电力系统分析实验指导书修订版.docx
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电力系统分析实验指导书修订版
电力系统分析
实验指导书
北京交通大学电气工程学院
电气工程综合实验中心
实验1电力系统运行方式及潮流分析实验
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
输入参数(系统图如下):
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:
Sn=15MVA,变比=110/11kV,Uk%=10.5%,Pk=128kW,P0=40.5kW,I0/In=3.5%;
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(注意转换)。
辐射形网络主接线图
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,并填入下表:
项目
DDRTS潮流计算结果
变压器B2输入功率
变压器B2输出功率
变压器B3输入功率
变压器B3输出功率
线路L1输入功率
线路L1输出功率
线路L2输入功率
线路L2输出功率
(2)手算潮流:
变压器B2(B3)潮流计算:
线路L1(L2)潮流计算:
(3)计算比较误差分析
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:
双回线运行(L1、L2均投入运行)
单回线运行(L1投入运行,L2退出)
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:
潮流
运行方式
双回线运行
单回线运行
变压器B2输入功率
变压器B2输出功率
变压器B3输入功率
变压器B3输出功率
线路L1输入功率
线路L1输出功率
线路L2输入功率
线路L2输出功率
母线A电压
母线B电压
母线B电压
(2)比较分析两种运行方式下线路损耗、母线电压情况
四、思考题
1、辐射型网络的潮流计算的步骤是什么?
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。
3、电力网络的节点类型有那些?
试比较分析其特点。
4、对潮流进行控制一般都有哪些措施?
实验2电力系统横向故障分析实验
一、实验目的
1、对电力系统各种短路现象的认识;
2、掌握各种短路故障的电压电流分布特点;
3、分析比较仿真运算与手动运算的区别;
二、实验内容
1.各种短路电流实验
观察比较各种短路时的三相电流、三相电压;
2.归纳总结各种短路的特点
3.仿真运算与手动运算的比较分析
三、实验方法和步骤
1.辐射形网络主接线系统的建立
输入参数(系统图如下):
额定电压:
220kV;负荷F1:
100+j42MVA;负荷处母线电压:
17.25kV;
变压器B1:
Un=360MVA,变比=18/242,Uk%=14.3%,Pk=230kW,P0=150kW,I0/In=1%;
变压器B2:
Un=360MVA,变比=220/18,Uk%=14.3%,Pk=230kW,P0=150kW,I0/In=1%;
线路L1、L2:
长度:
100km,电阻:
0.04Ω/km,电抗:
0.3256Ω/km。
发电机:
按汽轮机默认参数
辐射形网络主接线图
2.短路实验波形分析
利用已建立系统,在L2线路上进行故障点设置,当故障距离为80%时,分别完成以下内容(记录波形长度最少为故障前2周期,故障后5周期):
(1)设置故障类型为“单相接地短路”,运行仿真,在输出图页上观察记录线路始端CT和CVT的波形;
(2)设置故障类型为“两相相间短路”,运行仿真,在输出图页上观察记录线路始端CT和CVT的波形;
(3)设置故障类型为“两相接地短路”,运行仿真,在输出图页上观察记录线路始端CT和CVT的波形;
(4)设置故障类型为“三相短路”,运行仿真,在输出图页上观察记录线路始端CT和CVT的波形;
(5)根据不同故障情况下电流电压输出波形,归纳各种情况下故障电流电压的特点。
3.短路故障比较分析
利用已建立系统,在L2线路上进行故障点设置,当故障距离线路末端时,设置故障类型为“三相短路”,运行仿真,在输出图页上观察记录故障点电压电流的波形。
(1)根据故障后1-2个周期内波形,计算故障点短路电流周期分量值。
(2)手动计算故障点周期电流起始值。
(3)误差分析
四、思考题
1.什么叫电力系统的横向故障?
是如何分类的?
2.电力系统各种短路电流计算时,不计负荷电流与计及负荷电流,结果有什么不同?
3.计算机仿真模拟各种短路运算与手动进行短路计算有什么区别?
各有何特点?
实验3暂态稳定分析实验
一、实验目的
①进一步认识电力系统暂态失稳过程,学会绘制摇摆曲线;
②掌握影响电力系统暂态稳定的因素,掌握故障切除时间(角)对电力系统暂态稳定的影响;
③掌握提高电力系统暂态稳定的方法。
二、实验内容
①电力系统暂态失稳实验;
②故障类型对电力系统暂态稳定的影响;
③电力系统暂态稳定的影响因素实验。
三、实验使用工程文件及参数
①工程文件名:
暂态稳定分析实验,输入参数(如图15-6):
G1:
300+j180MVA(PQ节点)
变压器B1:
Sn=360MVA,变比=18/242kV,Uk%=14.3%,Pk=230kW,P0=150kW,I0/In=1%;
变压器B2:
Sn=360MVA,变比=220/18kV,Uk%=10.5%,Pk=128kW,P0=40.5kW,I0/In=3.5%;
固定频率电源S:
Un=18kV(平衡节点);
线路L1、L2:
长度:
100km,电阻:
0.02Ω/km,电抗:
0.3256Ω/km,电纳:
2.74×10-6S/km。
四、实验方法和步骤
①电力系统暂态失稳实验
打开名为“暂态稳定分析实验”的工程文件。
该工程中有一个双回线网络,并带有一个故障点,模拟电力系统发生故障后的暂态失稳现象。
网络结构图如图15-6所示,输入给定参数,完成实验系统建立。
图15-6带故障点双回路网络结构图
运行仿真,在输出图页上观察故障前系统稳定运行时的电压、电流波形,以及在发生故障后,系统失稳状态的电压、电流波形,并将电压电流波形记录到图15-7和图15-8(仿真时间:
15秒;故障时刻:
第5秒;故障持续时间:
0.5秒;故障距离:
50%;故障类型:
三相短路)。
图15-7故障前稳定运行时波形图
图15-8故障失稳运行时波形图
②故障类型对电力系统暂态稳定的影响
实验模型①中,在故障点设置不同类型短路,按表15-6运行仿真,观察结果,记录波形。
(故障跳闸:
仿真时间:
15秒;故障时刻:
第5秒;故障持续时间:
0.5秒;故障距离:
50%;断路器第一次动作时间(分闸):
5.5秒;
故障不跳闸:
仿真时间:
15秒;故障时刻:
第5秒;故障持续时间:
10秒;故障距离:
50%;)
表15-6不同类型故障对暂态稳态的影响
(故障前/故障时/故障后电压电流输出波形、发电机输出功率波形)
单相短路
两相短路
两相接地短路
三相短路
故障跳闸
故障不跳闸
结论
③电力系统暂态稳定的影响因素实验
打开名为“暂态稳定分析实验”的工程文件,该工程中有一个双回线网络,并带有一个故障点,网络结构图如图15-9所示,输入给定参数,完成实验系统建立。
将发电机的有功功率P设置为0,调整发电机电压为18KV,仿真时间为15秒,故障时刻为第5秒,故障持续时间为0.5秒,故障距离为50%。
图15-9双回路带故障的结构图
a运行仿真,在监控图页上不断改变发电机的输出功率,通过短路故障来得出暂态稳定极限功率。
分别进行以下类型的故障:
单相接地短路、两相短路、两相接地短路、三相短路,分别求出相应的暂态稳定极限。
b将故障持续时间改为1.0秒,重复a的实验内容,并求出各种故障条件下的暂态稳定极限。
c将故障地点改为线路末端,重复a的实验内容,并求出各种故障条件下的暂态稳定极限。
将以上实验a、b、c所得的暂态稳定极限填入表15-7中。
表15-7暂态稳态极限值记录表
顺序排列
单相接地
两相短路
两相接地
三相短路
a
b
c
结论
五、思考题
①什么叫电力系统暂态稳定?
暂态稳定极限和哪些因素有关?
②用实验结果说明故障切除时间(角)对系统暂态稳定性的影响。
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