布。圖1.1 簡單電力系統2方案設計2.1 系統流程圖用/ 進行仿真的主要流程圖如圖2.1所示: 圖2.1 PSCAD仿真流程2.2 電氣主接線圖電力系統潮流計算是電力系統最基本的計算，也是最重要的計算。所謂潮流計算，就是已知電網的接

15、線方式與參數及運行條件，計算電力系統穩態運行各母線電壓、個支路電流與功率及網損。對于正在運行的電力系統，通過潮流計算可以判斷電網母線電壓、支路電流和功率是否越限，如果有越限，就應采取措施，調整運行方式。對于正在規劃的電力系統，通過潮流計算，可以為選擇電網供電方案和電氣設備提供依據。潮流計算還可以為繼電保護和自動裝置定整計算、電力系統故障計算和穩定計算等提供原始數據。 根據課程的學習，畫出主電氣圖如圖2.2所示：圖2.2 電氣主接線圖3 系統調試與仿真3.1 PSCAD 簡介是一種有效的用戶圖形界面,能夠顯著地提高電力系統電磁瞬時模擬研究的效率。 利用PSCAD 家族的軟件工具,使得電力系統工程

16、師能夠充分利用現代微機工作站的資源, 更為有效地使用馬尼托巴高壓直流研究中心的 瞬時模擬軟件。該族軟件還可作為該中心的實時數字模擬器的用戶界面。 由下述軟件模塊構成: 檔管理系統、建模(DRAFT)模塊 、架空線(T-LINE)和電纜(CABLE)模塊 、運行(RUN TIME)模塊 、單曲線繪圖(UNIPLOT)和多曲線繪圖(MULTIPLOT)模塊 PSCAD 編寫使其適合在基于UNIX操作系統并具有X 窗口環境的微機工作站上運行。PSCAD 具備自己的軟件支持因而不需要用戶再安裝其他支持軟件。 建議使用的系統至少應具備16MB的內部RAM。 安裝的PSCAD 軟件需占用不到10MB的磁盤

17、存儲空間。軟件同時支持單色和彩色監視器。如果要運行EMTDC 模擬軟件, 用戶應提供FORTRAN 77(F77) 編譯器。硬拷貝輸出采用PS格式。建模模塊中的圖形可通過接受HP-GL 命令的繪圖儀輸出。 PSCAD代表電力系統計算機輔助設計，PSCAD的開發成功，使得用戶能更方便地使用EMTDC進行電力系統分析，使電力系統復雜部分可視化成為可能，而且軟件可以作為實時數字仿真器的前置端。可模擬任意大小的交直流系統。PSCAD V1 1988年首先在阿波羅工作站上使用，然后大約在1995年PSCAD V2開始應用。PSCAD V3以PC Windows作為平臺，在1999年面世。目前最新版本的是

18、PSCAD V。 用戶可以通過調用隨EMTDC 主程序一起提供的庫程序模塊或利用用戶自己開發的元部件模型有效地組裝任何可以想象出的電力系統模型和結構。EMTDC 的威力之一是可以較為簡單地模擬復雜電力系統, 包括直流輸電系統和其相關的控制系統。采用 PSCAD 進行的典型模擬研究包括： 一般的交流電力系統電磁暫態研究， 直流輸電結構和控制， FACTS(靈活交流輸電系統)元部件模型， 由于故障、斷路器操作或雷電沖擊引起的電力系統的過電壓研究， 絕緣配合研究 ，諧波相互影響研究 ，靜止補償器研究， 非線性控制系統研究， 變壓器飽和研究, 如鐵磁振蕩和鐵芯飽和不穩定性研究 ，同步發電機和感應電動機的扭矩效應和自勵磁研究，陡前波分析， 研究當一臺多軸系發電機與串補線路或電力電子設備相互作用時的次同步諧振現象， 向孤立負荷送電。 3.2 PSCAD仿真波形圖輸出顯示圖如圖3.1所示: 圖3.1 輸出顯示圖節點4處的仿真波形圖如圖3.2所示: 圖3.2 節點4處的仿真波形圖節點2處的仿真波