武大电力系统分析与运行作业..docx
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《电力系统分析与运行》
课堂作业
1、计算并观察IEEE30母线标准试验系统的潮流。
1)、负荷功率的变化对负荷节点电压水平的影响;
2)、变压器变比的调节对两端电压水平的影响;
=
1=1
3)、PV节点母线电压水平控制调节对无功电源设备输出功率的影响。
(需说明所采用的软件及算法)
解:
运用PSASP6.28软件计算IEEE30母线标准试验系统的潮流并分析实验结果。
所选用的IEEE30节点系统如图1所示。
2
5
7
3・
9
13
0
14
22
I21
24J
28
29
12
1617
18
15▼ 23;
图130节点系统图
11
27
25
30
26;
全网潮流计算结果如表1.1、1.2、1.3、1.4、1.5所示:
表L1母线数据
母线名
类型
电压幅值
电压相角
有功负荷
无功负荷
有功发电
无功发电
COS01
bus-1
Slack
1.06
0
0
0
2.61023
-0.16114
1
bus-11
PV
1.082
-14.4318
0
0
0
0.16201
1
bus-13
PV
1.071
-15.2894
0
0
0
0.10684
1
bus-2
PV
1.04281
-5.4972
0.217
0.127
0.4
0.5
1
bus-5
PV
1.01
-14.3974
0.942
0.19
0
0.37082
1
bus-8
PV
1.01
-12.1293
0.3
0.3
0
0.37479
1
bus-10
PQ
1.04508
-16.0271
0.058
0.02
0
0
0.94537
bus-12
PQ
1.05703
-15.2894
0.112
0.075
0
0
0.83091
bus-14
PQ
1.04219
-16.1793
0.062
0.016
0
0
0.96828
bus-15
PQ
1.03761
-16.2689
0.082
0.025
0
0
0.95653
bus-16
PQ
1.04434
-15.8646
0.035
0.018
0
0
0.88929
bus-17
PQ
1.03985
-16.1922
0.09
0.058
0
0
0.84057
bus-18
PQ
1.02809
-16.8783
0.032
0.009
0
0
0.96265
bus-19
PQ
1.0256
-17.0491
0.095
0.034
0
0
0.94152
bus-20
PQ
1.02968
-16.851
0.022
0.007
0
0
0.95293
bus-21
PQ
1.03268
-16.4702
0.175
0.112
0
0
0.84227
bus-23
PQ
1.02712
-16.6546
0.032
0.016
0
0
0.89443
bus-24
PQ
1.02152
-16.8243
0.087
0.067
0
0
0.79229
bus-26
PQ
0.9996
-16.8106
0.035
0.023
0
0
0.83571
bus-29
PQ
1.00335
-17.0932
0.024
0.009
0
0
0.93633
bus-3
PQ
1.02047
-7.992
0.024
0.012
0
0
0.89443
bus-30
PQ
0.99188
-17.9761
0.106
0.019
0
0
0.98431
bus-4
PQ
1.01161
-9.6476
0.076
0.016
0
0
0.97855
bus-7
PQ
1.0023
-13.1454
0.228
0.109
0
0
0.9022
bus-22
1.03321
-16.4561
0
0
0
0
0
bus-25
1.01728
-16.3909
0
0
0
0
0
bus-27
1.02319
-15.8631
0
0
0
0
0
bus-28
1.00673
-12.0035
0
0
0
0
0
bus-6
1.01014
-11.3785
0
0
0
0
0
bus-9
1.05086
-14.4318
0
0
0
0
0
表1.2交流线数据
I侧母线名
J侧母线名
编号
I侧有功
I侧无功
I侧充电功率
J侧有功
J侧无功
J侧充电功率
bus-10
bus-10
1
0
-0.20752
0
0
0
0
bus-10
bus-9
14
-0.27795
-0.05099
0
-0.27795
-0.05903
0
bus-11
bus-9
13
0
0.16201
0
0
0.15735
0
bus-13
bus-12
15
0
0.10684
0
0
0.10544
0
bus-14
bus-12
16
-0.0777
-0.02254
0
-0.07845
-0.02409
0
bus-15
bus-12
17
-0.1762
-0.06388
0
-0.17836
-0.06813
0
bus-15
bus-14
19
-0.01564
-0.00649
0
-0.0157
-0.00654
0
bus-16
bus-12
18
-0.07126
-0.03258
0
-0.07179
-0.03369
0
bus-17
bus-16
20
-0.03619
-0.01431
0
-0.03626
-0.01458
0
bus-17
bus-10
25
-0.05381
-0.04369
0
-0.05396
-0.04407
0
bus-18
bus-15
21
-0.05945
-0.01532
0
-0.05984
-0.0161
0
bus-19
bus-18
22
-0.02741
-0.00622
0
-0.02745
-0.00632
0
bus-2
bus-1
3
-1.72398
0.32357
0.02871
-1.77864
0.21823
0.02966
bus-20
bus-19
23
0.06777
0.02812
0
0.06759
0.02778
0
bus-20
bus-10
24
-0.08977
-0.03512
0
-0.09059
-0.03695
0
bus-21
bus-10
26
-0.15684
•0.0977
0
-0.15795
-0.1001
0
bus-22
bus-10
27
-0.07572
-0.04491
0
-0.07625
•0.046
0
bus-22
bus-21
28
0.01817
0.01431
0
0.01816
0.0143
0
bus-23
bus-15
29
-0.0497
-0.02864
0
-0.05001
-0.02927
0
bus-24
bus-24
2
0
-0.04487
0
0
0
0
bus-24
bus-22
30
-0.0571
-0.02989
0
-0.05755
-0.0306
0
bus-24
bus-23
31
-0.01764
-0.01252
0
-0.0177
-0.01264
0
bus-25
bus-24
32
0.01237
-0.0201
0
0.01227
-0.02028
0
bus-26
bus-25
33
-0.035
-0.023
0
-0.03545
-0.02367
0
bus-27
bus-25
34
0.04806
0.00403
0
0.04781
0.00357
0
bus-28
bus-8
38
0.00538
-0.03987
0.02169
0.00536
0.00358
0.02183
bus-28
bus-6
39
-0.18626
-0.01038
0.00659
-0.18684
0.00079
0.00663
bus-29
bus-27
35
-0.06104
-0.01506
0
-0.0619
-0.01669
0
bus-3
bus-1
4
-0.80351
0.01378
0.02124
-0.83159
-0.05709
0.02292
bus-30
bus-27
36
-0.0693
-0.01358
0
-0.07092
-0.01663
0
bus-30
bus-29
37
-0.0367
-0.00542
0
-0.03704
-0.00606
0
bus-4
bus-2
5
-0.44593
-0.03828
0.01883
-0.45703
-0.03326
0.02001
bus-4
bus-3
6
-0.7718
0.03924
0.0043
-0.77951
0.02578
0.00437
bus-5
bus-2
7
-0.80091
0.06617
0.02132
-0.83094
-0.01597
0.02273
bus-6
bus-2
8
-0.59855
0.02243
0.01908
-0.61905
-0.00035
0.02034
bus-6
bus-4
9
-0.69514
0.17065
0.00459
-0.70114
0.159
0.00461
bus-7
bus-5
10
0.14269
-0.13126
0.01025
0.14109
-0.11465
0.01041
bus-7
bus-6
11
-0.37069
0.02226
0.00854
-0.37437
0.02818
0.00867
bus-8
bus-6
12
-0.29463
0.07837
0.00459
-0.29574
0.08369
0.00459
表1.3两绕组变压器数据
I侧母线名
J侧母线名
编号
I侧有功
I侧无功
J侧有功
J侧无功
bus-10
bus-6
101
-0.1588
0.01138
-0.1588
-0.00152
bus-12
bus-4
102
-0.44059
-0.09547
-0.44059
-0.14204
bus-27
bus-28
103
-0.18088
-0.03735
-0.18088
-0.05025
bus-9
bus-6
100
-0.27795
0.09832
-0.27795
0.08195
表1.4发电机数据
母线名
类型
电压幅值
有功发电
无功发电
COS0g
电压相角
bus-1
Slack
1.06
2.61023
-0.16114
0.9981
0
bus-11
PV
1.082
0
0.16201
0
-14.4318
bus-13
PV
1.071
0
0.10684
0
-15.2894
bus-2
PV
1.04281
0.4
0.5
0.6247
-5.4972
bus-5
PV
1.01
0
0.37082
0
-14.3974
bus-8
PV
1.01
0
0.37479
0
-12.1293
表1.5负荷数据
母线名
电压幅值
电压相角
有功发电
无功发电
cosOg
有功负荷
无功负荷
cosGI
bus-2
1.04281
-5.4972
0.4
0.5
0.6247
0.217
0.127
0.86306
bus-5
1.01
-14.3974
0
0.37082
0
0.942
0.19
0.98026
bus-8
1.01
-12.1293
0
0.37479
0
0.3
0.3
0.70711
bus-10
1.04508
-16.0271
0
0
0
0.058
0.02
0.94537
bus-12
1.05703
■15.2894
0
0
0
0.112
0.075
0.83091
bus-14
1.04219
-16.1793
0
0
0
0.062
0.016
0.96828
bus-15
1.03761
-16.2689
0
0
0
0.082
0.025
0.95653
bus-16
1.04434
-15.8646
0
0
0
0.035
0.018
0.88929
bus-17
1.03985
-16.1922
0
0
0
0.09
0.058
0.84057
bus-18
1.02809
-16.8783
0
0
0
0.032
0.009
0.96265
bus-19
1.0256
-17.0491
0
0
0
0.095
0.034
0.94152
bus-20
1.02968
-16.851
0
0
0
0.022
0.007
0.95293
bus-21
1.03268
-16.4702
0
0
0
0.175
0.112
0.84227
bus-23
1.02712
-16.6546
0
0
0
0.032
0.016
0.89443
bus-24
1.02152
-16.8243
0
0
0
0.087
0.067
0.79229
bus-26
0.9996
-16.8106
0
0
0
0.035
0.023
0.83571
bus-29
1.00335
-17.0932
0
0
0
0.024
0.009
0.93633
bus-3
1.02047
-7.992
0
0
0
0.024
0.012
0.89443
bus-30
0.99188
-17.9761
0
0
0
0.106
0.019
0.98431
bus-4
1.01161
-9.6476
0
0
0
0.076
0.016
0.97855
bus-7
1.0023
■13.1454
0
0
0
0.228
0.109
0.9022
1)负荷功率的变化对负荷节点电压水平的影响
选取其中一个PQ节点Bus7为例,分别调节其负荷的有功和无功功率,讨
论其对节点电压的影响。
①调节有功功率P,保持Q=0.109(p・u.)不变
表1.6有功变化对负荷节点电压的影响
有功功率p(p.u.)
节点电压
幅值(p.u.)
相角(deg)
0.208
1.00275
-12.9751
0.218
1.00253
-13.0602
0.228(原值)
1.0023
-13.1454
0.238
1.00208
-13.2307
0.248
1.00185
-13.316
②调节无功功率Q,保持P=0.228(p.u.)不变
表1.7无功变化对负荷节点电压的影响
无功功率(P.u.)
节点电压
幅值(p.u.)
相角(deg)
0.089
1.00342
-13.1633
0.099
1.00286
-13.1544
0.109(原值)
1.0023
-13.1454
0.119
1.00174
-13.1365
0.129
1.00119
-13.1276
由表1.6和表1.7可知:
对电压幅值的影响:
随着负荷有功和无功功率的增加,相应负荷节点电压幅
值都会下降,相比之下,无功功率的增加使节点电压幅值下降得更快。
对电压相角的影响:
对于相角的变化,有功增加使相角更加滞后,而无功增加使相角滞后程度有所减小。
相比之下,有功变化对相角的影响较无功大。
2)变压器变比的调节对两端电压水平的影响
调节Busl2—Bus4之间的变压器(编号为102)变比来讨论此问题。
表1.8变压器变比对其两端电压的影响
变比
Busl2电压
Bus4电压
幅值(p.u.)
相角(deg)
幅值(p.u.)
相角(deg)
0.832
1.09706
-15.0463
0.99364
-9.54
0.882
1.07155
-15.1488
1.00307
-9.5862
0.932(原值)
1.05703
-15.2894
1.01161
-9.6476
0.982
1.04289
-15.4313
1.01751
-9.6915
1.032
1.01798
-15.5419
1.02043
-9.708
通过从表1.8分析可以得出:
随着变压器变比的增大,低压侧(Bus4)电压升高,高压侧(Busl2)电压下降。
两侧电压的相角变得更加滞后。
3) PV节点母线电压水平控制调节对无功电源设备输出功率的影响
选取PV节点Bus5,调节其电压水平,分析其对无功电源设备输出功率影响。
表1.9变压器变比对其两端电压的影响
Bus5电压(p.u.)
无功输出(p.u.)
1.03
0.55375
1.02
0.45645
1.010(原值)
0.37082
0.985
0.18838
0.96
0.02516
随着PV节点电压的下降,无功电源设备输出的无功将减少。
反之,无功输出增加。
2、互联电力系统频率调整时,经常采用联络线有功功率恒定方式。
试对此建立
直角坐标形式的潮流计算模型。
解:
联络线上传输的有功功率与在直角坐标形式下可表示成:
pq-Pj
-Bj&)
kei kei
一(G再-Bjkfk)+f£(Gjkfk-Bjkek)
kej kej
依题意,要使与维持在给定的功率水平上,即要使与满足如下约束:
片min
上式中的Emin和4n睥分别表示设定的联络线上允许传输的有功功率的上限
和下限值。
在此把这个目标加在潮流计算的约束条件中,即在原来的约束条件的基础上加入此约束条件。
(1)直角坐标形式的潮流计算模型:
假设系统有n个节点,第1〜m号为PQ节点,第m+1〜n-1号为PV节点,第n号为平衡节点。
M= — =0 (i=l,2,・..,n-1)
村 jei
△Q,=Qlf:
t©e广BJ)-eW©fj-
LJJ
•• •♦
况 JW
△吁=时-怎2+#)=0 (i=m,m+1,...,n-1)
(2)潮流计算约束条件:
©.联络线上有功功率必须满足:
片minVP"-£max
②所有节点电压幅值必须满足:
LinS
所有电源节点的有功功率和无功功率必须满足:
心恤VPGi<佑maxQamin—Qa~Qamax
某些节点之间的电压相角差满足:
max
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