电力系统课程设计报告
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东南大学电气工程学院2015年电力系统综合课程设计报告班级160124姓名齐济学号********指导老师陈中小组成员王武森石应隆目录线路数据 (2)一、网络拓扑 (2)二、发电机稳态数据 (2)三、变电站数据 (2)四、线路数据 (3)五、发电机暂态数据 (3)典型方式电力系统潮流计算 (4)一、发电厂变压器选择及参数计算 (4)二、形成导纳矩阵 (4)三、求出系数矩阵B’和B’’ (5)四、设置各节点电压初值 (5)五、求功率不平衡量 (5)六、解修正方程 (5)七、求新的初值 (6)八、判断是否已收敛 (6)九、计算结果 (6)变电站变压器选择和主接线设计 (7)一、变压器选择 (7)1.变电站主变压器 (7)2.发电厂变压器 (11)3.变压器等效电路 (11)二、主接线设计 (12)1.发电厂主接线 (12)2.变电站主接线 (13)三、总结与提升 (16)线路断路器选择 (18)仿真曲线计算 (20)感想与建议 (23)附录一：PQ 解耦法潮流计算Matlab 程序 (24)附录二：改进欧拉法计算功角特性Matlab 程序 (25)线路数据一、网络拓扑图1二、发电机稳态数据三、变电站数据负荷额定电压为10KV四、线路数据五、发电机暂态数据典型方式电力系统潮流计算一、发电厂变压器选择及参数计算三个发电厂的变压器选择如下：T1：单台SFP7-120000/110T2：双台SFP7-90000/110T3：单台SFP7-90000/110经计算得到三台变压器的阻抗、导纳参数为：二、形成导纳矩阵根据线路数据和发电机变压器数据，可以算出电力系统网络中各节点的自导纳和各节点之间的互导纳。
y14=−8.54i y27=−11.423i y39=−17.13i y45=0.38−6.15i y46=0.872−5.32i y57=2.654−9.02i y69=0.645−5.64i y78=1.365−11.6i y89=2.256−10.38i y11=−8.5454i y22=−11.429i y33=−17.16iy44=1.56−19.945i y55=3.034−15.09i y66=1.52−10.92i y89=4.4−31.983i y88=3.621−21.938i y99=3.52−33.13i 由此可得电力系统网络的节点导纳矩阵为:-8.545i008.54i0000 0-11.429i000011.423i000-17.16i000008.54i00-19.945i 6.15i 5.32i00000 6.15i-15.09i09.02i0000 5.32i0-10.92i00011.423i009.02i0-31.983i11.6i00000011.6i-21.983i0017.15i00 5.64i010.38i三、求出系数矩阵B’和B’’节点2 作为平衡节点，节点1、3 为PV 节点，其余节点为PQ 节点，由系数矩阵的定义可得B’ =-8.545 0 8.54 0 0 0 0 00 -17.16 0 0 0 0 0 17.158.54 0 -19.945 6.15 5.32 0 0 00 0 6.15 -15.09 0 9.02 0 00 0 5.32 0 -10.92 0 0 5.640 0 0 9.02 0 -31.983 11.6 00 0 0 0 0 11.6 -21.983 10.830 17.15 0 0 5.64 0 10.38 -33.13B’’ =-19.945 6.15 5.32 0 0 06.15 -15.09 0 9.02 0 05.32 0 -10.92 0 0 5.640 9.02 0 -31.983 11.6 00 0 0 11.6 -21.983 10.830 0 5.64 0 10.38 -33.13四、设置各节点电压初值U i(i=1,2,3)=1.05θi(i=1,2,3)=0U j(j=4,5,6,7,8,9)=1θj(j=4,5,6,7,8,9)=0五、求功率不平衡量由公式：j=n∆P i=P is−U i∑U i(G ij cosθij+B ij sinθij)j=1j=n∆Q i=Q is−U i∑U i(G ij sinθij−B ij cosθij)j=1可求得有功不平衡量∆P i(0)和无功不平衡量∆Q i(0)，从而得到∆P i(0)/U i(0)和∆Q i(0)/U i(0)(i=1,3,4,5,6,7,8,9)六、解修正方程求解矩阵方程∆P/U =−B′U∆θ ∆Q/U =−B′′∆U得出各节点电压相角的修正量∆θi (0)和各节点电压模值的修正量∆U i (0)。
七、 求新的初值求出修正后的值θi (1)=θi(0)+∆θi (0)U i(1)=U i(0)+∆U i (0)八、 判断是否已收敛由收敛判断依据|∆θi (0)|<ε 和 |∆U i (0)|<ε (其中ε取 0.00001)判断是否收敛，若不满足收敛要求，则回到第五步开始下一次迭代，若满足收敛要求，则退出循环。
九、 计算结果用 Matlab 编写 PQ 解耦法的程序代码见附录，潮流计算的结果如下S 2=U 2∑Y 2i U i 9i=1=P 2+Q 2i =1.488+0.773iPV 节点的注入无功功率Q 1=U 1∑U i (G 1i sinθ1i −B 1i cosθ1i )=−0.6599i=1Q 3=U 3∑U i (G 3i sinθ3i −B 3i cosθ3i )=−0.87219i=1程序见附录。
变电站变压器选择和主接线设计一、变压器选择1.变电站主变压器1.1变压器选择负荷1：因负荷1为重要负载，故采用两台主变压器为其供电，实现双路供电，提高供电可靠性。
考虑到变压器容量应能满足最大负荷需求，故主变压器所需总容量最少为S1−0=1.45∗100=145MVA同时考虑到备用需要，则主变压器所需总容量最少为S1−1=[1.25∗(1+30%)]∗100=162.5MVA根据相关设计原则[1],变电所的两台主变压器总安装容量可取为S1−2=2∗0.7P M=203MVA根据以上数据，在110KV变压器型号表[2]中选取可用型号为沈阳变压器厂的SFP7-120000/110型变压器，两台并联使用。
根据相关设计原则,变电所其中一台变压器停运后，剩余变压器能承担全部负荷=的60%以上[3]。
在当前方案下，一台停运后，剩余变压器能承担负荷百分比为120125 96%，满足设计要求。
实际上，考虑变压器的过负荷能力为40%[1]，变压器的容量远远满足设计要求。
负荷2：因负荷2为重要负载，故采用两台主变压器为其供电，实现双路供电，提高供电可靠性。
考虑到变压器容量应能满足最大负荷需求，故主变压器所需总容量最少为S2−0=1.1∗100=110MVA同时考虑到备用需要，则主变压器所需总容量最少为S2−1=[0.9∗(1+40%)]∗100=126MVA根据相关设计原则[1],变电所的两台主变压器总安装容量可取为S2−2=2∗0.7P M=154MVA根据以上数据，在110KV变压器型号表[2]中选取可用型号为沈阳变压器厂的SFP7-90000/110型变压器，两台并联使用。
=100%，满在当前方案下，一台停运后，剩余变压器能承担负荷百分比为9090足设计要求。
负荷3：因负荷1为一般负载，故采用单台主变压器为其供电。
考虑到变压器容量应能满足最大负荷需求，故主变压器所需总容量最少为S 3−0=1.2∗100=120MVA同时考虑到备用需要，则主变压器所需总容量最少为S 3−1=[1.0∗(1+30%)]∗100=130MVA根据相关设计原则,变电所的两台主变压器总安装容量可取为S 3−2=2∗0.7P M =168MVA根据以上数据，在110KV 变压器型号表[2]中选取可用型号为沈阳变压器厂的SFP7-120000/110型变压器。
在当前方案下，考虑变压器的过负荷能力为40%[1]，变压器可承载的最大负荷为S 3max =120∗(1+40%)=168MVA ,容量满足要求。
另考虑到可以进行需求侧管理，变压器满足设计要求。
1.2 变压器参数计算SFP7-120000/110（YN ，d11） 根据变压器型号表[2]可知：I 0%=0.5 U s %=10.5 P 0=106.0KW P s =422KW归算到一次侧，U 1N =110KV电阻 R =(P s1000×U 1N 2S N2)=(4221000×11021202)Ω=0.354792Ω电抗 X =(U s %100×U 1N2S N)=(10.51000×1102120)Ω=10.5875Ω电导 G m =(PU 1N2×10−3)=(1061102×10−3)S =8.7603×10−6S 电纳B m =(I 0% S N 100 U 1N2)=(0.5100×1201102)S =49.5868×10−6S SFP7-90000/110（YN ，d11） 根据变压器型号表[2]可知：I 0%=0.6 U s %=10.5 P 0=85KW P s =340KW归算到一次侧，U 1N =110KV电阻R =(P s1000×U 1N 2S N2)=(3401000×1102902)Ω=0.507901Ω电抗 X =(U s %100×U 1N2S N)=(10.51000×110290)Ω=14.11667Ω电导 G m =(PU 1N2×10−3)=(851102×10−3)S =7.02479×10−6S电纳B m =(I 0% S N 100 U 1N2)=(0.6100×901102)S =44.628×10−6S1.3 变压器分接头选择变电站变压器分接头选择需考虑负载对调压的要求以及母线电压随负荷变化的电压变化值。
经过潮流计算，分别得到每一负载最大最小的情况下相应母线的电压值：∆U max =P max R +Q max X U 1max =123.25×0.1775+76.415×5.2938100.39=4.25KV归算至高压侧的二次侧电压U 2max ′=U 1max −∆U max =(100.39−4.25)KV =96.14KV最小负荷时变压器阻抗上的电压降为 ∆U min =P min R +Q min X U 1min =89.25×0.1775+55.335×5.2938104.71=2.95KV归算至高压侧的二次侧电压U 2min ′=U 1min −∆U min =(104.71−2.95)KV =101.76KV由于二次侧电压要求满足逆调压要求，即最大负荷时，低压侧电压不得低于10.5KV 分接头选择为U 1maxt =U 2max ′×U 2N U 2max =96.14×1110.5KV =100.72KV 最小负荷时，低压侧电压不得高于10KV 。
