课程设计
课程名称：电力系统分析
设计题目：基于Matlab计算程序的电力系统运行分析学院：电力工程学院
专业：电气工程自动化
年级：
学生姓名：
指导教师：
日期：
教务处制
目录
前言 (1)
第一章参数计算 (2)
一、目标电网接线图 (2)
二、电网模型的建立 (3)
第二章潮流计算 (6)
一．系统参数的设置 (6)
二．程序的调试 (7)
三、对运行结果的分析 (13)
第三章短路故障的分析计算 (15)
一、三相短路 (15)
二、不对称短路 (16)
三、由上面表对运行结果的分析及在短路中的一些问题 (21)
心得体会 (26)
参考文献 (27)
前言
电力系统潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。潮流计算的目标是求取电力系统在给定运行状态的计算。即节点电压和功率分布，用以检查系统各元件是否过负荷.各点电压是否满足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率损耗等。对现有电力系统的运行和扩建，对新的电力系统进行规划设计以及对电力系统进行静态和暂态稳定分析都是以潮流计算为基础。潮流计算结果可用如电力系统稳态研究，安全估计或最优潮流等对潮流计算的模型和方法有直接影响。
在电力系统中可能发生的各种故障中，危害最大且发生概率较高的首推短路故障。产生短路故障的主要原因是电力设备绝缘损坏。短路故障分为三相短路、两相短路、单相接地短路及两相接地短路。其中三相短路时三相电流仍然对称，其余三类短路统成为不对称短路。短路故障大多数发生在架空输电线路。电力系统设计与运行时，要采取适当的措施降低短路故障的发生概率。短路计算可以为设备的选择提供原始数据。
第一章参数计算一、目标电网接线图
系统参数
表1. 线路参数表
线路编号线路型号线路长度（km）线路电阻
{Ω/km} 线路正序电抗
{Ω/km}
线路容纳之半
{S/km}
4-5 LGJ-240/30 113 0.047
0.4 1.78×6
10-
4-6 LGJ-120/70 120 0.074
1.47×6
10-
5-7 LGJ-120/25 165 0.079
1.60×6
10-
6-9 LGJ-95/55 166 0.092
1.80×6
10-
7-8 LGJ-240/30 92 0.047
1.78×6
10-
8-9 LGJ-240/30 122 0.047
1.78×6
10-说明：线路零序电抗为正序电抗3倍。
表2. 变压器参数表
线路编号 变压器型号 变压器变比（kV ） 短路电压百分数(%)
2-7 SSPL-220000 242±3×2.5%/20 10.43 3-9 SSPL-120000 242±3×2.5%/15 5.81 1-4
SSPL-240000
242±3×2.5%/17.5
11.42
说明：变压器零序电抗与正序电抗相等，且均为Δ/Y 0接法。
表3. 发电机参数表1
发电机 额定功率{MW}
额定电压{kV}
额定功率因数
1 200 16.5 0.85
2 180 18 0.85 3
100
13.8
0.85
表4. 发电机参数表2 发电机 母线名 J T （S ） a R {Ω} d X {Ω} '
d X {Ω} q X {Ω} 'q X {Ω} '0d T （S ） '0q T （S ）
1 1 47.28 0 0.3
2 0.1
3 0.21 0.21 8.96 2 2 12.80 0 1.93 0.26 1.87 0.43 6.00 0.535 3
3
6.02
1.51
0.21
1.45
0.29
8.59
0.60
表5. 负荷数据表
节点号 有功负荷（MW ）
无功负荷（MV A ）
5 135 50
6 100 30 8 80
35
二、电网模型的建立
设计中，采用精确计算算法，选取
B
S
=100MV A ，
B
U
=220KV ，将所有支路的参数都
折算到220KV 电压等级侧，计算过程及结果如下： 1、系统参数的计算 （1）线路参数
计算公式如下：
2B B
R r l
s U
= 2B B
X x l
s U
= 2
2B B
B
bl U s = 各条线路参数的结果： 4-5： 011.0220100
047.01132
=?
?=R 093.0220
100
4.01132
=??=X
097.010********.1113226
=???=-B 4-6： 018.0220100
074.01202
=?
?=R 099.0220100
4.01202
=?
?=X 085.010********.1120226
=???=-B 5-7： 027.0220100
079.01652
=?
?=R 136.0220100
4.01652
=?
?=X 013.010********.1165226
=???=-B 6-9： 032.0220100
092.01662
=?
?=R 137.0220100
4.01662
=?
?=X 145.010********.1166226
=???=-B 7-8： 009.0220100
047.0922
=?
?=R 076.0220100
4.0922
=?
?=X 079.010********.192226
=???=-B 8-9： 012.0220100
047.01222
=?
?=R 101.0220100
4.01222
=?
?=X 105.0100
2201078.1122226
=???=-B
（2）变压器参数的计算：
0576.0220
10022024210043.10100%2
222
14
=??==B B N N S T U S S U U X
0586.022010022024210081.5100%2
222
27
=??==B B N N S T U S S U U X 0576.0220
10022024210042.11100%2
222
39
=??==B B N N S T U S S U U X
（3）发电机参数的计算：（暂态分析时，只用到发电机的暂态电抗来代替其次暂态电抗，故
只求出暂态电抗）
0514.0220100
)5.17242(13.0222
2
'1'1=??==B B dG dG S S K
X X 0787.0220100
)20242(26.02
222
'2'2=??==B B dG dG S S K
X X 1129.0220100
)15242(21.02
22
2'1'3=??==B B dG dG S S K
X X
（4）负荷节点的计算 241.0-6514.0)50-135(50135100
)-(2225j j jQ P S S Z B L =?+==
2751.0-9174.0)30-100(30100100
)-(2226j j jQ P S S Z B L =?+==
459.0-049.1)35-80(3580100)-(2
228j j jQ P S S Z B L =?+==
2．系统等值电路图的绘制
根据以上计算结果，得到系统等值电路图如下：
第二章潮流计算
一．系统参数的设置
设计中要求所有结点电压不得低于1.0p.u.，也不得高于1.05p.u.，若电压不符合该条件，可采取下面的方法进行调压：
（1）改变发电机的机端电压
（2）改变变压器的变比（即改变分接头）
（3）改变发电机的出力
（4）在电压不符合要求的结点处增加无功补偿
调压方式应属于逆调压。
结点的分类：
根据电力系统中各结点性质的不同，将结点分为三类：PQ结点、PV结点和平衡结点，在潮流计算中，大部分结点属于PQ结点，小部分结点属于PV结点，一般只设一个平衡结点。对于平衡结点，给定其电压的幅值和相位，整个系统的功率平衡由这一点承担。本设计中，选1号节点为平衡节点；2、3号节点为P、U节点；4、5、6、7、8、9号结点为P、Q 节点。
设计中，节点数:n=9，支路数:nl=9，平衡母线节点号:isb=1，误差精度:pr=0.00001。
由支路参数形成的矩阵:
B1=[1 4 0.0576i 0 1 0;
2 7 0.0574i 0 1 0;
3 9 0.0586i 0 1 0;
4 5 0.0114+0.093i 0.194i 1 0;
4 6 0.018+0.099i 0.170i 1 0
5 7 0.027+0.136i 0.026i 1 0
6 9 0.032+0.137i 0.028i 1 0
7 8 0.047+0.076i 0.158i 1 0
8 9 0.012+0.101i 0.022i 1 0];
%支路参数矩阵
由各节点参数形成的矩阵:
B2=[2+1.24i 0 1 1 0 1;
1.8+1.12i 0 1 1 0 3;
1+0.62i 0 1 1 0 3
0 0 1 0 0 2;
0 1.35+0.5i 1 0 0 2
0 1+0.3i 1 0 0 2
0 0 1 0 0 2
0 0.8+0.35i 1 0 0 2
0 0 1 0 0 2];
%节点参数矩阵
由节点号及其对地阻抗形成的矩阵:
X=[1 0;2 0;3 0;4 0;5 0;6 0;7 0;8 0;9 0];
二．程序的调试
1. 未调试前，原始参数运行结果如下：
选用牛顿-拉夫逊法来进行潮流计算，计算结果如下所示：
迭代次数
4
没有达到精度要求的个数
14 16 16 0
各节点的实际电压标幺值E为(节点号从小到大排列)：
Columns 1 through 4
1.0000 0.9755 + 0.2198i 0.9903 + 0.1390i 0.9727 - 0.0252i Columns 5 through 8
0.9322 - 0.0435i 0.9450 - 0.0394i 0.9769 + 0.1142i 0.9474 + 0.0619i Column 9
0.9755 + 0.0777i
各节点的电压大小V为(节点号从小到大排列)：
Columns 1 through 7
1.0000 1.0000 1.0000 0.9730 0.9332 0.9458 0.9835 Columns 8 through 9
0.9494 0.9786
各节点的电压角O为(节点号从小到大排列)：
Columns 1 through 7
0 12.6996 7.9891 -1.4863 -2.6727 -2.3851 6.6694 Columns 8 through 9
3.7358
4.5559
各节点的功率S为(节点号从小到大排列)：
Columns 1 through 4
0.4382 + 0.4742i 1.8000 + 0.3819i 1.0000 + 0.3957i 0.0000 + 0.0000i Columns 5 through 8
-1.3500 - 0.5000i -1.0000 - 0.3000i -0.0000 + 0.0000i -0.8000 - 0.3500i Column 9
0.0000 + 0.0000i
各条支路的首段功率Si为(顺序同您输入B1时一样)：
0.4382 + 0.4742i
1.8000 + 0.3819i
1.0000 + 0.3957i
0.2497 + 0.2964i
0.1884 + 0.1538i
-1.1028 - 0.0482i
-0.8133 + 0.0008i
0.6594 - 0.0269i
-0.1618 - 0.2637i
各条支路的末段功率Sj为(顺序同您输入B1时一样)：
-0.4382 - 0.4501i
-1.8000 - 0.1876i
-1.0000 - 0.3279i
-0.2472 - 0.4518i
-0.1867 - 0.3008i
1.1406 + 0.2145i
0.8370 + 0.0746i
-0.6382 - 0.0863i
0.1630 + 0.2534i
各条支路的功率损耗DS为(顺序同您输入B1时一样)：
0 + 0.0240i
0 + 0.1943i
-0.0000 + 0.0678i
0.0026 - 0.1554i
0.0017 - 0.1471i
0.0378 + 0.1663i
0.0237 + 0.0754i
0.0212 - 0.1133i
0.0012 - 0.0103i
以下是每次迭代后各节点的电压值(如图所示)
由运行结果可知，节点4、5、6、7、8、9电压均不满足要求。故需进行调试，以期各结点电压均满足要求。
2.采用NL法进行潮流的计算和分析。
1）第一次调试
将1、2、3号变压器的变比初值1.000均调为1.0250，则修改结果如下：
运行结果如下：
如上所示：节点4、5、6、8都不满足要在1.0000~1.0500范围内的要求，再进行第二次调试。
2）第二次调试
①将1号变压器变比初值由1.025改至1.050，则修改结果如下：
运行结果如下：
如上所示：节点5、6、8号节点的值仍不满足要求，进行第三次调试。
3）第三次调试
将5、6、8号节点的无功补偿的初值由0均改为0.1，则修改结果如下：
运行结果如下：
如上所示：节点5、6、8、的值，不满足要在1.0000~1.0500范围内的要求。
4.第四次调试
将5、6、8号节点的无功补偿的初值由0.1均改为0.2，则修改结果如下：
运行结果如下：
如上所示：节点5的值，不满足要在1.0000~1.0500范围内的要求。
5.第五次调试
将5号节点的无功补偿的初值由0.2改为0.3，则修改结果如下：
运行结果如下：
满足要求，结果如下图所示：
三、对运行结果的分析：
1、为什么在用计算机对某网络初次进行潮流计算时往往是要调潮流，而并非任何情况下只一次送入初始值算出结果就行呢？要考虑什么条件？各变量是如何划分的？哪些可调？哪些不可调？
答：潮流计算时功率方程是非线性，多元的具有多解。初始条件给定后得到的结果不一定能满足约束条件要求，要进行调整初值后才能满足。其约束条件有：
max min i i i U U U ≤≤，
max min i i i P P P ≤≤，max min i i i Q Q Q ≤≤，εδ≤||ij 。负荷的PQ 量为扰动变量，发电机的PQ
为控制变量，各节点的V 为状态变量。扰动变量是不可控变量，因而也是不可调节的，状态变量是控制变量的函数，因而状态变量和控制变量是可以调节的。所以，计算机对某网络初次进行潮流计算时往往是要调潮流的。 2、潮流控制的主要手段有哪些？
答：潮流控制的主要手段有：（1）改变发电机的机端电压（2）改变变压器的变比（即改变分接头）（3）改变发电机的出力（4）在电压不符合要求的节点处增加无功补偿 3、牛顿拉夫逊法与PQ 分解法有哪些联系？有哪些区别？二者的计算性能如何？ 答：（1）联系：它们采用相同的数学模型和收敛判据。当电路的电抗远大于电阻时，可以简化牛顿拉夫逊极坐标的修正方程的系数矩阵得到PQ 分解法，且简化后并未改变节点功率平衡方程和收敛判据，因而不会降低计算结果的精度。
（2）区别：P-Q 分解法的修正方程结构和牛顿拉夫逊的结构不同。pq 分解法由于雅可比矩阵常数化，计算过程中减少了很大的计算量，而且有功和电压幅值，无功和电压相角的完全割裂也大大的对矩阵降维数，减少了一半的计算量，但是他雅克比矩阵常数化是经验值，丧失了一部分稳定收敛的特性，而且当支路电阻与电抗比值较大的时候收敛性也特别差，甚至不收敛
（3）P-Q 法按几何级数收敛，牛顿拉夫逊法按平方收敛。PQ 分解法把节点功率表示为电压向量的极坐标方程式，抓住主要矛盾，把有功功率误差作为修正电压幅值的依据，把有功功率和无功功率迭代分开进行。它密切地结合了电力系统的固有特点，无论是内存占用量还是计算速度方面都比牛顿-拉夫逊法有了较大的改进。 4、选取PQ 分解法的数据来分析降低网损的方法： 支路 未调整前：
调整后：
支路首端功率 支路末端功率 支路功率损耗 支路首端功率 支路末端功率 支路功率损
耗 1-4 0.4382 + 0.4742i -0.4382 - 0.4501i 0
+ 0.0240i 0.4272 +0.2600i -0.4272 -0.2456i 0
+ 0.0144i 2-7 1.8000 + 0.3819i -1.8000 - 0.1876i 0
+ 0.1943i 1.8000 +0.0356i -1.8000 -0.1504i 0
+ 0.01860i 4-5 1.0000 + 0.3957i -1.0000 - 0.3279i -0.0000 + 0.0678i 1.0000 -0.0930i -1.0000 +0.0339i 0
+ 0.0591i 3-9 0.2497 + 0.2964i -0.2472 - 0.4518i 0.0026 - 0.1554i 0.2343 +0.1543i -0.2330 -0.3463i 0.0013 -0.1920i 4-0.1884
-0.1867
0.0017
0.1929
-0.19174
0.0012
（1）提高机端电压电压和节点电压一定可以使有功损耗降低，但是对于无功损耗来说为正的是可以降低的，为负的则是提高了；
（2）另外适当提高负荷的功率因数、改变电力网的运行方式，对原有电网进行技术改造都可以降低网损。
5、发电机节点的注入无功为负值说明了什么？
答：因为线路无功潮流最有可能的流向由电压的幅值大小决定：由幅值高的节点流向幅值低的节点。由此看出发电机的电压小于节点电压而无功功率的方向是从高电压到低电压，所以发电机的注入无功为负值。
6、负荷功率因数对系统潮流有什么影响？
答：负荷功率因数降低，无功功率就会增大，其输电线路的总电流就会相应增大，从而会造成电压损耗的升高，从而会改变无功功率潮流的大小，严重时甚至会改变方向；反之亦然。
三． 绘制潮流分布图
6 + 0.1538i - 0.3008i - 0.1471i +0.0913i -0.2631i -0.1719i 5-
7 -1.102
8 - 0.0482i 1.1406 + 0.2145i 0.0378 + 0.1663i -1.1170 -0.1518i 1.1508 + 0.0084i 0.0338 +0.01433i 6-
9 -0.8133 - 0.0008i 0.8370 + 0.0746i 0.0237 - 0.0754i -0.8083 -0.1687i 0.8297 - 0.1062i 0.0214 -0.0625i 7-8 0.6594 + 0.0269i -0.6382 - 0.0863i 0.0212 - 0.1133i 0.6492 +0.1420i -0.6303 -0.0093i 0.0189 -0.1327i 8-9
-0.1618 - 0.2637i
0.1630 + 0.2534i
0.0012 - 0.0103i
-0.1697 -0.1576i
0.1703 - 0.1401i
0.0006 -0.0175i
第三章故障电流计算
一．三相短路电流的计算
利用结点阻抗矩阵和导纳矩阵都可以计算短路电流，其算法有所不同。利用结点阻抗阵时，只要形成了阻抗阵，计算网络中任意一点的对称短路电流和网络中电流、电压的分布非常方便，计算工作量小，但是，形成阻抗阵的工作量大，网络变化时的修改也比较麻烦，而且结点阻抗矩阵是满阵，需要计算机存储量较大。
对称短路计算的正序等值网络图：
计算程序的输入数据为：
运用节点阻抗矩阵计算三相短路电流:
7点短路时电流的标幺值If=
1.2926 -1
2.2919i
各节点的电压标幺值U为(节点号从小到大排):
0.7888 + 0.0290i
0.2395 - 0.0000i
0.5706 + 0.0378i
0.6603 + 0.0514i
0.3577 + 0.0770i
0.5701 + 0.0740i
0.1793 + 0.0470i
0.4887 + 0.0469i
各支路短路电流的标幺值I为(顺序同您输入B时一样):
-0.5241 +14.2642i
0.0000 + 1.9500i
-0.2119 + 3.1967i
-0.4188 - 3.3595i
-0.4444 - 0.2829i
-0.5480 - 0.2451i
-0.0000 - 5.0518i
-0.1269 - 0.1003i
-0.1640 - 1.9388i
-0.3005 - 3.5434i
-0.2499 - 0.9945i
0.6172 - 2.8665i
0.2161 - 0.6490i
-0.6754 + 2.5755i
0.0011 + 3.3562i
二．简单不对称故障短路电流的计算
简单不对称故障（包括横向和纵向故障）与对称故障的计算步骤是一致的，首先算出故障口的电流，接着算出网络中个结点的电压，由结点电压即可确定支路电流，所不同的是，要分别按三个序进行。
（1）系统三序等值网络图如下：
正序网络图
负序网络图
程序运行步骤及对所用变量的解释如下：
表七：各种不对称短路情况下故障点和各支路各序电流标么值
正序电流标么值负序电流标么值零序电流标么值
单相接地短路短
路
点
0.4484 - 4.9800i 0.4484 - 4.9800i 0.4484 - 4.9800i
两相短路短
路
点
0.6463 - 6.1459i -0.6463 + 6.1459i 0
两相接地短路短
路
点
0.8581 - 9.3168i -0.4345 + 2.9750i -0.4237 + 6.3418i
单相接地短路14 0.0110 - 1.6307i 0.0100 - 1.4132i 0
27 -0.0536 - 4.1213i -0.0546 - 4.0396i 0
39 -0.0263 - 0.7966i -0.0263 - 0.9786i 0
45 0.0934 - 1.6397i 0.0581 - 1.3385i -0.0560 - 0.7089i
46 -0.0195 - 0.3086i -0.0483 - 0.1529i -0.0337 - 0.0414i 57 0.2633 - 1.1462i 0.0543 - 0.1648i 0.2084 - 0.8109i 69 0.0320 - 0.0677i 0.0638 - 0.0212i 0.0206 - 0.0587i 78 -0.2494 + 1.0179i -0.2656 + 1.1559i -0.2116 + 0.7044i 89 -0.0439 + 1.2340i -0.0290 + 1.1066i 0.0434 + 0.6368i
两相短路14 0.0496 - 2.6848i -0.0496 + 2.4643i 0 27 0 - 6.6706i 0 + 6.5935i 0 39 -0.0213 - 1.4156i 0.0213 + 1.5976i 0
45 0.1597 - 2.4843i -0.1244 + 2.1831i 0
46 -0.0466 - 0.4063i 0.0754 + 0.2506i 0 57 0.4942 - 2.0326i -0.5469 + 2.3002i 0 69 0.0700 - 0.1707i -0.0923 + 0.2677i 0 78 -0.4428 + 1.7425i 0.4589 - 1.8805i 0 89 -0.0867 + 1.9326i 0.0717 - 1.8053i 0
两相接地短路14 0.0462 - 3.3833i -0.0530 + 1.7658i 0
27 -0.0467 - 8.5385i -0.0467 + 4.7256i 0
39 -0.0387 - 1.8681i 0.0040 + 1.1452i 0
45 0.1794 - 3.1037i -0.1046 + 1.5638i 0.0594 + 0.6551i
46 -0.0697 - 0.4768i 0.0523 + 0.1801i 0.0316 + 0.0379i 57 0.6328 - 2.6881i -0.4083 + 1.6447i -0.1841 + 0.7523i 69 0.0942 - 0.2472i -0.0680 + 0.1912i -0.0184 + 0.0545i 78 -0.5595 + 2.2785i 0.3423 - 1.3445i 0.1882 - 0.6538i 89 -0.0942 + 2.4446i 0.0642 - 1.2934i -0.0469 - 0.5886i
电气2013级卓班电力电子技术与电力系统分析 课程实训报告 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师：
兰州交通大学自动化与电气工程学院 2016 年 1 月日
电力电子技术与电力系统分析课程实训报告 1 电力电子技术实训报告 1.1 实训题目 1.1.1电力电子技术实训题目一 一．单相半波整流 参考电力电子技术指导书中实验三负载，建立MATLAB/Simulink环境下三相半波整流电路和三相半波有源逆变电路的仿真模型。仿真参数设置如下： (1)交流电压源的参数设置和以前实验相关的参数一样。 (2)晶闸管的参数设置如下： R=0.001Ω，L =0H，V f=0.8V，R s=500Ω，C s=250e-9F on (3)负载的参数设置 RLC串联环节中的R对应R d，L对应L d，其负载根据类型不同做不同的调整。 (4)完成以下任务： ①仿真绘出电阻性负载（RLC串联负载环节中的R d= Ω，电感L d=0，C=inf，反电动势为0）下α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L 和晶闸管两端电压U vt1的波形。 d ②仿真绘出阻感性负载下（负载R d=Ω，电感L d为，反电动势E=0）α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形。 ③仿真绘出阻感性反电动势负载下α=90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形，注意反电动势E的极性。 (5)结合仿真结果回答以下问题： ①该三项半波可控整流电路在β=60°，90°时输出的电压有何差异?
基于MATLAB的电力系统潮流计算 %简单潮流计算的小程序，相关的原始数据数据数据输入格式如下： %B1是支路参数矩阵，第一列和第二列是节点编号。节点编号由小到大编写%对于含有变压器的支路，第一列为低压侧节点编号，第二列为高压侧节点%编号，将变压器的串联阻抗置于低压侧处理。 %第三列为支路的串列阻抗参数。 %第四列为支路的对地导纳参数。 %第五烈为含变压器支路的变压器的变比 %第六列为变压器是否是否含有变压器的参数，其中“1”为含有变压器，%“0”为不含有变压器。 %B2为节点参数矩阵，其中第一列为节点注入发电功率参数；第二列为节点%负荷功率参数；第三列为节点电压参数；第六列为节点类型参数，其中 %“1”为平衡节点，“2”为PQ节点，“3”为PV节点参数。 %X为节点号和对地参数矩阵。其中第一列为节点编号，第二列为节点对地%参数。 n=input('请输入节点数:n='); n1=input('请输入支路数:n1='); isb=input('请输入平衡节点号:isb='); pr=input('请输入误差精度:pr='); B1=input('请输入支路参数:B1='); B2=input('请输入节点参数:B2='); X=input('节点号和对地参数:X='); Y=zeros(n); Times=1; %置迭代次数为初始值 %创建节点导纳矩阵 for i=1:n1 if B1(i,6)==0 %不含变压器的支路 p=B1(i,1); q=B1(i,2); Y(p,q)=Y(p,q)-1/B1(i,3); Y(q,p)=Y(p,q); Y(p,p)=Y(p,p)+1/B1(i,3)+0.5*B1(i,4); Y(q,q)=Y(q,q)+1/B1(i,3)+0.5*B1(i,4); else %含有变压器的支路 p=B1(i,1); q=B1(i,2); Y(p,q)=Y(p,q)-1/(B1(i,3)*B1(i,5)); Y(q,p)=Y(p,q); Y(p,p)=Y(p,p)+1/B1(i,3);
第一章 电力系统的基本概念 1-1 什么叫电力系统、电力网及动力系统 1-2 电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的 1-3 我国电网的电压等级有哪些 1-4 标出图1-4电力系统中各元件的额定电压。 1-5 请回答如图1－5所示电力系统中的二个问题： ⑴ 发电机G 、变压器1T 2T 3T 4T 、三相电动机D 、单相电灯L 等各元件的额定电压。 ⑵ 当变压器1T 在+%抽头处工作，2T 在主抽头处工作，3T 在%抽头处工作时，求这些变压器的实际变比。 1-6 图1-6中已标明各级电网的电压等级。试标出图中发电机和电动机的额定电压及变压器的额定变比。 1-7 电力系统结线如图1-7所示，电网各级电压示于图中。试求： 习题1-5图 习题1-6图 习题1-4图
⑴发电机G 和变压器1T 、2T 、3T 高低压侧的额定电压。 ⑵设变压器1T 工作于+%抽头， 2T 工作于主抽头，3T 工作于-5%抽头，求这些变压器的实际变比。 1-8 比较两种接地方式的优缺点，分析其适用范围。 1-9 什么叫三相系统中性点位移它在什么情况下发生中性点不接地系统发生单相接地时，非故障相电压为什么增加3倍 1-10 若在变压器中性点经消弧线圈接地，消弧线圈的作用是什么 第二章 电力系统各元件的参数及等值网络 2-1 一条110kV 、80km 的单回输电线路，导线型号为LGJ —150，水平排列，其线间距离为4m ，求此输电线路在40℃时的参数，并画出等值电路。 2-2 三相双绕组变压器的型号为SSPL —63000/220，额定容量为63000kVA ，额定电压为242/，短路损耗404=k P kW ，短路电压45.14%=k U ，空载损耗93=o P kW ，空载电流 41.2%=o I 。求该变压器归算到高压侧的参数，并作出等值电路。 2-3 已知电力网如图2-3所示： 各元件参数如下： 变压器：1T ：S =400MVA ，12%=k U ， 242/ kV 2T ：S =400MVA ，12%=k U ， 220/121 kV 线路：2001=l km, /4.01Ω=x km (每回路) 习题1-7图 115kV T 1 T 2 l 1 l 2 习题2-3图
《电力系统潮流上机》课程设计报告 院系：电气工程学院 班级：电088班 学号： 0812002221 学生姓名：刘东昇 指导教师：张新松 设计周数：两周 日期：2010年 12 月 25 日
一、课程设计的目的与要求 目的：培养学生的电力系统潮流计算机编程能力，掌握计算机潮流计算的相关知识 要求：基本要求： 1.编写潮流计算程序； 2.在计算机上调试通过； 3.运行程序并计算出正确结果； 4.写出课程设计报告 二、设计步骤： 1.根据给定的参数或工程具体要求（如图），收集和查阅资料；学习相关软件（软件自选：本设计选择Matlab进行设计）。 2.在给定的电力网络上画出等值电路图。 3.运用计算机进行潮流计算。 4.编写设计说明书。 三、设计原理 1．牛顿-拉夫逊原理 牛顿迭代法是取x0 之后，在这个基础上，找到比x0 更接近的方程的跟，一步一步迭代，从而找到更接近方程根的近似跟。牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大优点是在方程f(x) = 0 的单根附近具有平方收敛，而且该法还可以用来求方程的重根、复根。电力系统潮流计算，一般来说，各个母线所供负荷的功率是已知的，各个节点电压是未知的（平衡节点外）可以根据网络结构形成节点导纳矩阵，然后由节点导纳矩阵列写功率方程，由于功率方程里功率是已知的，电压的幅值和相角是未知的，这样潮流计算的问题就转化为求解非线性方程组的问题了。为了便于用迭代法解方程组，需要将上述功率方程改写成功率平衡方程，并对功率平衡方程求偏导，得出对应的雅可比矩阵，给未知节点赋电压初值，一般为
额定电压，将初值带入功率平衡方程，得到功率不平衡量，这样由功率不平衡量、雅可比矩阵、节点电压不平衡量（未知的）构成了误差方程，解误差方程，得到节点电压不平衡量，节点电压加上节点电压不平衡量构成新的节点电压初值，将新的初值带入原来的功率平衡方程，并重新形成雅可比矩阵，然后计算新的电压不平衡量，这样不断迭代，不断修正，一般迭代三到五次就能收敛。 牛顿—拉夫逊迭代法的一般步骤： （1）形成各节点导纳矩阵Y。 （2）设个节点电压的初始值U和相角初始值e 还有迭代次数初值为0。 （3）计算各个节点的功率不平衡量。 （4）根据收敛条件判断是否满足，若不满足则向下进行。 （5）计算雅可比矩阵中的各元素。 （6）修正方程式个节点电压 （7）利用新值自第（3）步开始进入下一次迭代，直至达到精度退出循环。 （8）计算平衡节点输出功率和各线路功率 2．网络节点的优化 １）静态地按最少出线支路数编号 这种方法由称为静态优化法。在编号以前。首先统计电力网络个节点的出线支路数，然后，按出线支路数有少到多的节点顺序编号。当由n 个节点的出线支路相同时，则可以按任意次序对这n 个节点进行编号。这种编号方法的根据是导纳矩阵中，出线支路数最少的节点所对应的行中非零元素也２）动态地按增加出线支路数最少编号在上述的方法中，各节点的出线支路数是按原始网络统计出来的，在编号过程中认为固定不变的，事实上，在节点消去过程中，每消去一个节点以后，与该节点相连的各节点的出线支路数将发生变化(增加，减少或保持不变)。因此，如果每消去一个节点后，立即修正尚未编号节点的出线支路数，然后选其中支路数最少的一个节点进行编号，就可以预期得到更好的效果，动态按最少出线支路数编号方法的特点就是按出线最少原则编号时考虑了消去过程中各节点出线支路数目的变动情况。 3．MATLAB编程应用 Matlab 是“Matrix Laboratory”的缩写，主要包括：一般数值分析，矩阵运算、数字信号处理、建模、系统控制、优化和图形显示等应用程序。由于使用Matlab 编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致，所以不像学习高级语言那样难于掌握，而且编程效率和计算效率极高，还可在计算机上直接输出结果和精美的图形拷贝，所以它的确为一高效的科研助手。 四、设计内容
基于Matlab的电力系统故障分析与仿真 摘要：本文介绍了MATLAB软件在电力系统中的应用，以及利用动态仿真工具Simulink和电力系统工具箱PSD进行仿真的基本方法。在仿真平台上，以单机—无穷大系统为建模对象，通过选择模块，参数设置，以及连线，对电力系统的多种故障进行仿真分析。同时，设计一个GUI图形界面，将仿真波形清晰地显示在界面上以便比较和分析。结果表明，仿真波形基本符合理论分析，说明了MATLAB是电力系统仿真研究的有力工具。 关键词：电力系统；仿真；故障；MATLAB；GUI Abstract：This paper introduces the applications of MATLAB in power system analysis, and the basic simulation method of taking use of Simulink and PSD. On MATLAB simulation platform, take a single machine-infinite-bus system as modeling objects, by selecting the module, parameter settings, and connectingmodules to simulate and analysevariousfault of power system. At the same time, in order to facilitate comparison and analysis simulation waveform, design a GUI for showing waveform clearly.The results show that the simulation waveform in line with theoretical analysis, indicates that MATLAB is a powerful tool for researching simulation of power system. Keywords：PowerSystem。 Simulation。 Fault。 Matlab。 GUI 0 前言[1,2] 随着电力工业的发展，电力系统规划、运行和控制的复杂性亦日益增加，电力系统的生产和研究中仿真软件的应用也越来越广泛。现在，我们主要使用的电力系统仿真软件有：EMTP程序，用于电力系统电磁暂态计算，电力系统暂态过电压分析，暂态保护装置的综合选择等。PSCAD／EMTDC程序，典型应用是计算电力系统遭受扰动或参数变化时，参数随时间变化的规律。PSASP，其功能主要有稳态分析、故障分析和机电暂态分析。还有MathWorks公司开发的MATLAB软件。在MATLAB中，电力系统模型可以在Simulink环境下直接搭建，也可以进行封装和自定义模块库，充分显现了其仿真平台的优越性。更重要的是，MATLAB提供了丰富的工具箱资源，以及大量的实用模块，使我们可以更加深入地研究电力系统的行为特性。本篇论文将在熟练掌握MATLAB软件的基础上，对电力系统的故障进行建模、仿真、分析，并且设计一个GUI图形用户界面来反映故障波形。
练习二：单项选择题 1、通过10输电线接入系统的发电机的额定电压是（）。 A 10 B 10.5 C11 （答案：B） 2、根据用户对（）的不同要求，目前我国将负荷分为三级。 A 供电电压等级 B 供电经济性 C供电可靠性 （答案：C） 3、为了适应电力系统运行调节的需要，通常在变压器的（）上设计制造了分接抽头。 A 高压绕组 B中压绕组 C低压绕组 （答案：A） 4、采用分裂导线可（）输电线电抗。 A 增大 B 减小 C保持不变 （答案：B） 5、在有名单位制中，功率的表达式为( ) A 1.732×V×I B ×I C 3×V×I （答案：A） 6、电力系统的中性点是指( ) A变压器的中性点 B星形接线变压器的中性点 C发电机的中性点 D B和C （答案：D）
7、我国电力系统的额定电压等级为( ) A 3、6、10、35、110、220() B 3、6、10、35、66、110、220() C 3、6、10、110、220、330() D 3、6、10、35、60、110、220、330、500() （答案：D） 8、计算短路后任意时刻短路电流周期分量时，需要用到（）。 A.互阻抗 B.转移阻抗 C.计算电抗 （答案：C） 9、冲击电流是短路电流（）。 A.最大瞬时值 B.最小瞬时值 C.有效值 （答案：A） 10、短路电流周期分量的标么值与（）有关。 A.转移电抗和短路时间 B.计算电抗和短路点距离 C.计算电抗和短路时间 （答案：C） 11、在系统发生短路时，异步电动机（）向系统提供短路电流。 A.绝对不 B.一直 C.有时 （答案：C） 12、对于静止元件来说，其（）。 A 正序电抗＝负序电抗 B正序电抗＝零序电抗 C负序电抗＝零序电抗 （答案：A） 13、有架空地线的输电线的零序电抗（）无架空地线的输电线的零序电抗。
吉林大学网络教育学院 2019-2020学年第二学期期末考试《电力系统分析》大作业 学生姓名专业 层次年级学号 学习中心成绩 年月日
作业要求：大作业要求学生手写完成，提供手写文档的清晰扫描图片，并将图片添加到word文档内，最终wod文档上传平台，不允许学生提交其他格式文件（如JPG，RAR等非word文档格式），如有雷同、抄袭成绩按不及格处理。 一计算题 (共9题，总分值90分 ) 1. 有一台型10kv网络供电的降压变压器，铭牌给出的试验数据为：。 试求（1）计算折算到一次（二次）侧的变压器参数，并作其Г型Π型等值电路 变压器不含励磁之路时的Π型等值电路。（10 分）
2. 降压变压器及等效电路示于图5-7a、b。折算至一次侧的阻抗为Ω。已知在最大负荷和最小负荷时通过变压器的功率分别为，一次侧的电压分别为=110KV和113KV。要求二次侧母线的变化不超过6.0—6.6KV的范围，试选择分接头。 图5-19 习题5-8a 5-8b （10 分）
3. 简单电力系统如图7-52习题7-7所示，已知元件参数如下：发电机：，=0.16， =0.19；变压器：，=10。5，k点分别发生单相接地、两相短路、两相接地和三相短路时，试计算短路点短路电流的有名值，并进行比较分析。 图7-52 习题7-7（10 分）
4.已知一200km长的输电线，R=0.1Ω/km，L=2.0mH/km，C=0.01μF/km，系统频率为50Hz。使用（1）短线路，（2）中程线路，（3）长线路模型求其π形等效电路。（10 分） 解： （1）短线路一字型等值电路参数： （2）中程线路∏形等值电路参数（不需修正）： （3）长线路：
湖北民族学院 信息工程学院 题目: 基于matlab的电力系统短路电流计算 专业：电气工程及其自动化 班级： 0308407 学号： 030840705 学生姓名： 指导教师： 2011年6 月1 日
信息工程学院课程设计任务书 年月日
信息工程学院课程设计成绩评定表
摘要 随着电力工业的发展，电力系统的规模越来越大，在这种情况下，许多大型的电力科研实验很难进行，尤其是电力系统中对设备和人员等危害最大的事故故障，尤其是短路故障，而在分析解决事故故障时要不断的实验，在现实设备中很难实现，一是实际的条件难以满足；二是从系统的安全角度来讲也是不允许进行实验的。考虑这两种情况，寻求一种最接近于电力系统实际运行状况的数字仿真工具十分重要，而MATLAB软件中的SIMULINK是用来对动态系统进行建模、仿真和分析的集成开发环境，是结合了框图界面和交互仿真能力的非线性动态系统仿真工具，为解决具体的工程问题提供了更为快速、准确和简洁的途径。 关键词：短路电流计算，MATLAB，仿真 Abstract Along with the development of the electric power industry, the scale of the power system is more and more big, in this case, many large power research is difficult to, especially in the power system, equipment and personnel to the harm such as the biggest accident, especially fault fault location, and on the analysis of the accident to solve the fault of the experiment, in the reality constantly in equipment, it is difficult to accomplish a is practical conditions to meet; The security of the system from the perspective is not allowed in the experiment. Consider the two kinds of circumstances, for one of the most close to power system actual the operation condition of digital simulation tool is very important, and MATLAB software SIMULINK is used for the dynamic system modeling, simulation and analysis of the integrated development environment, is combined with the block diagram interface and interactive simulation of nonlinear dynamic system ability of simulation tools, to solve the specific engineering problem, provides a more rapid, accurate and simple way. Keywords: short-circuit current calculation, MATLAB, the simulatio
《电力系统设计》报告题目: 基于MATLAB的电力系统仿 学院：电子信息与电气工程学院 班级: 13级电气 1 班 姓名:田震 学号: 日期：2015年12月6日 基于MATLAB的电力系统仿真 摘要：目前，随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长，电力系统规模越来 越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。另一方面，随着国民经济的高速发展，以城市为中心的区域性用电增长越来越快，大电网负荷中心的用电容量越来越大，长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人们的生活和工作中担任重要角色，电力系统的稳定运行直接影响着人们的日常生活。从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。 电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况，从而有效的了解电力系统概况。本文根据电力系统的特点，利用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建了无穷大电源的系统仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。通过仿真结果说明MATLAB 电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。 关键词：电力系统；三相短路；故障分析；MATLAB仿真 目录 一．前言.............................................. 二．无穷大功率电源供电系统仿真模型构建............... 1.总电路图的设计......................................
一．选择题（每题4分） 1. 电力系统的有功功率电源是（B ） A ．调相机 B ．发电机 C ．电容 D ．变压器 2. 电力系统的短路类型中，属于对称短路的是（D ） A ．单相短路； B ．两相短路； C ．两相短路接地； D ．三相短路。 3. 对电力系统并列运行的暂态稳定性而言，最不利的短路故障是（A ） A ．单相接地短路； B ．两相短路； C ．两相接地短路； D ．三相短路。 4. 作为判据0>δ d dP e 主要应用于分析简单系统的（D ） A. 暂态稳定 B. 故障计算 C. 调压计算 D. 静态稳定 5. 两相短路接地故障中，附加阻抗Z △为（D ） A.Z0Σ B.Z2Σ C.Z0Σ+Z2Σ D.Z0Σ∥Z2Σ 6. 电力系统的频率主要决定于（A ） A.有功功率的平衡 B.无功功率的平衡 C.电压质量 D.电流的大小 7. 若AC 两相发生短路，则基准相选择为（B ） A ．A 相 B ．B 相 C ．C 相 D ．A 相和C 相
8. 电压和电流的各序对称分量由Y，d11联接的变压器的星形侧经过三角形侧时，正序系统的相位发生的变化是（A） A．逆时针方向转过300 B．顺时针方向转过300 C．不变 D．不确定 二．简答题（每题5分） 1. 简述电力系统静态稳定的定义，其稳定的标志是什么？ 答：静态稳定是指电力系统在某一运行方式下受到一个小干扰后，系统自动恢复到原始运行的能力。能恢复到原始运行状态，则系统是静态稳定的，否则就是静态不稳定的； 2. 简述电力系统暂态稳定的定义，其稳定的标志是什么？ 答：暂态稳定是指系统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的稳定运行方式或恢复到原来稳定运行方式的能力。暂态稳定的标志通常指保持第一或第二个振荡周期不失步。 3. 什么是电力系统的短路？短路故障有哪几种类型？哪些是对称短路？哪些是不对称短路？ 答：电力系统的短路是指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。正常运行时，除中性点外，相与相之间或相与地是绝缘的。如果由于某种原因使其绝缘破坏而构成了通路，就称电力系统发生了短路故障。 短路故障有四种类型：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。 其中三相短路称为对称短路，其他三种类型的短路都称为不对称短路。 4. 什么是对称分量法？正序、负序、零序各有什么特点？ 答：对称分量法是指三相电路中，任意一组不对称的三相量Fa、Fb、Fc,可以分解为三组三相对称的分量，（1）正序分量（Fa1、Fb1、Fc1）：三相量大小相等，相位互差120，且与系统正常对称运行时的相序相同，正序分量为一平衡三相系统。（2）负序分量（Fa2、Fb2、Fc2）：三相量大小相等，相位互差120，且与系统正常对称运行时的相序相反，负序分量也为一平衡三相系统。（3）零序分量（Fa0、Fb0、Fc0）：三相量大小相等，相位一致。 5. 简述电力系统短路故障的类型，并指出哪些为对称短路，哪些为不对称短路。 答：短路故障有四种类型：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。其中三相短路称为对称短路，其他三种类型的短路都称为不对称短路。
电力系统分析大作业
一、设计题目 本次设计题目选自课本第五章例5-8,美国西部联合电网WSCC系统的简化三机九节点系统，例题中已经给出了潮流结果，计算结果可以与之对照。取ε=0.00001 。
二、计算步骤 第一步，为了方便编程，修改节点的序号，将平衡节点放在最后。如下图： 第二步，这样得出的系统参数如下表所示： 第三步，形成节点导纳矩阵。 9 2 1 3 2 7 4 5 6 8 3
第四步，设定初值： ο 01)0(6)0(5)0(4)0(3)0(2)0(1∠======??????U U U U U U ； 0)0(8)0(7==Q Q ，0)0(8)0(7==θθ。 第五步，计算失配功率 )0(1P ?=0，)0(2P ?=-1.25，)0(3P ?=-0.9，) 0(4P ?=0，)0(5P ?=-1，)0(6P ?=0，)0(7P ?=1.63， )0(8P ?=0.85； )0(1Q ?=0.8614，)0(2Q ?=-0.2590，)0(3Q ?=-0.0420，) 0(4Q ?=0.6275，)0(5Q ?=-0.1710， )0(6Q ?=0.7101。 显然，5108614.0|},max {|-=>=??εi i Q P 。 第六步，形成雅克比矩阵（阶数为14×14） 第七步，解修正方程，得到： =?)0(1θ-0.0371，=?)0(2θ-0.0668，=?)0(3θ-0.0628，=?)0(4θ0.0732，=?)0(5θ0.0191，=?)0(6θ0.0422，=?)0(7θ0.1726，=?)0(8θ0.0908； =?)0(1U 0.0334，=?)0(2U 0.0084，=?)0(3U 0.0223，=?)0(4U 0.0372，=?)0(5U 0.0266，
《电力系统设计》报告 题目: 基于MATLAB的电力系统仿学院：电子信息与电气工程学院 班级: 13级电气 1 班 姓名:田震 学号: 20131090124 日期：2015年12月6日
基于MATLAB的电力系统仿真 摘要：目前，随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长，电力系统规模越来越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。另一方面，随着国民经济的高速发展，以城市为中心的区域性用电增长越来越快，大电网负荷中心的用电容量越来越大，长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人们的生活和工作中担任重要角色，电力系统的稳定运行直接影响着人们的日常生活。从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。 电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况，从而有效的了解电力系统概况。本文根据电力系统的特点，利用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建了无穷大电源的系统仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。通过仿真结果说明MATLAB电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。 关键词：电力系统；三相短路；故障分析；MATLAB仿真
目录 一．前言 (4) 二．无穷大功率电源供电系统仿真模型构建 (5) 1.总电路图的设计 (5) 2.各个元件的参数设定 (6) 2.1供电模块的参数设定 (6) 2.2变压器模块的参数设置 (6) 2.3输电线路模块的参数设置 (7) 2.4三相电压电流测量模块 (8) 2.5三相线路故障模块参数设置 (8) 2.6三相并联RLC负荷模块参数设置 (9) 3.仿真结果 (9)
电力系统分析下作业 一．选择题 1.电力系统的有功功率电源是（A） A．发电机 B．变压器 C．调相机 D．电容器 2. 电力系统的短路类型中，属于对称短路的是（D）。 A、单相短路； B、两相短路； C、两相短路接地； D、三相短路。 3.对电力系统并列运行的暂态稳定性而言，最不利的短路故障是（A）。 A、三相短路； B、单相接地短路； C、两相短路接地； D、两相短路。 4.我国电力系统的额定电压等级有（D ） A.115、220、500(KV) B.110、230、500(KV) C.115、230、525(KV) D.110、220、500(KV) 5.电力系统的频率主要决定于（A） A.有功功率的平衡 B.无功功率的平衡 C.电压质量 D.电流的大小 6.若ac两相发生短路，则基准相选择为（B ） A.a相 B.b相 C.c相 D.a相和c相 7.输电线路的正序阻抗与负序阻抗相比，其值要（C） A.大 B.小 C.相等 D.都不是
8.两相短路接地故障中，附加阻抗Z △为（D ） A.Z0Σ B.Z2Σ C.Z0Σ +Z2Σ D.Z0Σ∥Z2Σ 9. 电力系统的暂态稳定性是指电力系统在受到（B ）时的稳定性。 A.小干扰 B.大干扰 C.负荷变化 D.不确定因素 10. 作为判据 0>δ d dP e 主要应用于分析简单系统的（D ） A. 暂态稳定 B. 故障计算 C. 调压计算 D. 静态稳定 二．简答题 1. 写出电力系统的暂态稳定和电力系统的静态稳定的定义？稳定的标志是什 么？ 答：静态稳定是指电力系统在某一运行方式下受到一个小干扰后，系统自动恢复到原始运行的能力。能恢复到原始运行状态，则系统是静态稳定的，否则就是静态不稳定的；暂态稳定是指系统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的稳定运行方式或恢复到原来稳定运行方式的能力。暂态稳定的标志通常指保持第一或第二个振荡周期不失步。 2. 什么是电力系统的短路？短路故障有哪几种类型？哪些是对称短路？哪些是 不对称短路？ 答：电力系统的短路是指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。正常运行时，除中性点外，相与相之间或相与地是绝缘的。如果由于某种原因使其绝缘破坏而构成了通路，就称电力系统发生了短路故障。 短路故障有四种类型：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。其中三相短路称为对称短路，其他三种类型的短路都称为不对称短路。 3. 4. 请简述提高电力系统静态稳定性的措施。
课程设计 课程名称：电力系统分析 设计题目：基于Matlab计算程序地电力系统运行分析学院：电力工程学院 专业：电气工程自动化 年级： 学生姓名： 指导教师： 日期： 教务处制
目录 前言 (1) 第一章参数计算 (2) 一、目标电网接线图 (2) 二、电网模型地建立 (3) 第二章潮流计算 (6) 一．系统参数地设置 (6) 二．程序地调试 (7) 三、对运行结果地分析 (13) 第三章短路故障地分析计算 (15) 一、三相短路 (15) 二、不对称短路 (16) 三、由上面表对运行结果地分析及在短路中地一些问题 (21) 心得体会 (26) 参考文献 (27)
前言 电力系统潮流计算是电力系统分析中地一种最基本地计算，是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态地计算.潮流计算地目标是求取电力系统在给定运行状态地计算.即节点电压和功率分布，用以检查系统各元件是否过负荷.各点电压是否满足要求，功率地分布和分配是否合理以及功率损耗等.对现有电力系统地运行和扩建，对新地电力系统进行规划设计以及对电力系统进行静态和暂态稳定分析都是以潮流计算为基础.潮流计算结果可用如电力系统稳态研究，安全估计或最优潮流等对潮流计算地模型和方法有直接影响. 在电力系统中可能发生地各种故障中，危害最大且发生概率较高地首推短路故障.产生短路故障地主要原因是电力设备绝缘损坏.短路故障分为三相短路、两相短路、单相接地短路及两相接地短路.其中三相短路时三相电流仍然对称，其余三类短路统成为不对称短路.短路故障大多数发生在架空输电线路.电力系统设计与运行时，要采取适当地措施降低短路故障地发生概率.短路计算可以为设备地选择提供原始数据.
1 同步发电机基本方程为什么要进行派克变换？ 磁链方程式中出现变系数的主要原因： (1) 转子的旋转使定、转子绕组间产生相对运动，致使定、转子绕组间的互感系数发生相应的周期性变化。 (2) 转子在磁路上只是分别对于d 轴和q 轴对称而不是任意对称的，转子的旋转也导致定子各绕组的自感和互感的周期性变化。 ①变换后的电感系数都变为常数，可以假想dd 绕组，qq 绕组是固定在转子上的，相对转子静止。 ②派克变换阵对定子自感矩阵起到了对角化的作用，并消去了其中的角度变量。Ld,Lq,L0 为其特征根。 ③变换后定子和转子间的互感系数不对称，这是由于派克变换的矩阵不是正交矩阵。 ④Ld 为直轴同步电感系数，其值相当于当励磁绕组开路，定子合成磁势产生单纯直轴磁场时，任意一相定子绕组的自感系数。 2、派克变换的物理意义是什么？它将观察者的角度从静止的定子绕组转移到随转子一同旋转的转子上，从而使得定子绕组自、互感，定、转子绕组间互感变成常数，大大简化了同步电机的原始方程。 派克变换：将a 、b 、c 三相静止的绕组通过坐标变换等效为d 轴dd 绕组、q 轴qq 绕组，与转子一同旋转 。 3、试写出同步电机的基本实用化方程。 电势方程：00d d q d q q d q f f f f D D D Q Q Q v ri v ri v r i r i r i ψωψψωψψψψ+-+-+++＝＝-＝＝+＝+ 磁链方程：d d d ad f ad D q q q aq Q f ad d f f ad D D ad d ad f D D Q aq q Q Q x i x i x i x i x i x i x i x i x i x i x i x i x i ψψψψψ＝-++＝+＝-++＝-++＝+ 4、试说明 d x 、q x 、ad x 和aq x 的名称： d x ：同步电机纵轴同步电抗；q x ：同步电机横轴同步电抗；ad x ：同步电机纵轴电枢反应电抗；和aq x 同步电机横轴电枢反应电抗 5、什么叫短路？所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。正常运行时，除中性点外，相与相之间或相与地之间是绝缘的。如果由于某种原因使其绝缘破坏而构成了通路，我们就称电力系统发生了短路故障。 6、电力系统简单短路故障共有四种类型：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。其中三相短路又称为对称短路，其它三种类型的短路都称为不对称短路。电力系统的运行经验表明，单相接地短路发生的几率最大，约占70%左右；两相短路较少；三相短路发生的几率最少。三相短路发生的几率虽然少，但后果较严重，所以要给以足够的重视，况且，从短路计算的方法来看，一切不对称短路的计算，在采用对称分量法以后，都归结为对称短路的计算。因此，对三相短路的研究具有重要的意义。 7、短路的原因①绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所 带来的设备缺陷发展成短路。 ?②恶劣天气：雷击造成的闪络放电或避雷器动作， 架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。 ?③人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或 设备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。 ?④挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。 8、短路的危害(1)电流剧增：设备发热增加，若短路持续时间较长，可使设备过热甚至损坏；由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的机械应力，致使导体变形甚至损坏。 ? (2)电压大幅度下降，对用户影响很大。 ? (3)当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电机可能失去同步，破坏系统运行的稳定性，造成大面积停电，这是短路最严重的后果。 ? (4)发生不对称短路时，三相不平衡电流会在相邻的通讯线路感应电势，影响通讯。 9、计算短路电流的目的短路电流计算结果是选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等）的依据；是电力系统继电保护设计和整定的基础；是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的依据，根据它可以确定限制短路电流的措施。 10、无限大功率电源? 端电压幅值和频率都保持恒定，内阻抗为零。电源内阻抗小于短路回路总阻抗的10%，即可认为是无限大功率电源 11、什么是短路冲击电流？它在什么条件下出现？与短路电流周期分量有什么关系？
《电力系统潮流上机》课程设计报告院系：电气工程学院 班级：电088班 学号： 学生姓名：刘东昇 指导教师：张新松 设计周数：两周 日期：2010年 12 月 25 日
一、课程设计的目的与要求 目的：培养学生的电力系统潮流计算机编程能力，掌握计算机潮流计算的相关知识 要求：基本要求： 1.编写潮流计算程序； 2.在计算机上调试通过； 3.运行程序并计算出正确结果； 4.写出课程设计报告 二、设计步骤： 1.根据给定的参数或工程具体要求（如图），收集和查阅资料；学习相关软件（软件自选：本设计选择Matlab进行设计）。 2.在给定的电力网络上画出等值电路图。 3.运用计算机进行潮流计算。 4.编写设计说明书。 三、设计原理 1．牛顿-拉夫逊原理 牛顿迭代法是取x0 之后，在这个基础上，找到比x0 更接近的方程的跟，一步一步迭代，从而找到更接近方程根的近似跟。牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大优点是在方程f(x) = 0 的单根附近具有平方收敛，而且该法还可以用来求方程的重根、复根。电力系统潮流计算，一般来说，各个母线所供负荷的功率是已知的，各个节点电压是未知的（平衡节点外）可以根据网络结构形成节点导纳矩阵，然后由节点导纳矩阵列写功率方程，由于功率方程里功率是已知的，电压的幅值和相角是未知的，这样潮流计算的问题就转化为求解非线性方程组的问题了。为了便于用迭代法
解方程组，需要将上述功率方程改写成功率平衡方程，并对功率平衡方程求偏导，得出对应的雅可比矩阵，给未知节点赋电压初值，一般为额定电压，将初值带入功率平衡方程，得到功率不平衡量，这样由功率不平衡量、雅可比矩阵、节点电压不平衡量（未知的）构成了误差方程，解误差方程，得到节点电压不平衡量，节点电压加上节点电压不平衡量构成新的节点电压初值，将新的初值带入原来的功率平衡方程，并重新形成雅可比矩阵，然后计算新的电压不平衡量，这样不断迭代，不断修正，一般迭代三到五次就能收敛。 牛顿—拉夫逊迭代法的一般步骤： （1）形成各节点导纳矩阵Y。 （2）设个节点电压的初始值U和相角初始值e 还有迭代次数初值为0。 （3）计算各个节点的功率不平衡量。 （4）根据收敛条件判断是否满足，若不满足则向下进行。 （5）计算雅可比矩阵中的各元素。 （6）修正方程式个节点电压 （7）利用新值自第（3）步开始进入下一次迭代，直至达到精度退出循环。 （8）计算平衡节点输出功率和各线路功率 2．网络节点的优化 １）静态地按最少出线支路数编号 这种方法由称为静态优化法。在编号以前。首先统计电力网络个节点的出线支路数，然后，按出线支路数有少到多的节点顺序编号。当由n 个节点的出线支路相同时，则可以按任意次序对这n 个节点进行编号。这种编号方法的根据是导纳矩阵中，出线支路数最少的节点所对应的行中非零元素也
电力系统分析课程报告姓名 ******* 学院自动化与电气工程学院 专业控制科学与工程 班级 ******* 指导老师 ******* 二〇一六年五月十三
一、同步发电机三相短路仿真 1、仿真模型的建立 选取三相同步发电机模型，以三相视图表示。励磁电压和原动机输入转矩Ef 与Tm均为定常值，且发电机空载。当运行至时，发电机发生三相短路故障。同步发电机三相短路实验仿真模型如图1所示。 图1 同步发电机三相短路实验仿真模型 2、发电机参数对仿真结果的影响及分析 衰减时间常数Ta对于直流分量的影响 三相短路电流的直流分量大小不等，但衰减规律相同，均按指数规律衰减，衰减时间常数为Ta，由定子回路的电阻和等值电感决定（大约）。pscad同步发电机模型衰减时间常数Ta对应位置如图3所示（当前Ta=）。 图3 同步发电机模型参数Ta对应位置
1）Ta=时，直流分量的衰减过程（以励磁电流作为分析）如图4所示。 图4 Ta=发生短路If波形 2）Ta=时，直流分量的衰减过程（以励磁电流作为分析）如图5所示。 图5 Ta=发生短路If波形 短路时刻的不同对短路电流的影响 由于短路电流的直流分量起始值越大，短路电流瞬时值就越大，而直流分量的起始值于短路时刻的电流相位有关，即直流分量是由于短路后电流不能突变而产生的。 Pscad模型中对短路时刻的设置如图6所示 图6 Pscad对于短路时刻的设置 1）当在t=时发生三相短路，三相短路电流波形如图7所示。 图7 t=时三相短路电流波形 2）当在t=时发生三相短路，三相短路电流波形如图8所示。 图8 t=6时三相短路电流波形 Xd、Xd`、Xd``对短路电流的影响 1) Xd的影响 Pscad中对于Xd的设置如图9所示： 图9 Pscad对于D轴同步电抗Xd的设置 下面验证不同Xd时A相短路电流的稳定值。 i.Xd=（标幺制，下同）时，仿真波形如图10所示 图10 Xd=时A相短路电流波形 ii.Xd=10时，仿真波形如图11所示 图11 Xd=时A相短路电流波形 2）Xd`的影响 在Pscad中暂态电抗Xd`的设置如图13所示： 图13 Pscad对于暂态电抗Xd的设置 下面验证不同Xd`时A相短路电流的暂态过程。 i.Xd`=时A相短路电流的波形如图14所示： 图14 Xd`=时A相短路电流波形 ii.Xd`=1时A相短路电流的波形如图15所示： 图15 Xd``=1时A相短路电流波形 3）Xd``的影响 这里次暂态电抗Xd``与暂态电抗Xd`相似，Xd``影响的是短路后的次暂态过程。