毕业设计
电力系统分析与设计
前言
一、电力系统的组成
电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。电能具有很多优点，它可以方便地转化为别的能源形式，例如，机械能、热能、光能、化学能等；它的输送和分配易于实现；它的应用规模也很灵活。因此，电能被极其广泛地应用于工业农业，交通运输业，商业贸易，通信以及人民的日常生活中。以电作为动力，可以促进农业生产的机械化和自动化，保证产品质量，大幅度提高劳动生产率。还要指出，提高电气化程度，以电能代替其他形式的能量，使节约总能源消耗的一个重要途径。
发电厂把别种形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的别种能量。这些生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。火电厂的、汽轮机、锅炉、供热管道和热用户，水电厂的水轮机和水库等则属于电能生产相关的动力部分。电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网，它包括升降变压器和各种电压等级的输电线路。
在交流电力系统中，发电机、变压器、输配电设备都是三相的这些设备之间的连接状况，可以用电力系统接线图来表示。为了简单起见，电力系统接线图一般都是画成单线的。
由于电工技术的发展，直流输电作为一种补充的输电方式得到了实际应用。在交流电力系统内或者在两个交流电力系统之间嵌入直流输电系统，便构成了现代交直流联合系统。直流输电系统由换流设备、直流线路以及相关的附属设备组成。电气设备都是按照指定的电压和频率来进行设计制造的，这个指定的电压和频率，称为电气设备的额定电压和额定频率。当电气设备在此电压和频率下运行时，将具有很好的技术性能和经济效果。
那么对电力系统运行的基本要求是什么呢？电力系统是电能的生产、输送、分配
和消费的各环节组成的一个整体。与别的工业系统相比，电力系统的运行具有如下的明显特点。
（1）电能不能大量储存。电能的生产、输送、分配和消费实际上是同时进行的。电力系统中，发电厂在任何时刻阀发出的功率等于该时刻用电设备所需的功率，输送和分配环节中的功率损失之和。
（2）电力系统的暂态过程非常短促。电力系统从一种运行状态到另一种运行状态的过渡极为迅速。
（3）与国民经济的各部门及人民日常生活有着极为密切的关系。供电的突然中断会带来很严重的后果。
对电力系统运行的基本要求是：（1）保证安全可靠的供电；（2）要有合乎要求的电能质量；（3）要有良好的经济性；（4）尽可能减小对生态环境的有害影响。
保证安全可靠地发、供电是对电力系统运行的首要要求。在运行过程中，供电突然中断大多由事故引起。必须从各个方面采取措施以防止和减少事故的发生，例如，要严密监视设备的运行状态和认真维修设备以减少其事故，要不断提高运行人员的技术水平以防止人为事故。为了提高系统运行的安全可靠性，还必须配备足够的有功功率电源和无功功率电源；完善电力系统的结构，提高电力系统抵抗干扰的能力，增强系统运行的稳定性；利用计算机对系统运行进行安全监视和控制等。
整个地提高电力系统的安全运行水平，就为保证对用户的部间断供电创造了最基本的条件。根据用户对供电可靠性的不同要求，目前我国将负荷分为以下三级：第一级负荷。对这一级负荷中断供电的后果是极为严重的。例如，可能发生危及人身安全的事故；使工业生产中的关键设备遭到难以修复的损坏，以致生产秩序长期不能恢复正常，造成国民经济的重大的损失；使市政生活的重要部门发生混乱等。
第二级负荷。对这一级负荷中断供电将造成大量减产，使城市中大量居民的正常活动受到影响等。
第三级负荷。不属于第一、第二级，停电影响不大的其它负荷属于第三级负荷，如工厂的附属车间，小城镇和农村的公共负荷等。对这一级的短时供电中断不会造成重大的损失。
对于以上三个级别的负荷，可以根据不同的具体情况分别采取适当的技术措施来满足他们对供电可靠性的要求。
电压和频率是电气设备设计和制造的基本技术参数，也是衡量电能质量的两个基本的指标。我国采用的额定频率为50Hz，正常运行时允许的偏移为+-0.2到+-0.5Hz。用户供电电压的允许偏移对于35kV及以上电压等级为额定值得+-5%，10kV供电电压不超过4%,0.38kV电压不超过5%。电压和频率超出允许偏移时，不仅会造成废品和减产，还会影响用电设备的安全，严重时会危及整个电力系统的安全运行。
频率主要决定于系统中的有功功率平衡，系统发出的有功功率不足，频率就偏低。电压则主要决定系统中的无功功率平衡，无功功率不足是电压就偏低。因此，要保证良好的电能质量，关键在于系统发出的用功功率和无功率都应满足在额定频率和额定电压下的功率平衡要求。电源要配置得当，还要有适当的调整手段。对系统中的“谐波污染源”要进行有效的限制和治理。
电能生产的规模很大，消耗的能源在国民经济能源总消耗中占的比重很大，而且电能又是国民经济的大多数生产部门的主要动力。因此，提高电能生产的经济性具有十分重要的意义。
为了提高电力系统运行的经济性，必须尽量地降低发电厂的煤耗率（水耗率）。厂用电率和电力网的损耗率。这就是说，要就在电能的生产、输送和分配过程中减少耗费，提高效率。为此，应做好规划设计，合理利用能源；采用高效率低损耗设备；采取措施降低网损；实行经济调度等等。
目前我国火电装机占总装机容量的70%以上，在今后相当长一段时间内火电厂发电用一次能源仍以煤炭为主，煤炭燃烧会产生大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、粉尘和废渣等，这些排放物都会对生态环境造成有害的影响。因此，限制污染物的排放量，使电能生产符合环境保护标准，也是对电力系统运行的一项基本要求。
为了满足这些要求我们要做的事很多，我的设计主要是为保证线路的正常运行，在出现故障是能准确的找到在线路的什么位置，及时地排除故障，恢复电力系统的正常运行。
电力系统的接线体厂的主接线、变电所的主接线和电力网的接线。这里对电力网
的接线方式作简要的介绍。
电力网的接线方式通常按供电可靠性分为无备用和有备用两类。无备用接线网络中，每一个负荷只能靠一条线路取得电能，单回路放射式、干线式和树状式。这类接线的特点是简单，设备费用较少，运行方便。缺点是供电可靠性比较低，任一段线路发生故障或检修时，都要中断部分用户的供电。在干线式和树状网络中，当线路较长时，线路末端电压往往偏低。
在有备用的接线方式中，最简单的一类是在上述无备用网络中的每一段线路上都采用双回路。这类接线同样具有简单和运行方便的特点，而且供电可靠性和电压质量都有明显的提高，其缺点是设备费用增多。
电力系统中各部分电力网担负着不同的职能，因此对其接线方式的要求也不一样。电力网按其职能可以分为输电网络和配电网络。
输电网络的主要任务是，将大容量发电厂的电能可靠而经济地输送到负荷集中的地区。输电网络通常由电力系统中电压等级最高的一级或两级电力线路组成。系统中的区域发电厂（经升压站）和枢纽变电所通过输电网络相互联接。对输电网络接线方式的要求主要是，应有足够的可靠性，要满足电力系统运行稳定性的要求，要有助于实现系统的经济调度，要具有对运行方式变更和系统发展的适应性等。
用于联接远离负荷中心地区的大型发电厂的输电干线和向缺乏电源的负荷集中地区供电的输电干线，通常采用双回路或多回路。位于负荷中心地区的大型发电厂和枢纽变电所一般是通过环行网络互联。
配电网络的任务是分配电能。配电线路的额定电压一般为0.4~35kV,有些负荷密度较大的大城市也采用110kV,以至220 kV。配电网络的电源点是发电厂相应电压级的母线，负荷点则是低一级的变电所或者直接为用电设备。
实际电力系统的配电网络比较复杂，往往是同接线方式的网络组成的。在选择接线方式时，必须考虑的主要因素是，满足用户对供电可靠性和电压质量的要求，运行要灵活方便，要有好的经济指标等等。一般要对多种可能的接线方式进行技术经济比较后才能确定。
我在本设计中重点考虑的是输电网络。即输电网络上的两相短路接地故障。
二、对短路的介绍
电力系统正常运行的破坏多半是又短路故障引起的。发生短路时，系统从一种状态剧变到另一种状态，并伴随产生复杂的暂态现象，下面我们就来介绍一下短路。
短路是电力系统的严重后果.所谓短路,是指一切的相与相之间或相与地(对于中性点接地的系统)发生通路的情况。
电力系统在运行中，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流。其值可远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的10～15倍。大容量电力系统中，短路电流可达数万安。这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。
三相系统中发生的短路有 4 种基本类型：三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。其中，除三相短路时，三相回路依旧对称，因而又称对称短路外，其余三类均属不对称短路。在中性点接地的电力网络中，以一相对地的短路故障最多，约占全部故障的90％。在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路
发生短路时，电力系统从正常的稳定状态过渡到短路的稳定状态，一般需3～5秒。在这一暂态过程中，短路电流的变化很复杂。它有多种分量，其计算需采用电子计算机。在短路后约半个周波（0.01秒）时将出现短路电流的最大瞬时值，称为冲击电流。它会产生很大的电动力，其大小可用来校验电工设备在发生短路时机械应力的动稳定性。短路电流的分析、计算是电力系统分析的重要内容之一。它为电力系统的规划设计和运行中选择电工设备、整定继电保护、分析事故提供了有效手段。
电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。三相短路虽然很少发生，但是情况严重，应给以足够的重视，况且，从短路计算方法来看，一切不对称短路的计算，在采用对称分量法后，都归结为对称短路的计算。因此，对三相短路的研究是具有重要意义的。产生短路的原因很多，主要有如下几个方面：
（1）元件损坏，例如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良带来的设备缺陷发展成短路等；t
(3)违规操作，例如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压；
（4）其他，例如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。
在三相系统中，可能发生的短路t路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。三相短路也称为对称短路，系统各相与正常运行时一样处于对称状态。其他类型的短路都是不对称短路。
电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。三相短路虽然很少发生，但情况较严重，应给以足够的重视。况且，从短路的计算方法看，一切不对称的计算，在采用对称分量法后，都归结为对称短路的计算。因此，对称三相短路的研究是有其重要意义的。
随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行，短路的危险后果一般有以下几个方面：
（1）短路故障是短路点附近的支路中出现比正常值达许多倍的电流，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。如果导体和它们间的支架不够坚韧，则可能遭到破坏，使事故进一步扩大。
（2）短路电流通过设备使发热增加，短路持续时间较长时，设备可能过热以致损坏。
（3.）短路时系统电压大幅度下降，对用户影响很大。系统中最重要的电力负荷是异步电动机，它的电磁转矩同端电压的平方成正比，电压下降时，电动机的电磁转矩显著减小，转速随之下降。当电压大幅度下降时，电动机甚至可能停转，造成产品报废，设备损坏等严重后果。
（4.）当短路发生地点离电源不远儿持续时间又较长时，并列运行的发电厂可能失去同步，破坏系统稳定，造成大片地区停电。这时短路故障的最严重后果。
（5.）发生不对称短路时，不平衡电流能产生足够的磁通在邻近的电路内感应出很大的电动势，这对于架设在高压电力线路附近的通讯线路或铁道讯号系统
等会产生严重的影响。
为什么要提高电力系统稳定性?电力系统是由发电、供电和用电设备组合在一起的一个整体，各设备之间相互关联，某一个设备运行情况变化(如参数改变、发生事故等)，都会影响到其他设备，有时甚至会波及整个电力系统。因此，当电力系统的生产秩序遭受扰乱时，系统应能自动地迅速消除扰乱，继续正常工作，这就是电力系统应该具备的稳定运行能力。这种能力的大小取决于系统结构、设备性能和运行参数等多方面的因素。换言之，对于具体的电力系统，保持稳定运行的能力有大小，如果超过能力的限度，电力系统就会失去稳定，发电机就不能正常发电，用户就不能正常用电，并且引起系统运行参数的巨大变化，往往会造成大面积停电事故。可见电力系统稳定运行是关系安全生产的重大问题。
通常，为了分析方便，把电力系统稳定分为两类:静态稳定和动态稳定。静态稳定是指发电机在稳定状态运行时，经受某种极其微弱的干扰后，能自动恢复到原来运行状态的能力，其恢复能力用静态稳定储备系数来衡量。电力系统具备静态稳定性是正常运行的基本条件。动态稳定是指电力系统受到大的干扰时，例如:大容量负荷突然切除;运行中发电设备突然切除;以及发生短路故障等等，能从原来的状态迅速过渡到新的运行状态，并在新的状态下稳定运行的能力。
电力系统稳定控制现状浅析
1 问题的提出
电力系统因其具有统一性、同时性和广域性的特点，大范围的区域性、全国性以及跨国性的电网互联可以实现资源的优化配置，能够大大提高电网运行的经济性和可靠性，因而成为各国电力系统发展的必然趋势。相邻电力公司电网的相互联通常会导致系统可靠性和经济性的改善。可靠性的改善来自于电力公司之间在紧急情况下的互相支援。经济性的改善突出表现在每一系统必需的备用容量减少。此外，电网互联使电力公司间可以实现经济输送，以便利用最经济的电源。这些效益从联网起始就被认识到，使电网互联不断增加。它形成了一个极端复杂的很庞大的系统。但如此一个系统的设计及其安全运行的确非常具有挑战性的问题。为了可靠供电，一个大规模电力系统必须保持完整并能承受各种干扰。因此，系统的设计和运行应使系统能够承受更多可能的故障而不损失负荷(连接到故障元件的负荷除外)，能在最不利的可能故障情况下不致产生不可控的、广泛的连锁
反应式的停电。
2 电力系统稳定控制问题的历史回顾
电力系统稳定是一个复杂的问题，多年来都是对电力系统工程师的挑战。对这一题的历史回J颐有助于对今天稳定问题的理解。电的商业化应用始于l9世纪70年代后期，第一个完整的电力系统是由托马斯-爱迪生(ThomasEdison)在纽约城皮埃尔大街站(Pearl Street Station)建成并于1882年9月投入运行。电力系统稳定作为一个重要的问题第一次被认识是在1920年。第一个模型系统的实验室实验结果是在1924年提出报告。第一次实际电力系统的现场稳定试验在l925年进行的。早期的稳定问题是远方水电站经长距离输电线向大城市负荷中心供电产生的。为了经济的原因，这样的系统运行于接近其静态稳定极限。在极少数情况下，系统是在稳态运行时发生不稳定，而在短路和其他扰动下发生不稳定则是更为频繁的。稳定问题是同步转矩不足的结果，因而受输电系统强度的很大影响。当时故障切除时间慢，大约为0．5～2 S或更长。
分析的方法和所用的模型受限于计算方法的技艺和动态系统稳定理论的开发。由于使用计算尺和机械计算器，因而模型和分析方法必须简单。此外，图形技术如等面积定则和圆图被开发出来。这些方法适合于简单系统的分析，对于二机系统的处理是有效的。静态稳定和暂态稳定被分开处理。其中前者与功角曲线的斜率和峰值有关，而且理所当然的认为阻尼为正。
随着电力系统逐步发展，独立系统之间互联在经济上越发具有吸引力，因而稳定问题的复杂性也就增加了。系统不能再被看作是两机系统。改善稳定计算的重要一步是1930年网络分析仪(也称交流计算台)的开发。网络分析仪本质上是一个缩小的交流电力系统模型，他有可调节的电阻器、电抗器和电容器来模拟输电网和负荷，幅值和角度可调的电压源来模拟发电机，以及电表来测量网络中的电压、电流和功率。这一进展可用于多机系统的潮流分析，然而运动方程或称摇摆方程仍需要采用分步数字积分法用手工计算。
1965年1 1月美国东北部和安大略的大停电对电力工业产生了深远的影响，对于一个大的互联电力系统，以最低的成本保证其稳定运行的设计是一个非常复杂的问题。通过解决这一问题所能得到的经济效益是巨大的。从控制理论的观点看，电力系统具有非常高阶的多变量过程，运行于不断变化的环境。
3 目前影响电力系统稳定的因素
影响安全稳定性的因素有：
(1)能源选用和电厂选址
由于环保方面的考虑使建设新的发电、输电项目日益困难。环境限制将有利于选用水力资源和天然气资源，然而水电往往伴随着远方输电及稳定性问题，而燃气轮机的大量采用则突出了电压稳定性问题。将大量分散的发电厂接入系统时可能对系统运行可靠性和动态安全产生较大的影响。
(2)电力市场化改革
a．电力市场要求。电力市场的发展进一步增之间没有中间储存环节，时间常数小。其数学模型是强非线性和非自治I生的微分一代数方程组，阶数可达数万，并带有连续和不连续的时变参数。另外，扰动的场景可能非常复杂，不但网络拓扑和参量可能相继突变，而且存在分层分散的人工干预和自动控制。
4 如何进行电力系统稳定控制
稳定性是反映系统的输入、初始条件或参数的小变化不会使系统行为发生大变化的性质。电力系统稳定是电力系统在受到扰动后，凭借系统本身固有的能力和控制设备的作用，重新达到可以允许的平衡状态。根据系统结构和运行模式的不同，电力系统不稳定可以通过不同的方式表现出来。传统上，稳定是一个维持同步运行的问题。由于电力系统依靠同步电机发电，因而良好的系统运行的必要条件是所
有同步电机保持同期，俗称“同步”。这一稳定的状况受发电机转子角的动态和功角关系的影响。电力系统大扰动稳定性的分析可以分解为3个子任务，即建立物理或数学模型、求取受扰轨迹和提取稳定信息。对电网互联运行安全的最大威胁是运行稳定性的破坏。电力系统稳定按性质可分为三种，即功角稳定、电压稳定和频率稳定。其中功角稳定又分为暂态稳定和系统低频振荡。对互联电网，暂态稳定和具有长条形结构的弱互联交流系统的低频振荡问题尤为突出。
在电力系统中实施相量控制(Phasor Contro1)是电力系统稳定控制最直接的方法。
象电力系统这样的动态系统的行为可以描述为
如下的一组n个一阶非线性常微分方程
xi=／ ( l， 2，?，； 1， 2，?，Ur；￡)
i= 1，2，?，，l
式中，，t为系统的阶数，r为输入量的个数。
预防控制和紧急控制是维持电力系统安全稳定运行的两种重要手段。在扰动并未发生的情况下通过预防控制可以使系统进入安全状态。但仅仅靠设备增加和更新来解决小概率严重事故下的稳定问题是不经济的。紧急控制由于采取的措施比预防控制
大得多，使其动作代价大但控制效果也比较明显。显然，预防控制和紧急控制之间存在很强的互补性，所以一个严格的定量分析和监测方法是必须的。
对于发电厂系统稳定性励磁机性能需要的矛盾可通过提供电力系统稳定器(Pss)而得到有效解决(快速励磁与引入的负阻尼的矛盾)，电力系统稳定器(PSS)的基本功能是通过附加稳定信号控制励磁以对发电机转子振荡提供阻尼。为了提供阻尼，稳
定器必须产生一个与转子速度偏差同相的电气转矩分量。PSS在所有振荡频率下都将产生一个纯的阻尼转矩。目前PSS正在贵州电力系统中得到运用。
另外，各种新技术(如：FASTEST软件包)、新方法(如：EEAC法则、CCEBC准则)的运用，对电力系统稳定控制发挥着越来越重要的作用。
5 结束语
随着21世纪经济全球化趋势和科技技术的不断发展，电力系统发展面临着新的挑战：①环境保护的严厉制约限制了电力工业的发展；
②大容量远距离输电的需求，仍是对现有电力系统技术的挑战；
③电力市场化的改革是当今各国电力工业面临的重要课题，也必将对电力系统技术的发展产生深远影响。因此，研究电力市场环境下的跨大区联网对于安全稳定性的影响，明确稳定分析算法的发展方向具有重要意义。
准确的故障定位技术，可以减轻巡线负担，加快线路恢复供电，减少因停电造成的综合经济损失。长期以来，人们为寻找精确有效的故障测距方法进行了不懈的努力。并有许多实用装置投入运行。随着计算机在电力系统中的普及，近年来计算机故障测距方法的研究已经成为了热门课题之一。
故障测距方法从原理上可分为两大门类：一类是行波测距，通过测量行波波前在
观测点与故障点之间的往返时间实现故障定位。这类方法对装置的要求较高，技术上较难实现。有待于进一步开发研究。另一类方法是阻抗法测距，多以线路集中参数模型为基础，利用线路单端或双端电压、电流测量值，列解故障测距方程，从而实现故障定位。这类方法原理简单，易于实现。特别是仅利用单端测量信息进行故障定位的一类方法，费用较低，又不受系统通信技术的限制，多年来一直是人们关注的热点。从计算角度而言，阻抗测距算法可简单地归结为迭代法和解二次方程法。迭代法有时可能出现收殓到伪根或难于甚至不收敛的情形。解二次方程在原理上及实质上都具有他越性，但存在区内伪根问题，为了提高测距精度和可靠性，不少作者提出了改进措施，但尚不能完全消除阻抗测距法固有缺陷。 本文根据电力系统特点，重新考察了发生各种不对称短路的测距方程。从新的角度出发，简洁地导出了一次测距方程。由此给出的故障点距离是唯一的，且对应于迭代法及解二次方程的真根，从原理上使得基于单端信息的阻抗测距法成为一类精确的故障测距方法。
架空线路的参数
输电线路的参数有四个：反映线路通过电流时产生有功率损失效应的电阻；反映载流导线产生磁场效应的电感；反映线路带电时绝缘介质中产生泄漏电流及导线附近空气游离而产生有功功率损失的电导；反映带电导体周围电场效应的电容。输电线路的这些参数通常可以认为是沿线全长均匀分布的，每单位长度的参数为电阻0r 、电感0L 、电导0g 及电容0C ，其一相等值电路示于图
输电线路包括架空线路和电缆线路电缆由工厂按标准规格制造，可根据厂家提供的参数或者通过实测求得其参数，这里不予讨论了。
架空线路的参数同架设条件等外界因素有密切的关系，本设计中着重考虑和研究的是架空线路的参数。
图单位长度的一相等值电路
两相短路接地
图中，
I ——B相和C 相短路接地时A相的电流
fa
I ——B相和C 相短路接地时B相的电流
fb
I ——B相和C 相短路接地时C相的电流
fc
U ——B相和C 相短路接地时B相的电压
fb
U ——B相和C 相短路接地时C相的电压
fc
R—B相和C 相短路接地时的短路阻抗
f
U
fb
两相短路接地时故障处的情况示于图 上册205 。故障处的三个边界条件为
fa
I =0 fb
U =0 (1) fc
U =0 这些条件同单相短路的边界条件极为相似，只要把单相短路边界条式中的电流换为电压，电压换为电流就是了。
用序量表示的边界条件为
1f U = 2f U = 0f U -3f R fo
I (2) 1f I + 2f I + fo
I =0 所以本设计
由式（2）可得： 1f U = 2f U = 0f U -3f R fo
I (3) 式中，1
f U —B 和C 两相短路接地时故障点的正序电压 2
f U — B 和C 两相短路接地时故障点的负序电压 0
f U —B 和C 两相短路接地时故障点的零序电压 1
f I —B 相和C 相短路接地时故障点的负序电流 2
f I —B 相和C 相短路接地时故障点的正序电流 fo
I —B 相和C 相短路接地时故障点的零序电流 三、计算方法
对称分量法是分析不对称故障的常用方法，根据对称分量法，一组不对称的三相量可以分解为正序、负序和零序三相对称的三相量。在不同序别的对称分量作用下，电力系统的各元件可能呈现不同的特性。
1、不对称三相量的分解
在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量（电流或电压），可以
分解为三组对称的相量，当选择 a 相作为基准相是，三相相量与其对称分量之间的关系（如电流）为
??????????)0()2()1(a a a I I I =1/3??????????1111122a a a a ????
??????c b I I I a 式中，运算子a=120j e ,2a =240j e , 且有1+ a+ 2a =0，3a =1；
)
1(a I 为a 相电流的正序分量 )
2(a I 为a 相电流的负序分量 )
1(a I 为a 相电流的零序分量 a
I 为a 相电流 b
I 为b 相电流 c
I 为c 相电流 且有
)1(b I =2a )1(a I ， )
1(c I = a )1(a I )2(b I = a )2(a I )2(c I =2a )
2(a I （Ⅱ） )0(b I =)0(c I =)
0(a I 由（Ⅰ）式可得
)
1(a I =1 *a I + a*b I + 2a *c I )
2(a I = 1 *a I + 2a * b I + a *c I )
2(a I =a I +b I +c I 由上式可以作出三相量的三组对称分量如图 所示
正序分量
零序分量
图负序分量
我们看到，正序分量的相序与正常对称运行下的相序相同，而负序分量的相序则与正许序相反，零序分量则三相同相位。
将一组不对称的三相量分解为三组对称分量，这种分解，如同派克变换一样，也是一种坐标变换。把式（Ⅰ）写成
I（Ⅲ）
I120=S
abc
矩阵S称为对称变换矩阵。当已知三相不对称的相量时，可由上式求得各序对称分量。已知对称分量时，也可以用反变换求出三相不对称的相量，即
I=1 S I120（Ⅳ）
a b c
式中
（Ⅴ）
展开式（Ⅴ）并计及式（Ⅱ）有
a I =)1(a I +)2(a I +)0(a I
b I =2a )1(a I + a )2(a I +)0(a I =)
1(b I +)2(b I +)0(b I （Ⅵ） c I =2a )2(a I +a )1(a I +)0(a I =)
1(c I +)2(c I +)0(c I 电压的三相相量和其对称分量的关系也与电流的一样，即
??????????)0()2()1(a a a U U U =1/3??????????1111122a a a a ????
??????c b a U U U
)
1(a U 为a 相电压的正序分量 )
2(a U 为a 相电压的负序分量 )
0(a U 为a 相电压的零序分量 a
U 为a 相电压 b
U 为b 相电压 c
U 为c 相电压 由（Ⅱ）式可得
)
1(a U =1 *a U + a*b U + 2a *c U )
2(a U = 1 *a U + 2a * b U + a *c U )
0(a U =a U +b U + c U 二、序阻抗的概念
我们以一个静止的三相电路元件为例来说明序阻抗的概念。如图 所示，
图 静止三相电路元件
各相自阻抗分别为aa Z ，bb Z ，cc Z ；相间互阻抗为ab Z =ba Z ，bc Z =cb Z ，ca Z =ac Z 。当元件通过三相不对称的电流时，元件各相的电压降为
?????????????c b a U U U =??????????cc cb ca bc bb ba
ac ab aa z z z z z z z z z ????
??????c b I I I a （） 或写成
abc
=z abc I
应用（7-3）和（7-4）将三相量变换成对称分量，可得
?120U =sz 1-s 120I =sc Z 120I
a
V 式中，sc Z = sz 1-s 称为序阻抗矩阵。
当元件结构参数完全对称，即aa Z =bb Z =cc Z =s Z ，ab Z =bc Z =ca Z =m Z 时
SC Z =??????????+--m s m s m
s z z z z z z 000
00=????
??????)0()
2()1(0000
00z z z (111) 为一对角线矩阵。将式(111)展开，得
?)
1(a U =)1(z )1(a I ?)
2(a U =)2(z )2(a I （7-11） ?)
0(a U =)0(z )0(a I 式中（7-11）表明，在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有独立性。也就是说，当电路通以某序的对称分量的电流时，只产生同一序分量的电压降。反之，当电路施加某序对称分量的电压时，电路中也只产生同一序对称分量的电流。这样，我们可以对正序、负序和零序分量分别进行计算。
如果三相参数不对称，则矩阵SC Z 的非对角元素将不全为零，因而各序对称分量将不具有独立性。也就是说，通以正序电流所产生的电压降中，不仅包含正序分量，还可能负序或零序分量。这时，就不能按序进行独立运算。
根据以上的分析，所谓元件的序阻抗，是元件三相参数对称时，元件时，元件两端某一序的电压降与通过该元件同一序电流的比值，即
)1(z =?)
1(a U /)1(a I )2(z =?)2(a U /)
2(a I )0(z =?)
0(a U /)0(a I )1(z 、)2(z 和)0(z 分别称为该元件的正序阻抗，负序阻抗和零序阻抗。电力系统每个元件的正、负、零序阻抗可能不同，视元件的结构而定。
3、对称分量法在不对称短路计算中的应用
图 简单电力系统的单相短路
图7—3
现以图7-3所示简单电力系统为例来说明应用对称分量法计算不对称短路的一般原理。
一台发电机接于空载输电线路，发电机中性点经阻抗n z 接地。在线路某
处f 点发生单相（如a 相）短路，使故障点出现了不对称的情况。a 相对地电压fa
U =0,而b,c 两相的电压fb
U ≠0，fc U ≠0见图7-4（a ）。此时，故障点以外的系统其余部分的参数（指阻抗）仍然是对称的。
（a）
（b）（d）
目录 引言 (1) 1 电力系统有功功率平衡及发电厂装机容量的确定 (2) 2 确定电力网的最佳接线方案 (4) 2.1 方案初选 (4) 2.2 方案比较 (5) 2.3 最终方案的确定 (18) 3 发电厂及变电所电气主接线的确定 (18) 3.1 电气主接线的设计原则 (18) 3.2 发电厂电气主接线的设计原则及选择 (19) 3.3 变电所电气主接线的设计原则 (19) 3.4 主接线方案确定 (20) 4 选择发电厂及变电所的主变和高压断路器 (20) 4.1 发电厂及变电所主变压器的确定 (20) 4.2 短路电流计算 (23) 4.3 高压断路器的选择与校验 (37) 5 各种运行方式下的潮流计算 (42) 5.1 潮流计算的目的和意义 (42) 5.2 丰水期最大负荷的潮流计算 (43) 5.3 丰水期最小负荷的潮流计算 (49) 6 电力系统无功功率平衡及调压计算 (55) 6.1 电力系统无功功率平衡 (55) 6.2 调压计算 (56) 7 浅谈电力网损耗及降损节能措施 (60) 7.1 损耗计算 (61) 7.2 电网电能损耗形成的主要原因 (62) 7.3 降损节能的措施 (64) 参考文献 (68) 谢辞 (69) 附录一计算机潮流计算程序： (71)
引言 本次设计的课题内容为电力网规划设计及降损措施的分析，是电气工程及其自动化专业学生学习完该专业的相关课程后，在毕业前夕所做的一次综合性的设计。 该次毕业设计的目的在于：将所过的主要课程进行一次较系统而全面的总结。将所学过的专业理论知识,第一次较全面地用于实践,用它解决实际的问题,而从提高分析能力,并力争有所创新。初步掌握电力系统(电力网)的设计思路,步骤和方法,同时学会正确运用设计手册,设计规程,规范及有关技术资料,掌握编写设计文件的方法。 其意义是对所学知识的进行总的应用，通过这次设计使自己能更好的掌握专业知识，并锻炼自己独立思考的能力和培养团结协作的精神。此外,在计算机CAD绘图及外文资料的阅读与翻译方面也得到较好的锻炼.。 本设计是电力系统的常规设计，主要设计发电厂和变电所之间如何进行科学、合理、灵活的调度，把安全、经济、优质的电能送到负荷集中地区。发电厂把别种形式的能量转换成电能，电能经过变电所和不同电压等级的输电线路输送被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的各种能量。这些生产、输送、分和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。本设计是一门涉及科学、技术、经济和方针政策等各方面的综合性的应用技术科学。 设计的基本任务是工程建设中贯彻国家的基本方针和技术经济政策，做出切合实际、安全使用、技术先进、综合经济效益好的设计，有效地为国家建设服务。从电力系统的特点出发，根据电力工业在国民经济的地位和作用，决定了对电力系统运行要达到以下的技术要求：保证安全可靠的供电；保证良好的电能质量；保证电力系统运行的经济性。
电力系统分析潮流计算程序设计报告题目：13节点配电网潮流计算 学院电气工程学院 专业班级 学生姓名 学号 班内序号 指导教师房大中 提交日期 2015年05月04日
目录 一、程序设计目的 (2) 二、程序设计要求 (4) 三、13节点配网潮流计算 (4) 3.1主要流程................................................................................................ 错误！未定义书签。 3.1.1第一步的前推公式如下（1-1）-（1-5）： .................................. 错误！未定义书签。 3.1.2第二步的回代公式如下（1-6）—（1-9）： ................................ 错误！未定义书签。 3.2配网前推后代潮流计算的原理 (7) 3.3配网前推后代潮流计算迭代过程 (8) 3.3计算原理 (9) 四、计算框图流程 (10) 五、确定前推回代支路次序....................................................................................... 错误！未定义书签。 六、前推回代计算输入文件 (11) 主程序： (11) 输入文件清单： (12) 计算结果： (13) 数据分析： (13) 七、配电网潮流计算的要点 (14) 八、自我总结 (14) 九、参考文献 (15) 附录一 MATLAB的简介 (15)
电力系统分析与设计（含1CD） 优惠价：73.8元 定价：82元 作者：（美）格洛费（Glover,J.D.） 出版社：机械工业出版社 出版日期：5/1/2009 规格：16开平装705页 光盘：0 原书是基于美国国情而编写的高等学校教学用书，为了使该书的内容更为适用于广大的中国读者，应机械工业出版社之邀，编者在承担本书中文版翻译工作的同时，在综合考虑知识内容的适用性、连贯性和行文简洁的基础上，对原书内容、结构做了一些调整，形成了本英文改编版。 改编版相对原书作了如下调整：原书每章均包括“案
例分析”和正文（包含“习题”和“课程设计”）两个部分。改编版为保证全书的完整性，保持原书正文内容不变，但从中国读者的应用角度出发，去掉了原书各章的“案例分析”部分。同时，从删除的“案例分析”中精选了10篇对国内读者较具代表性和借鉴意义的论文，组织在一起新增了第14章（extended），为开阔读者视野提供一个窗口，以使广大读者了解电力系统发展现状及未来新方向。内容涉及分布式发电、可视化电网、广域安稳控制系统、动态安全评估等电力系统前沿领域。 改编版的出版，是将外文教材引入、消化，使之适合中国读者的一次有益的尝试。原书内容经过调整后将更好地体现“实用性强、应用性强”的特点。期望本书能够成为国内电力系统专业教师、学生的优秀参考教材。 详细目录： 出版说明 序 前言
preface list of symbols, units, and notation chapter 1 introduction 1.1 history of electric power systems 1.2 present and future trends 1.3 electric utility industry structure 1.4 computers in power system engineering 1.5 powerworld simulator chapter 2 fundamentals 2.1 phasors 2.2 instantaneous power in single-phase ac circuits 2.3 complex power 2.4 network equations 2.5 balanced three-phase circuits 2.6 power in balanced three-phase circuits 2.7 advantages of balanced three-phase versus single-phase systems 51 chapter 3 power transformers 3.1 the ideal transformer 3.2 equivalent circuits for practical transformers
广东工业大学华立学院课程设计（论文） 课程名称电力系统分析 题目名称复杂网络N-R法潮流分析与计算设计学生学部（系）电气工程系 专业班级08电气2班 学号12030802020 学生姓名 指导教师罗洪霞
2011 年 6 月12 日 目录 一. 基础资料 (3) 1.1 系统图的确定 (3) 1.2 各节点的初值及阴抗参数 (4) 二. 基本公式和变量分类 (5) 三. 设计步骤 (7) 3.4基本步骤 (8) 3.4方案选择及说明 (8) 四. 程序设计 (9) 4.1 MATLAB编程说明及元件描述 (9) 4.2源程序 (10) 4.3结果显示 (11) 五. 实验结论 (12) 六．参考文献 (13)
复杂网络N-R 法潮流分析与计算设计 一. 基础资料 1. 系统图的确定 选择六节点、环网、两电源和多引出的电力系统，简化电力系统图如图（1）所示，等值阻抗图如图（2）所示。运用以直角坐标表示的牛顿—拉夫逊计算如图（1）系统中的潮流分布。计算精度要求各节点电压的误差与修正量不大于510ε-=。
2.各节点的初值及阻抗参数 该系统中，节点①为平衡节点，保持 11.050 U j =+为定值，节点⑥为PV节点，其他四个节点都是PQ节点。给定的注入电压标幺值、线路阻抗标幺值、输出功率标幺值分别为表a、表b、表c中的数据。 线路对地导纳标幺值一半 00.25 Y j =及线路阻抗标幺值、输出功率标幺值和变压器变比标幺值如图（2）所示的注释。 表a 各节点电压标幺值参数
二. 基本公式和变量分类 本例所需公式有以下几类： （1）.节点电压U 和节点导纳矩阵Y 。 （2）.变量分类。在潮流问题中，任何复杂的电力网和电力系统都可以归结为以下元件（参数）组成。 1）.发电机（注入电流或功率）。 2）.负载（负的注入电流或功率）。 3）.输电线支路（电抗、电阻）。 4）.变压器支路（电阻、电抗、变化）。 5）.变压器对地支路（导纳和感纳，本例中忽略）。 6）.母线上的对地支路（阻抗或导纳，本例中忽略）。 7）.线路上的对地支路（一般为线路电容导纳）。 （3）.功率方程。电力系统的潮流方程的一般形式为： 1 n i ij i i i i i j j S P jQ U I U Y U * * * ==+=?=?∑ 1 ()(123n i i i ij j j i P jQ I Y U i U * ** =+===∑、、、...、n) （1-1） 潮流方程具有的特点是：①他能表征电力系统稳态运行特性； ②其为一组非线性方程，只能用迭代方法求其数值解；③方程中的电压U 和导纳Y 即可表示为直角坐标，又可表示为极坐标。因而潮流方
电力系统继电保护与自动化毕业设计题目 变电站电气主系统毕业设计题目1 一、题目 XZ市郊110kV变电站设计 二、原始资料 (一) 变电站性质及规模 本变电站位于XZ市郊区，向市区工业、生活及近郊区乡镇工业与农业用户供电，为新建变电站。 电压等级：110/10kV 线路回数：110kV近期2回，远景发展1回； 10kV近期12回，远景发展2回。 (二) 电力系统接线简图 电力系统接线简图如图1-1所示。 图1-1 电力系统接线简图 注：①图中系统容量、系统阻抗均为最大运行方式的数据。 ②系统最小运行方式时,S1=1300MVA,XS1=0.65；SⅡ=150MVA,XSⅡ=0.8。 (三) 负荷资料负荷资料如表1-1所示。 (四) 所址地理位置及环境条件 1.所址地理位置图（如图1-2所示）。 2.地形、地质、水文、气象等条件 站址地区海拔高度500m，地势平坦,地震烈度6度。年最高气温＋40℃,年最低气温-20℃，最热月平均最高温度+32℃，最大复冰厚度10mm，最大风速为25m/s，土壤热阻率ρt=100℃·cm/W，土壤温度20℃，地下水位较低,水质良好，无腐蚀性。
电压等级负荷名称 最大负荷MW穿越功率MW负荷组成％自然 力率 Tmax (h) 线长 (km)近期远期近期远期一级二级三级 110kV 市系1线152060市系2线152025备用20 10kV 棉纺厂12 2.50.7555002棉纺厂22 2.50.7555002印染厂1 1.520.785000 2.5印染厂2 1.520.785000 2.5毛纺厂220.755000 1.5针织厂1 1.50.7545001柴油机厂1 1.520.840002柴油机厂2 1.520.840002橡胶厂1 1.50.7245002市区1 1.520.825001市区2 1.520.825001食品厂 1.2 1.50.840000.5备用1 1.50.78 备用2 1.5 .所址地理位置图（如图1-2所示）。 图1-2 所址地理位置图 - 1 - / 7
电力系统分析课程设计指导书 电力系统分析课程设计是学完《电力系统分析》课程后的一次综合性练习。教学目的在于通过对多节点电网的潮流计算，巩固和运用前面所学到的潮流计算基础理论知识，掌握电力系统潮流计算机计算的的一般原则和方法，掌握一门潮流计算软件的使用方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。 PSASP7.0潮流计算实例 说明：计算系统为《电力系统分析》教材（孟祥萍编著，高等教育出版社）361页17.1习题。 在PSASP7.0上建立的单线图如下：
PSASP7.0使用简介： 打开电力系统分析综合程序 1、新建工程 选取菜单“工程| 新建…”项或点击“文件”工具栏中的“”按钮，弹出如下的新建工程对话框： 在该对话框中，选择工程存放的路径，并给出对应的工程名，之后点击“保存”按钮，即可新建一个工程。点击“取消”按钮，则取消新建工程操作。之后弹出新建单线图名称对
话框： 填写单线图名称，点击“确定” 2、保存工程 选取菜单“工程| 保存工程”项或点击“文件”工具栏中的“”按钮，保存当前打开 的工程。 3、系统基准容量 选取菜单“文件| 工程信息”项，即可弹出如下的对话框： 在该对话框中可填写系统的基准容量。此外，还可以给出工程的描述说明信息，设置工程的密码等。默认基准容量为100MV A，本例取默认值。 4、数据组管理 在“元件数据”菜单中，点击“数据组管理”项，即进入以下窗口，可以对基础数据库中的元件进行数据组的删除、复制、重命名及合并等操作。缺省的数据组名为“BASIC ”。编辑过程中，可以更换和创建数据组名。
5、在单线图编辑模式下绘制电力系统接线图 （1）使用上图右侧工具箱绘制母线、变压器、交流电力线路、负荷、发动机等原件。具体绘制见PSASP7.0用户手册。 （2）双击元器件弹出对话框，在对话框中填入元件数据。 1）如母线模型数据录入。注意左下角的“厂站名”一定要选，否则无法完成潮流计算。
课程设计报告 题目某冶金机械修造厂总降压 变电所一次系统设计 课程名称电力系统分析课程分析 一、概述 (2) 课程设计目的要求 (2) 设计原则 (2) 设计具体内容 (2) 二、设计课题基础资料 (3) 生产任务及车间组成 (3) 设计依据 (3) 本厂负荷性质 (4) 三、负荷计算及无功功率补偿 (4) 负荷计算 (4) 无功功率补偿 (5) 四、变压器台数和容量的选择 (6) 变电所主变压器台数和容量的选择 (6) 车间变压器台数和容量的选择 (7) 五、一次系统主接线方案设计 (7) 六、架空线路的设计 (8) 35kV架空线路的选择 (8) 35kV母线的选择 (8)
总降压变电所10kV侧电缆的选择 (8) 总降压变电所10kV侧母线的选择 (9) 七、短路电流计算 (9) 短路计算的目的 (9) 短路电流计算过程 (9) 八、总降压站的电气主接线图及其设备选择与校验 (11) 电气主接线图 (11) 一次设备的选择与校验 (12) 九、心得体会 (13) 参考文献 (14)
一、概述 课程设计目的要求 目的：通过课程设计进一步提高收集资料、专业制图、综述撰写的能力，培养理论与实际应用结合的能力，开发独立思考的能力，寻找并解决工程实际问题的能力，为以后的毕业设计与实际工作打下坚实的基础。 要求：（1）自学供配电系统设计规范，复习电力系统的基本概念和分析方法。 （2）要求初步掌握工程设计的程序和方法，特别是工程中用到的电气制图标准，常用符号，计算公式和编程技巧。 （3）通过独立设计一个工程技术课题，掌握供配电系统的设计方法，学会查询资料，了解电力系统中常用的设备及相关参数。 （4）在设计过程中，要多思考，多分析，对设计计算内容和结果进行整理和总结。 （5)完成《课程设计说明书》及相关的图，可以手写，可以计算机打印。 设计原则 （1）必须遵守国家有关电气的标准规范。 （2）必须严格遵守国家的有关法律、法规、标准。 （3）满足电力系统的基本要求（电能质量、可靠性、经济性、负荷等级） （4）必须从整个地区的电能分配、规划出发，确定整体设计方案。 设计具体内容 该冶金机械厂总降压变电所及高压配电一次系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况，解决对电能分配的安全可靠，经济合理的问题。其基本内容有以下几方面： （1）一次系统主结线方案设计 （2）确定全厂负荷 （3）主变压器容量和台数的选择 （4）选择35kV架空（8km长）输电导线截面积（根据额定电流）计算并说明选择的理由。 （5）画出等值电路简图 （6）画出总降压站的电气主结线图
电力系统分析课程设计-电力系统短路故障的计算机算法程序设计
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电力系统分析课程设计 电力系统短路故障的计算机算法程序设计 姓名____刘佳琪___ 学号_2014409436__ 班级__20144094___ 指导教师___鲁明芳____
目录 1 目的与原理 (1) 1.2 关于电力系统短路故障的计算机算法程序设计目的 (1) 1.2 设计原理 (1) 1.2.1计算机计算原理 (1) 1.2.2电力系统短路计算计算机算法 (2) 2 计算机编程环境及编程语言的选择 (2) 2.1 优势特点 (2) 2.1.1编程环境 (3) 2.1.2简单易用 (3) 2.1.3强处理能力 (3) 2.1.4图形处理 (3) 2.1.5模块集和工具箱 (4) 2.1.6程序接口 (4) 2.1.7应用软件开发 (4) 3 对称故障的计算机算法 (5) 3.1 用阻抗矩阵计算三相短路电流 (7) 3.2 用节点导纳矩阵计算三相短路电流 (9) 4 附录程序清单 (14) 4.1 形成节点导纳矩阵 (14) 4.2 形成节点阻抗矩阵 (15) 4.2 对称故障的计算 (17)
1 目的与原理 1.1 关于电力系统短路故障的计算机算法程序设计目的 电力系统正常运行的破坏多半是由于短路故障引起的，发生短路时，系统从一种状态剧变成另一种状态，并伴随复杂的暂态现象。所谓短路故障，是指一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情况。 本文根据电力系统三相对称短路的特点，建立了合理的三相短路的数学模型，在此基础上，形成电力系统短路电流实用计算方法；节点阻抗矩阵的支路追加法。编制了对任意一个电力系统在任意点发生短路故障时三相短路电流及其分布的通用计算程序，该办法适用于各种复杂结构的电力系统。从一个侧面展示了计算机应用于电力系统的广阔前景。 根据所给的电力系统，编制短路电流计算程序，通过计算机进行调试，最后完成一个切实可行的电力系统计算应用程序。通过自己设计电力系统计算程序使同学对电力系统分析有进一步理解，同时加强计算机实际应用能力的训练。 电力系统的短路故障是严重的，而又是发生几率最多的故障，一般说来，最严重的短路是三相短路。当发生短路时，其短路电流可达数万安以至十几万安，它们所产生的热效应和电动力效应将使电气设备遭受严重破环。为此，当发生短路时，继电保护装置必须迅速切除故障线路，以避免故障部分继续遭受危害，并使非故障部分从不正常运行情况下解脱出来，这要求电气设备必须有足够的机械强度和热稳定度，开关电气设备必须具备足够的开断能力，即必须经得起可能最大短路的侵扰而不致损坏。因此，电力系统短路电流计算是电力系统运行分析，设计计算的重要环节，许多电业设计单位和个人倾注极大精力从事这一工作的研究。由于电力系统结构复杂，随着生产发展，技术进步系统日趋扩大和复杂化，短路电流计算工作量也随之增大，采用计算机辅助计算势在并行。 1.2 设计原理 1.2.1 计算机计算原理 应用计算机进行电力系统计算，首先要掌握电力系统相应计算的数学模型；其次是运用合理的计算方法；第三则是选择合适的计算机语言编制计算程序。 建立电力系统计算的相关数学模型，就是建立用于描述电力系统相应计算的有关参数间的相互关系的数学方程式。该数学模型的建立往往要突出问题的主要方，即考虑影
上海大学 模拟电子技术课程 实践项目 项目名称：_电子电路仿真分析与设计_指导老师：_______李智华________ 学号：______12122272_______ 姓名：_______翟自协________ 日期：_____2014/1/27______
电子电路仿真软件PSPICE 题目一：放大电路电压增益的幅频响应与相频响应 电路如图所示，BJT为NPN型硅管，型号为2N3904，放大倍数为50，电路其他元件参数如图所示。求解该放大电路电压增益的幅频响应和相频响应。 步骤如下： 1、绘制原理图如上图所示。 2、修改三极管的放大倍数Bf。选中三极管→单击Edit→Model→Edit Instance Model， 在Model Ediror中修改放大倍数Bf＝50。 3、由于要计算电路的幅频响应和相频响应，需设置交流扫描分析，所以电路中需要有交流源。 双击交流源v1设置其属性为：ACMAG=15mv,ACPHASE=0。 4、设置分析类型： 选择Analysis→set up→AC Sweep，参数设置如下：
5、Analysis→Simulate，调用Pspice A/D对电路进行仿真计算。 6、Trace→ Add（添加输出波形），，弹出Add Trace对话框，在左边的列表框中选中v(out)，单击右边列表框中的符号“/”，再选择左边列表框中的v(in)，单击ok按钮。 仿真结果如下：
上面的曲线为电压增益的幅频响应。要想得到电压增益的相频响应步骤如下：在probe下，选择Plot→ Add Plot（在屏幕上再添加一个图形）。如下图所示： 单击Trace→ Add（添加输出波形），弹出Add Trace对话框，单击右边列表框中的符号“P”，在左边的列表框中选中v(out)，单击右边列表框中的符号“-”，再单击右边列表框中的符号“P”，再选择左边列表框中的v(in)，单击ok按钮。函数P（）用来求相位。
河南城建学院 《电力系统分析》课程设计任务书 班级0912141-2 专业电气工程及其自动化 课程名称电力系统分析 指导教师朱更辉、何国锋、芦明 电气与信息工程学院 2015年12月
《电力系统分析》课程设计任务书 一、设计时间及地点 1、设计时间：2015年12月 2、设计地点：2号教学楼 二、设计目的和要求 1、设计目的 通过课程设计，使学生加强对电力体统分析课程的了解，学会查寻资料、方案比较，以及设计计算、分析等环节，进一步提高分析解决实际问题的能力。 2、设计要求 （1）培养学生认真执行国家法规、标准和规范及使用技术资料解决实际问题的能力； （2）培养学生理论联系实际，努力思考问题的能力； （3）进一步理解所学知识，使其巩固和深化，拓宽知识视野，提高学生的综合能力； （4）懂得电力系统分析设计的基本方法，为毕业设计和步入社会奠定良好的基础。 三、设计课题和内容 课题一：110KV 电网的潮流计算 （一）基础资料 导线型号：LGJ-95，km x /429.01Ω=，km S b /1065.261-?=； 线段AB 段为40km ，AC 段为30km ，BC 段为30km ； 若假定A 端电压U A =115kV ，变电所负荷S B =(20+j15)MVA ，S C =(10+j10)MVA 。 某110KV 电网 （二）设计任务 1、不计功率损耗，试求网络的功率分布，和节点电压； 2、若计及功率损耗，试求网络的功率分布，和节点电压，并将结果与1比较。 课题二：某电力系统的对称短路计算 （一）基础资料 如图所示的网络中，系统视为无限大功率电源，元件参数如图所示，忽略变压器励磁支路和线路导纳。
设计说明书 课程设计说明书 设计题目：110kV终端变电站设计
目录 摘要 (3) 前言 (4) 一、毕业设计的目的、意义............................. 错误！未定义书签。 二、电气设计的地位和作用............................. 错误！未定义书签。 三、对本次初步设计的要求............................. 错误！未定义书签。 四、对本次初步计算的基本认识......................... 错误！未定义书签。 五、设计题目原始参数及其它 (5) 第一章变电站电气主接线设计 (6) 第一节电气主接线设计知识概述 (6) 一、电气主接线设计依据 (6) 二、电气主接线设计的基本要求 (6) 三、10～110 kV高压配电装置的常用电气主接线条文说明 (8) 第二节电气主接线的方案设计 (10) 第三节确定电气主接线图 (10) 第四节主变及站用变选择 (11) 第二章短路电流计算 (13) 第一节短路计算慨述 (13) 一、短路电流计算的目的意义 (13) 二、短路电流计算的基本假定和计算方法 (13) 第二节计算方法 (14) 第三节电抗器的选择 (21) 第三章导体的选择 (22) 第一节主变高压侧导体选择 (22) 第二节主变低压侧导体的选择 (23) 第三节选择支柱绝缘子及穿墙套管 (29) 第四章选择断路器和隔离开关 (31)
第一节 110kV断路器和隔离开关选择和效验 (31) 第二节 10kV母联及主变10kV侧断路器和隔离开关选择 (31) 第三节 10kV出线断路器和隔离开关选择 (32) 第五章选择其它电气设备 (34) 第一节 10kV并联电容器组的选择 (34) 第二节避雷器的选用 (34) 第三节电压互感器的选用： (35) 第四节选择电流互感器 (37) 第五节选择阻波器 (39) 第六章继电保护 (40) 第一节主变压器保护的种类 (40) 第二节 110kV线路及备用电源自投装置 (40) 第三节 10kV线路保护配置 (40) 第四节 10kV电容器保护配置 (40) 第五节站用变自投装置 (40) 第七章操作闭锁 (41) 第八章设备安全距离 (42) 第一节 110kV安全净距离 (42) 第二节 110kV安装尺寸 (42) 结论 (44) 设计总结与体会 (45) 毕业（论文）设计参考书籍 (46) 附图 1、变电站电气主接线图（A1） 2、高压配电装置平面图（A1） 3、高压配电装置断面图（A1）
课程设计报告书题目：电力系统分析课程设计 院（系）电气工程学院 专业电气工程及其自动化 学生姓名 学生学号 指导教师 课程名称电力系统课程设计 课程学分 1 起始日期 2020.1.2—2020.1.6
电力系统分析课程设计任务书
一、设计目的和要求 1、设计目的 通过课程设计，使学生加强对电力体统分析课程的了解，学会查寻资料、以及分析计算等环节，进一步提高分析解决实际问题的能力。 2、设计要求 （1）培养学生认真执行国家法规、标准和规范及使用技术资料解决实际问题的能力； （2）培养学生理论联系实际，努力思考问题的能力； （3）进一步理解所学知识，使其巩固和深化，拓宽知识视野，提高学生的综合能力； （4）懂得电力系统分析设计的基本方法，为毕业设计和步入社会奠定良好的基础。 二、设计课题和内容 各元件参数标幺值如下（各元件及电源的各序阻抗均相同）： 接线，非标准变比侧Δ接T1：电阻0，电抗0.2，k=1.1，标准变比侧Y N 线； 接线，非标准变比侧ΔT2：电阻0，电抗0.15，k=1.05，标准变比侧Y N 接线； L24: 电阻0.03，电抗0.08，对地容纳0.04； L23: 电阻0.023，电抗0.068，对地容纳0.03； L34: 电阻0.02，电抗0.06，对地容纳0.032；
G1和 G2：电阻0，电抗0.15，电压1.1；负荷功率：S1=0.5+j0.2； 任务要求：当节点2发生B、C两相金属性接地短路时， 1 计算短路点的A、B和C三相电压和电流； 2 计算其它各个节点的A、B和C三相电压和电流； 3 计算各条支路的电压和电流。 三、设计工作要求 1、理解设计任务书，原始设计资料。 3、掌握以下设计内容及方法：电力系统组成、标幺制的原理、短路类型、短路原因、短路危害与短路计算的目的；同步发电机暂态过程、系统元件各序（正、负和零）参数计算、对称分量法原理、电力系统各序网络、不对称故障边界条件确定以及正序等效定理。最后撰写设计报告，绘图工程图，考核。 4、认真独立完成课程设计，若有抄袭他人设计课程设计或找他人代画设计图纸、代做等行为的弄虚作假者一律按不及格记成绩，并依据学校有关规定进行处理。 5、在设计周内完成所规定的设计任务，提交《课程设计报告书》一份。 四、成绩评定 1、考核办法：提交课程设计报告；回答教师所提出的问题；考勤情况。 2、成绩构成：平时考核20%，口试考核占40%，设计报告书占40%。 3、成绩评定： 成绩评定采取五级记分制，分为优、良、中、及格和不及格。由指导教师根据学生在设计中的综合情况和评分标准确定成绩。 4、评分标准 （1）优秀：遵守纪律，设计报告详实、内容认真，报告内容条理清晰，认识深刻、具体； （2）良好：遵守纪律，设计报告完整，内容完整无缺，报告充实，分析较具体； （3）中等：遵守纪律，设计报告较完整，内容比较详细，分析较具体；（4）及格：遵守纪律，设计报告完整，内容简单，分析粗浅；
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前言 (2) 1.1短路的原因 (2) 1.2短路的类型 (2) 1.3短路计算的目的 (2) 1.4短路的后果 (3) 2电力系统三相短路电流计算 (4) 2.1电力系统网络的原始参数 (4) 2.2制定等值网络及参数计算 (5) 2.2.1标幺制的概念 (5) 2.2.2有三级电压的的网络中各元件参数标幺值的计算 (6) 2.2.3计算各元件的电抗标幺值 (8) 2.2.4系统的等值网络图 (9) 2.3短路电流计算曲线的应用 (9) 2.4故障点短路电流计算 (10) 2.4.1f1点三相短路 (10) 2.4.2f3点短路 (12) 3电力系统不对称短路电流计算 (15) 3.1对称分量法的应用 (15) 3.2各序网络的制定 (16) 3.2.1同步发电机的各序电抗 (16) 3.2.2变压器的各序电抗 (16) 3.3不对称短路的分析 (17) 3.3.1不对称短路三种情况的分析 (17) 3.3.2正序等效定则 (20) 3.3.3不对称短路时短路点电流的计算 (21) 4结论 (27) 5总结与体会 (28) 6谢辞 (29) 7参考文献 (30)
1前言 在电力系统的设计和运行中，都必须考虑到可能发生的故障和不正常运行的情况，因为它们会破坏对用户的供电和电气设备的正常工作，而且还可能对人生命财产产生威胁。从电力系统的实际运行情况看，这些故障绝大多数多数是由短路引起的，因此除了对电力系统的短路故障有一较深刻的认识外，还必须熟练掌握电力系统的短路计算。 短路是电力系统的严重故障。所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。 1.1 短路的原因 产生短路的原因很多，主要有如下几个方面：（1）元件损坏，例如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等；（2）气象条件恶劣，例如雷击造成的网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）违规操作，例如运行人员带负荷拉闸，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等；（4）其他，如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。 1.2 短路的类型 在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。三相短路也称为对称短路，系统各项与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都是不对称短路。 电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。三相短路虽然很少发生，但情况较严重，应给予足够的重视。况且，从短路计算方法来看，一切不对称短路的计算，在采用对称分量法后，都归结为对称短路的计算。因此，对三相短路的的研究是具有重要意义的。 1.3 短路计算的目的 在电力系统的设计和电气设备的运行中，短路计算是解决一系列问题的不可缺少的基本计算，这些问题主要是： （1）选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备，例如断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等，必须以短路计算作为依据。这里包括计算冲击电流以校验设备的电动力稳定度；计算若干时刻的短路电流周期分量以校验设备的热稳定度；计算指定时刻的短路电流有效值以校验断路器的断流能力等。 （2）为了合理地配置各种继电保护和自动装置并确定其参数，必须对电力网中发生的各种短路进行计算和分析。在这些计算中不但要知道故障支路中的电流值，还必须知道电流在网络中的分布情况。有时还要知道系统中某些节点的电压值。
目录 1任务书 (2) 2.模型简介及等值电路 (3) 3.设计原理 (4) 4.修正方程的建立 (6) 5.程序流程图及MATLAB程序编写 (8) 6.结果分析 (14) 7.设计总结 (17) 8.参考文献 (17)
《电力系统分析》 课程设计任务书 题目极坐标表示的牛顿拉夫逊法潮流计算程序设计 学生姓名学号专业班 级 电气工程及其 自动化 设计内容与要求1. 设计要求 掌握MATLAB语言编程方法；理解和掌握运用计算机进行潮流计算的基本算法原理；针对某一具体电网，进行潮流计算程序设计。 其目的在于加深学生对电力系统稳态分析中课程中基本概念和计算方法的理解，培养学生运用所学知识分析和解决问题的能力。 2. 内容 1）学习并掌握MATLAB语言。 2）掌握变压器非标准变比概念及非标准变比变压器的等值电路。掌握节点导纳矩阵的概念及导纳矩阵的形成和修改方法。 3）掌握电力系统功率方程、变量和节点分类。 4）掌握利用极坐标表示的牛-拉法进行潮流计算的方法和步骤。5）选择一个某一具体电网，编制程序流程框图。 6）利用MATLAB语言编写该模型的潮流计算程序，并上机调试程序，对计算结果进行分析。 7）整理课程设计论文。 起止时间2013 年7 月 4 日至2013 年7月10日指导教师签名年月日 系（教研室）主任 签名 年月日学生签名年月日
2 模型简介及等值电路 2.1 课程设计模型：模型3 电力网络接线如下图所示，各支路阻抗标幺值参数如下：Z12=0.02+j0.06，Z13=0.08+j0.24， Z23=0.06+j0.18， Z24=0.06+j0.12， Z25=0.04+j0.12， Z34=0.01+j0.03， Z45=0.08+j0.24， k=1.1。该系统中，节点1为平衡节点，保 持1 1.060V j =+&为定值；节点2、3、4都是PQ 节点，节点5为PV 节点，给定的注入功率分别为: 20.200.20 S j =+， 3-0.45-0.15 S j =， 40.400.05 S j =--， 50.500.00S j =-+，5 1.10V =&。各节点电压（初值）标幺值参数如下： 节点 1 2 3 4 5 Ui （0）=ei （0）+jfi （0） 1.06+j0.0 1.0+j0.0 1.0+j0.0 1.0+j0.0 1.1+j0.0 计算该系统的潮流分布。计算精度要求各节点电压修正量不大于10-5。 图2-1 2.2 模型分析
电力系统分析课程设计 学院电气工程学院 班级 学号 姓名 指导教师 时间
电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，它根据给定的运行条件及系统接线情况确定整个电力系统各部分的运行状态：各母线的电压，各元件中流过的功率，系统的功率损耗等等。在电力系统规划的设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用潮流计算来定量地分析比较供电方案或运行方式的合理性。可靠性和经济性。此外，电力系统潮流计算也是计算系统动态稳定和静态稳定的基础。所以潮流计算是研究电力系统的一种很重要和很基础的计算。 随着科学技术的发展，电力系统变得越来越复杂，电气工程师掌握一种好的能对电力系统进行仿真的软件是学习和研究的需要。与众多专门的电力系统仿真软件相比，MATLAB软件具有易学、功能强大和开放性好，是电力系统仿真研究的有力工具。
1 设计题目 (3) 1.1系统图的确定 (3) 1.2各节点的初值及阻抗参数 (4) 2 潮流计算 (5) 2.1潮流计算概述与发展 (5) 2.2复杂电力系统潮流计算 (5) 2.3 MATLAB概述 (6) 2.4牛顿-拉夫逊法原理 (7) 2.5牛顿-拉夫逊法解决潮流计算问题 (8) 2.6计算机潮流计算的步骤 (9) 2.7计算机潮流计算流程图 (11) 3 手算潮流计算 (12) 3.1确定节点类型 (12) 3.2求节点导纳矩阵Yb (12) 3.3计算各节点功率的修正方程的初始值（不平衡量） (13) 4 计算机算法潮流计算 (15) 4.1计算机法潮流计算过程 (15) 4.2计算机法潮流计算结果 (23) 4.3系统功率分布图 (25) 个人心得 (29) 附录：源程序 (30) 参考文献 (40)
电力系统计算程序设计（包含matlab源程序） 广西大学电气工程学院
2007年1月
第一章原始数据 电力系统原始数据是电力系统计算的基础。电力系统每个计算程序都要求输入一定的原始数据，这些数据可以反映电力网络结构、电力系统正常运行条件、电力系统各元件参数和特性曲线。不同的计算程序需要不用的原始数据。 第一节电力网络的描述 电力网络是由输电线路、电力变压器、电容器和电抗器等元件组成。这些元件一般用集中参数的电阻、电抗和电容表示。为了表示电力网络中各元件是怎样互相连接的，通常要对网络节点进行编号。电力网络的结构和参数由电力网络中各支路的特性来描述。 1.1.1 线路参数 在电力系统程序设计中，线路参数一般采用线路的Π型数学模型，即线路用节点间的阻抗和节点对地容性电纳来表示，由于线路的对地电导很小，一般可忽略不计。其等价回路如下： r+jx -jb/2 -jb/2 对于线路参数的数据文件格式一般可写为： 线路参数（序号，节点i，节点j，r，x，b/2） 1.1.2 变压器参数 在电力系统程序设计中，变压器参数一般采用Π型等值变压器模型，这是一种可等值地体现变压器电压变换功能的模型。在多电压级网络计算中采用这种变压器模型后，就可不必进行参数和变量的归算。双绕组变压器的等
值回路如下： k Z T k:1 Z T k Z k T -12 k kZ T -1 (a)接入理想变压器后的等值电路 (b) 等值电路以导纳表示 Y T /k 2 )1(k Y k T - k Y k T )1(- (c) 等值电路以导纳表示 三绕组变压器的等值回路如下： 综合所述，三绕组变压器的等值电路可以用两个双绕组变压器的等值电路来表示。因此，对于变压器参数的数据文件格式一般可写为： 变压器参数（序号，节点i ，节点j ，r ，x ，k 0） 其中，k 0表示变压器变比。
课程设计任务书 学生姓名：丁景专业班级：电气0802班 指导教师：宋仲康工作单位：自动化学院 题目: 网络图如图1所示，发电厂G2为一基载厂，承担负荷包括高压母线上的负荷，其运算功率为117-j22 MVA，变压所H的运算负荷（包括高压母线负荷）为440+j136 MVA。发电厂G1承担除G2厂供给功率以外的系统所需负荷以及网络损耗。线路L1、L2、L3的阻抗分别为 3.17+j20.7Ω,5.13+j27.2Ω,7.33+j48.0Ω。已知发电厂G1的高压母线电压U1为238kv。计算潮流分布。 图1 电力网络图 要求： （1）编写设计原理； (2)电路参数计算； （3）画等值电路图； （4）计算步骤及结果； （5）结果分析。
时间安排： 2011.6.20－2011.6.22 收集课程设计相关资料 2011.6.23－2011.6.30 系统设计 2011.7.1－2011.7.3 撰写课程设计及答辩 指导教师签名： 年月日系主任（或责任教师）签名： 年月日
电力系统分析是电气工程及其自动化专业的必修课。主要通过理论和仿真计算使学生掌握电力系统三大计算（电力系统短路计算、系统稳定计算、潮流计算）的基本方法，深化学生对电力系统基本理论和计算方法的理解，培养学生分析、解决问题的能力和电力系统计算软件的应用能力。 潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，它的任务是对给定的运行条件确定系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及其相角）、网络中的功率分布及功率损耗等。 简单闭式潮流网络通常是指两端供电网络和简单环形网络。简单环形网络是指每一节点都只同两条支路相接的环形网络。单电源供电的简单环网可以当做是供电点电压相等的两端供电网络。当简单环网中存在多个电源点是，给定功率的电源点可以当作负荷点处理，而把给定电压的电源点都一分为二，这样便得到若干个已知供电点电压的两端供电网络。这时简单环形网络可以转化为大家熟悉的两端供电网络，灵活运用功率分点进行电流网络的潮流计算。 潮流计算是实现电力系统安全经济发供电的必要措施和重要工作环节。因此，潮流计算在电力系统的规划计算、生产运行、调度管理及科学计算中都有着广泛的应用。也就是说，对于电气工程及其自动化专业的学生来说，掌握潮流计算是非常重要和必要的。 关键词：潮流计算；两端供电网络；简单环形网络；功率分点