电力系统运行方式及潮流分析实验
电力系统实验报告
实验一 电力系统运行方式及潮流分析实验
姓名：胡馨
学号：09292036 班级：电气0910 任课老师：夏明超 实验老师：王小君
实验时间：2012年3月17日12：00—14：00
一、 实验目的
1、掌握电力系统主接线电路的建立方法 2、掌握辐射形网络的潮流计算方法 3、比较计算机潮流计算与手算潮流的差异 4、掌握不同运行方式下潮流分布的特点
二、 实验内容
1、辐射形网络的潮流计算
2、不同运行方式下潮流分布的比较分析
三、 实验方法和步骤
1、辐射形网络主接线系统的建立
在DDRTS
中绘出辐射形网络主接线图如下所示
按实验要求输入电气设备的参数 G1：300+j180MVA（平衡节点）
变压器B1：Sn=360MVA变比=18/121，Uk ％=14.3％，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1％；
变压器B2、B3：Un=15MVA，变比=110/11 KV，Uk ％=10.5％，Pk=128KW，P0=40.5KW，I0/In=3.5
％；
互感器：
负荷F1：20+j15MVA
；
负荷F2：28+j10MVA；
线路L1、L2：长度：80km ，电阻：0.21Ω/km，电抗：0.416Ω/km，电纳：2.74×10-6S/km。
2．辐射形网络的潮流计算
（1）调节发电机输出电压，使母线
A 的电压为115KV ，运行DDRTS 进行系统潮流计
算，在监控图页上观察计算结果
（2）手算潮流：
变压器B2（B3）、线路L1（L2）潮流计算： 已知：
G1：300+j180MVA（平衡节点）; 变压器B1：Sn=360MVA，变比=18/121，Vk ％=14.3％，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1％；变压器B2、B3：Sn=15MVA，变比=110/11 KV，Uk ％=10.5％，Pk=128KW，P0=40.5KW，I0/In=3.5％；负荷F1：S LD 1=20+j15MVA；负荷F2：S LD 2=28+j10MVA；线路L1、L2：l=80km，r=0.21Ω/km，x=0.416Ω/km，b=2.74×10-6S/km。 计算线路参数：
R L 1=R L 2=lr =80⨯0. 21=16. 8ΩX L 1=X L 2=lx =80⨯0. 416=33. 28Ω
B L 1=B L 2=lb =80⨯2. 74⨯10-6=2. 192⨯10-4S 所以，
R L =0. 5R L1=8. 4ΩX L =0. 5X L1=16. 64Ω
B L =2B L1=4. 38⨯10-4S 变压器参数：
2
R =P K V N T 1=R T 2S 2⨯103=128⨯11023⨯1000=6. 88355ΩN (15⨯10) 2
X V 2T 1=X T 2
=K %⋅V N 10. 5⨯100⨯S ⨯103
=11023
⨯1000=84. 7ΩN 100⨯15⨯10
所以，
R T =0. 5R T1=3. 44ΩX T =0. 5X T1=42. 35Ω
变压器并联支路的功率损耗为：
∆S %
0=2⨯(P 0+j
I 0100
⋅S N ) =2⨯(40. 5⨯103+j 3. 5
100
)
=(0. 081+j 1. 05) MVA
线路并联支路的功率损耗为：
B L 4. 384⨯10-432
∆Q L =-jV N ⋅=-j (110⨯10) ⨯
22
=-j 2. 65MVar
2
所以，母线B 处的运算负荷为：
S B =S LD2+∆Q L +∆S 0=28+j 10-j 2. 65232+0. 081+j 1. 05=(28. 081+j 8. 39768) MVA 变压器功率损耗为：
P LD 1+Q LD 1202+152
∆S T =(R T +jX T ) =(3. 44+j 42. 35) 22
110V N
=(0. 18+j 2. 19) MVA
2
2
所以，从B 点流出的功率为：S 2=∆S T +S LD 1=(20. 18+j 17. 19) MVA 流入B 点的功率为：S 2=S 2+S B =(48. 26+j 25. 59) MVA
'
'
P +Q
线路功率损耗为：∆S L =222(R L +jQ L ) =(2. 07+j 4. 10) MVA
V N 所以，从A 点流出的功率为：S 1=∆S L +S 2=（50. 33+j 29. 69) MVA
'
22
P R +Q 1X L 所以，线路电压损耗为：∆V L =1L =7. 972kV
V A 所以，V B =V A -∆V L =115-7. 972=107. 028kV
' '
P R +Q 2X T
变压器上的电压损耗为：∆V T =2T =7. 45kV
V B 所以，
V C =（V B -∆V T ）⨯
11
=9. 9578k V 110
' '
（3）计算比较误差分析
经比较，手算结果与计算机仿真结果相差不大。产生误差原因：手算时是已知首端
电压、末端功率的潮流计算，计算过程中要将输电线路对地电容吸收的功率以及变压器励磁回路吸收的功率归算到运算负荷中，并且在每一轮的潮流计算中都用上一轮的电压或功率的值（第一轮电压用额定电压）。
3．不同运行方式下潮流比较分析
（1）实验网络结构图如上。由线路上的断路器切换以下实验运行方式： ① 双回线运行（L1、L2
均投入运行）
② 单回线运行（L1投入运行，L2退出）将断路器断开
对上述两种运行方式分别运行潮流计算功能，将潮流计算结果填入下表：
（2）比较分析两种运行方式下线路损耗、母线电压情况
答：比较以上两组数据可知，在相同条件下，单回路运行与双回路运行相比线路总损耗、变压器损耗都大，尤其是无功损耗，最终导致无功补偿不足，电网电压下降。其中，最主要原因是，双回路运行方式有两个回路构成，线路总阻抗为单回路运行方式下的一半，静电功率（电纳）为单回路运行方式下的两倍。 四、 思考题
1、辐射型网络的潮流计算的步骤是什么？ 答：
（1）已知末端电压和末端功率的潮流计算：
已知末端电压V 2和末端功率S 2，要求首端电压和V 1首端功率S 1，以及线路上的功
P ' ' R +Q ' ' X P ' ' X -Q ' ' R ∆V 2=, δV 2=
V V 22率损耗∆S 。首先运用公式计算电压降落的横分量和纵分量，则首端电压为：V 1=V 2+∆V 2+j δV 2，线路上的功率损耗和线路首端的
输入功率为：
P ' ' +Q ' ' ' '
S =S 2+j ∆Q B2，∆S L =R +j X ），S ' =S ' ' +∆S L ，S 1=S ' +j ∆Q B1
2V 2
2
2
（2）已知首端电压和首端功率的潮流计算：
已知首端电压V 1和首端功率S 1，要求末端电压和V 2末端功率S 2，以及线路上的功
P ' ' R +Q ' ' X P ' ' X -Q ' ' R ∆V 1=, δV 1=
V 2V 2
率损耗∆S 。首先运用公式计算电压降落的横分量和纵分量，则末端电压为：V 2=V 1-∆V 1-j δV 1，线路上的功率损耗和线路末端的输出功率为：
P ' ' +Q ' ' ' '
S =S 1-j ∆Q B2，∆S L =R +j X ），S ' =S ' ' -∆S L ，S 2=S ' -j ∆Q B1
2V 2
2
2
（3）已知首端电压和末端功率的潮流计算：
假设所有未知节点电压均为额定电压，首先从线路末端开始，按照已知末端电压和末端功率的潮流计算的方法，逐段向前计算功率损耗和功率分布，直至线路首端。然后利用已知的首端电压和计算得到的首端功率，从线路首端开始，按照已知首端电压和首端功率的潮流计算的方法，逐段向后计算电压降落，得到各节点的电压。
2、试分析比较手动潮流计算方法与计算机潮流计算方法的误差，并分析其根源。 答：
产生误差原因：手算时是已知首端电压、末端功率的潮流计算，计算过程中要将输电线路对地电容吸收的功率以及变压器励磁回路吸收的功率归算到运算负荷中，并且在每一轮的潮流计算中都用上一轮的电压或功率的值（第一轮电压用额定电压）。
3、电力网络的节点类型有那些？试比较分析其特点。 答:
（1）PQ 节点：有功功率P 和无功功率Q 是给定的，节点电压（V ，θ）是待求量，其发电功率一般为0或某一固定值。
（2）PV 节点：有功功率Q 和电压幅值V 是给定的，节点无功功率Q 和节点电压相位θ是待求量，这些节点有足够的可调无功量。在电力系统中，这一类节点数量很少。
（3）平衡节点：只有一个，节点电压（V ，θ）已知，有功功率P 和无功功率Q
。
未知。一般，θ=0。一般选主调频发电厂或出线最多的发电厂为平衡节点。
4、对潮流进行控制一般都有哪些措施？ 答：
（1）合理分配各发电厂的负荷 （2）合理进行无功补偿 （3）改变输电线路的参数