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目录TOC\o1-3\h\z\u1设计目的12关于PSASP
12.1软件简介
12.2PSASP软件的体系结构13关于牛顿—拉夫逊算法
23.1牛顿—拉夫逊算法简介
23.2牛顿—拉夫逊法计算潮流34九节点电力系统的单线图及元件数据
54.1单线图
54.2元件数据65潮流计算结果86结论127____121设计目的电力系统潮流计算就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方式下的节点电压和功率分布,用以检查系统个元件是否过负荷、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通过电力系统分析仿真软件PSASP
7.0对任务书中所给出的9节点系统进行潮流计算,并导出结果2关于PSASP
2.1软件简介PSASP是电力系统分析综合程序(PowerSystem____ysisSoftwarePackage的简称PSASP是一套由电科院__的具有我国自主知识产权,便捷高效、高度集成的开放软件它基于电网基础数据库、固定模型库以及用户自定义模型库的支持,可以进行电力系统的各种分析计算,例如潮流计算、短路电流计算、网损分析、静态安全分析等并可以输出各种计算结果
2.2PSASP软件的体系结构PSASP的体系分为三层,第一层为公用数据和模型的资源库;第二层为基于资源库的应用程序包;第三层为计算结果库和分析工具在使用PSASP时,用户首先利用电网基础数据库、模型库、用户程序库讲模型数据输入到PSASP中;然后使用应用程序包对输入的模型数据进行潮流计算、网损分析等计算;最后将计算结果输出到结果库并可以将结果用报表、图形、曲线等形式输出出来PSASP软件的特点
1、有公用数据库作支持,可以共用基础数据
2、有固定模型库和用户自定义模型库作支持
3、有文本和图形两种方式计算
4、有多种形式的结果分析输出
5、有多种常用软件接口
6、有能力计算大规模的交直流混合电力系统3关于牛顿—拉夫逊算法
3.1牛顿—拉夫逊算法简介牛顿—拉夫逊法(Newton-Raphson法)是求解非线性代数方程的计算方法中一种有效的计算方法在使用这个此算法进行迭代的过程中,非线性问题通线性化而得到逐步化简牛顿—拉夫逊法早在20世纪50年代末就已经被应用于求解电力系统潮流问题设有非线性方程组(3-1)设其的初值,它与真解的误差为,,…,,则式3-1可写成(3-2)再将上式2-1用泰勒级数展开可得(3-3)取第一式为例(3-4)式中,,……,分别表示以代入这些偏导数表示式时计算所得,则是一包含,,…的高次方与的高阶偏导数乘积的函数如近似解与精确解相差不大,则的高次方可略去,从而也可略去,由此可以得到一组线性方程组,常称为修正方程组它可以用矩阵的形式表示(3-5)或者简写为(3-6)式中称为函数的雅可比矩阵;为由组成的列向量;则称不平衡量的列向量将代入,可得、中的各元素然后用任何一种解线性代数方程的方法,可求得,从而求得经第一次迭代后的新值再将求得的代入,又可求得、中各元素的新值,从而解得以及如此循环不已,最后可获得对初始式子足够精确的解运用这种方法计算时,初值要选择比较接近他们的精确解,否则迭代过程可能不收敛
3.2牛顿—拉夫逊法计算潮流形成了雅可比矩阵后并建立了修正方程式,运用牛顿—拉夫逊法计算潮流的核心问题已解决,已有可能列出基本计算步骤并编制流程图显然,其修正方程式有两中不同表示方式,但牛顿—拉夫逊法潮流计算的基本步骤却大体上一致,如下几步
1、形成节点导纳矩阵;
2、设各节点电压的初值,;
3、将各节点电压初始值代入式(2—9)中,求修正方程式中的不平衡量和;
4、将各节点电压的初值代入雅可比矩阵表达式中,求修正方程式的系数矩阵;
5、解修正方程式,求各节点电压的变化量,即修正量、;
6、计算各节点电压的新值,即修正后的值;;3-
77、运用各节点电压新值顺次进行下一次迭代;
8、计算平衡点功率和线路功率其中平衡点功率为(3-8)线路功率为(3-9)(3-10)从而,线路上损耗的功率为(3-11)4九节点电力系统的单线图及元件数据
4.1单线图由PSASP软件可导出单线图,如图4-1所示,
4.2元件数据九节点电力系统中各元件数据如下面各表所示表4-1两绕组变压器数据报表数据组变压器的名称有效标记I侧节点名J侧节点名编号I侧连接方式J侧连接方式单位X1GmBmTkBASICT2w_11发电2GEN2-2308DYG
10.0625001BASICT2w_21发电3GEN3-2309DYG
10.0___001BASICT2w_31发电1GEN1-2307DYG
10.0576001BASICT2w_41发电2GEN2-23010DYG
10.0625001BASICT2w_51发电2GEN2-2300DYG
10.0625001Vi0kV最高档位2最低档位2主抽头档位2VjstepVj0kVVjpos零序连接方式R0X0物理参数组号
181532.52303NO####
99999013.
81532.503NO####
99999016.
511791.252309NO####
999990181532.52303NO####
999990181532.52303NO####999990表4-2发电机数据报表数据组发电机名称有效标记发电机节点节点类型单位PQ电压幅值SnMVAPnMWXdXdX2TjBASICGen_11发电2-
111.
6311.
025100172.80000BASICGen_21发电3-
110.
8511.
025100115.20000BASICGen_31发电
101001.
04100222.750000表4-3负荷数据报表数据组负荷名称有效标记负荷节点名负荷编号节点类型单位PQ电压幅值BASICLoad_11STNC-
230302111.
050.41BASICLoad_21STNA-
230300111.
150.551BASICLoad_31STNB-
230301110.
950.251表4-4交流线数据报表数据组线路名称有效标记I侧节点名J侧节点名编号I侧开关状态J侧开关状态单位R1X1B1/2R0X0所属区域BASICAC_11GEN2-230STNC-
23031110.
00850.
0720.074599999999991BASICAC_21STNC-230GEN3-
23041110.
01190.
10080.104599999999991BASICAC_31STNA-230GEN2-
23021110.
0320.
1610.15399999999991BASICAC_41GEN3-230STNB-
23051110.
0390.
170.17999999999991BASICAC_51GEN1-230STNA-
23011110.
010.
0850.08899999999991BASICAC_61STNB-230GEN1-
23061110.
0170.
0920.07999999999991BASICAC_71STNA-230GEN2-
230111110.
0320.
1610.15399999999991BASICAC_81GEN1-230STNA-
230121110.
010.
0850.08899999999991BASICAC_91GEN2-230STNC-
230111110.
00850.
0720.074599999999991BASICAC_101STNB-230GEN1-
230121110.
0170.
0920.07999999999991表4-5母线数据报表母线名所属分区厂站名基准电压电压上限电压下限发电21发电
21819.
816.2GEN2-2301发电223000STNC-2301发电223000GEN3-2301发电323000发电31发电
313.
815.
1812.42STNA-2302发电123000STNB-2302发电123000GEN1-2302发电123000发电12发电
116.
518.
1514.85表4-6节点数据报表母线名节点名物理母线标记基准电压厂站名发电2发电2118发电2GEN2-230GEN2-2301230发电2STNC-230STNC-2301230发电2GEN3-230GEN3-2301230发电3发电3发电
3113.8发电3STNA-230STNA-2301230发电1STNB-230STNB-2301230发电1GEN1-230GEN1-2301230发电1发电1发电
1116.5发电15潮流计算结果经潮流计算后以表格形式输出各表如下所示表5-1潮流计算摘要信息报表PSASP(LoadFlow)EPRI,China潮流计算日期2015/06/17时间21:57:50作业名作业_1作业描述计算方法NewtonPowerEquation牛顿法功率式基准容量
100.0000允许误差
0.000100 本系统上限母线95000发电机31500负荷33000交流线106000直流线020两绕组变压器56000三绕组变压器02000UD模型调用次数0200UP调用个数010表5-2结果综述报表作业名作业_1计算日期2015/06/17时间21:57:50单位p.u.厂站总有功发电总无功发电cosθg总有功负荷总无功负荷cosθl总有功损耗总无功损耗发电
10.698-
0.
0780.
9942.
10.
80.
9340.
0140.026发电
21.63-
0.
4870.
9581.
050.
40.
9340.
0030.058发电
30.85-
0.
2690.
9530000.
010.044表5-3物理母线作业名作业_1计算日期2015/06/17时间21:57:50单位p.u.区域分区厂站全网区域-1发电2母线名称电压幅值电压相角GEN2-
2301.
035461.3771STNC-
2301.03015-
0.0079发电
21.
025033.2117区域分区厂站全网区域-1发电3母线名称电压幅值电压相角GEN3-
2301.
041561.7067发电
31.
025044.3825区域分区厂站全网区域-2发电1母线名称电压幅值电压相角GEN1-
2301.04503-
2.1197STNA-
2301.03432-
2.63__STNB-
2301.04045-
3.1745发电
11.040表5-4发电机作业名作业_1计算日期2015/06/17时间21:57:50单位p.u.区域分区厂站 全网区域-1发电2 发电机名称母线名类型有功发电无功发电功率因数Gen_1发电2PV
1.63-
0.
48720.95812区域分区厂站 全网区域-1发电3 发电机名称母线名类型有功发电无功发电功率因数Gen_2发电3PV
0.85-
0.
26910.95336区域分区厂站 全网区域-2发电1 发电机名称母线名类型有功发电无功发电功率因数Gen_3发电1Vθ
0.6979-
0.
0780.99381表5-5负荷结果报表作业名作业_1计算日期2015/06/17时间21:57:50单位p.u.区域分区厂站 全网区域-1发电2 负荷名称母线名类型有功负荷无功负荷功率因数Load_1STNC-230PQ
1.
050.
40.93449区域分区厂站 全网区域-2发电1 负荷名称母线名类型有功负荷无功负荷功率因数Load_2STNA-230PQ
1.
150.
550.90213Load_3STNB-230PQ
0.
950.
250.96707表5-6交流线结果报表作业名作业_1计算日期2015/06/17时间21:57:50单位p.u.区域分区 全网区域-1 交流线名称I侧母线J侧母线I侧电压I侧有功I侧无功J侧电压J侧有功J侧无功AC_1GEN2-230STNC-
2301.
035460.3625-
0.
0421.
030150.
36150.108AC_2STNC-230GEN3-
2301.03015-
0.3271-
0.
18411.04156-
0.
32840.0295AC_9GEN2-230STNC-
2301.
035460.3625-
0.
0421.
030150.
36150.108区域分区 全网区域-2 交流线名称I侧母线J侧母线I侧电压I侧有功I侧无功J侧电压J侧有功J侧无功AC_10STNB-230GEN1-
2301.04045-
0.2193-
0.
09481.04503-
0.
220.0729AC_5GEN1-230STNA-
2301.
045030.
1290.
0211.
034320.
12870.20__AC_6STNB-230GEN1-
2301.04045-
0.2193-
0.
09481.04503-
0.
220.0729AC_8GEN1-230STNA-
2301.
045030.
1290.
0211.
034320.
12870.20__区域分区 全网分区间 交流线名称I侧母线J侧母线I侧电压I侧有功I侧无功J侧电压J侧有功J侧无功AC_3STNA-230GEN2-
2301.03432-
0.4465-
0.
0661.03546-
0.
45270.2303AC_4GEN3-230STNB-
2301.
041560.5218-
0.
2841.
040450.
51170.06AC_7STNA-230GEN2-
2301.03432-
0.4465-
0.
0661.03546-
0.
45270.2303表5-7两绕组变压器结果报表作业名作业_1计算日期2015/06/17时间21:57:50单位p.u.区域分区厂站 全网区域-1发电2 两绕组变压器名称I侧母线J侧母线I侧有功I侧无功J侧有功J侧无功T2w_1发电2GEN2-
2300.5437-
0.
16240.5437-
0.1816T2w_4发电2GEN2-
2300.5437-
0.
16240.5437-
0.1816T2w_5发电2GEN2-
2300.5437-
0.
16240.5437-
0.1816区域分区厂站 全网区域-1发电3 两绕组变压器名称I侧母线J侧母线I侧有功I侧无功J侧有功J侧无功T2w_2发电3GEN3-
2300.8506-
0.
26910.8506-
0.3135区域分区厂站 全网区域-2发电1 两绕组变压器名称I侧母线J侧母线I侧有功I侧无功J侧有功J侧无功T2w_3发电1GEN1-
2300.6979-
0.
0780.6979-
0.10426结论电力系统潮流计算就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方式下的节点电压和功率分布,用以检查系统个元件是否过负荷、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该设计使用计算机软件PSASP并利用牛顿—拉夫逊算法对给出的9节点电力系统进行了潮流计算并导出了结果精确的潮流计算可以节约能源使能源充分的发挥作用,并使电力网处于稳定且平衡的状态,对电网的安全运行起到了重要作用在经过了这个学期中对《电力系统分析》的学习,我对电力系统各方面有了新的了解,也有了一定的能力去理解现实生活中复杂的电力系统是如何建立、如何运行的理论需要__实践,这次课程设计给了我良好的契机去实践我所掌握的知识,并让我熟悉并掌握了使用PSASP软件进行电力系统稳态的潮流计算的方法7____
[1]孟祥萍高嬿.电力系统分析(第2版)[M].北京:高等教育出版社
2010.12
[2]祝淑萍等.电力系统分析课程设计与综合实验[M].北京:中国电力出版社2007
[3]华智明张瑞林.电力系统[M].重庆大学出版社1997
[4]徐政电力系统分析学习指导[M].北京机械工业出版社2002图4-1。