电力系统仿真742.pdf
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1、电力系统分析与设计 例 子:电力系统可视化仿真介绍 EXAMPLE1-1:题 目:双总线电力系统 初始条件:总线 1 电压为 16kV,总线 2 为 15.75KV,负载功率为 5MW,发电机功率为 5.1MW。总线 1 与总线 2 之间由一条传输线连接。实验步骤:保持其他参数不变,依次调节负载功率参数,观察其他参数的变化。实验现象:当负载功率为 5MW 时,发电机的输出功率为 5.1MW。当负载功率调整为 6MW 时,发电机的输出功率为 6.1MW。当负载功率调整为 4MW 时,发电机的输出功率为 4.0MW。实验结论:在双总线电力系统中,当其他线路装置参数不变时,负载功率增大时,发电机的输
2、出功率相应增大,负载功率减小时,发电机的输出功率相应减小。EXAMPLE1-2:题 目:植入新的总线 初始条件:在上图中保持其他条件不变,植入新的总线Bus3。实验步骤:在 powerworld 选择 edit mode,在 Draw 中选择 Network-bus,将Bus放置图中,双击Bus,将对话框中的名称改为Bus3,电压改为 16kV。实验结果:如下列图所示 EXAMPLE1-3:题 目:三总线电力系统 初始条件:在 EXAMPLE2 的根底上,通过传输线路将 Bus1 和 Bus2 与 Bus3 连接在一起。实验步骤:在 edit mode 下,选择 draw 选项,选择 Netw
3、ork 中的 transmission line,单击 Bus1,然后将线路连接到 Bus3,双击完成连接。并调节字体大小和线路的颜色。在 Network 中选择 load 选项,选择 load 的大小。最后把系统名字改为Three Bus Powr system。实验结果:如下列图所示 对新系统进行调节参数实验:实验步骤:调节新总线 Bus3 下负载参数,观察对其它参数的影响:当负载功率为 11MW 时,如图 当负载功率为 9MW 时,如图 实验结论:当 Bus3 下负载功率增大时,Bus2 和 Bus3 上的电压降低,发电机的输出功率增大;当 Bus3 下负载功率减小时,Bus2 和 Bu
4、s3 上的电压增大,发电机的输出功率变小。调节线路上断路器的开关状态,观察其对电力系统的影响 关断连接 Bus1 和 Bus2 的断路器,如图 关断连接 Bus1 和 Bus3 的断路器,如图 关断连接 Bus2 和 Bus3 的断路器,如图 实验结论:当关断其中某一路的断路器时,发电机输出功率增大。当关断连接 Bus1 和 Bus2 的断路器时,Bus2 和 Bus3 上的电压降低。当关断连接 Bus1 和 Bus3 的断路器时,Bus2 和 Bus3 上的电压降低。当关断连接 Bus1 和 Bus3 的断路器时,Bus2 电压升高,Bus3 电压降低。EXAMPLE2-3:题 目:有功功率
5、,无功功率以及并联电容对电力系统的影响 初始条件:利用 powerworld 中 2-3 给出的电路。探究并联电容及负载对整个电力系统的影响。实验步骤:(1)保持负载功率不变,仅改变并联电容数值,观察电力系统的变化 (2)保持并联电容不变,仅改变负载数值,观察电力系统的变化 实验现象:(1)当电容上的无功功率为 0kvar 时,如图 当电容上无功功率为 60kvar 时,如图 当电容上的无功功率为 100kvar 时,如图 (2)当负载有功功率为 100kW 时,如图 当负载有功功率为 200kW 时,如图 当负载有功功率为 50kW 时,如图 实验结论:(1)当负载功率恒定时,并联电容的无功
6、功率增大,那么发电机发出的无功功率减小,当增大到一定值时,线路上无功功率方向改变,此时发电机开始吸收无功功率。(2)当并联电容恒定时,负载上的有功功率增大,那么发电机发出的有功功率也随之增大;当负载上的有功功率减小,那么发电机发出的有功功率也随之减小。(3)无论是并联电容上产生的无功还是发电机产生的无功,对线路上的有功功率都没有影响。电力系统分析与设计 EXAMPLE3-12:题 目:三相可调分接头变比变压器:正序网络标幺值 初始条件:发电机有功为 500MW,无功为 127Mvar,升压变压器为13.8/500kV。负载有功功率为 500MW,无功功率为 100Mvar。实验步骤:依次调节变
7、压器变比,观察对电力系统的影响。实验现象:当变压器变比增大到 1.00625 时,如图 当变压器变比减小到 0.99375 时,如图 实验结论:当变压器分接头变比增大时,下一级母线上的电压增大;当变压器分接头分接头变比减小时,下一级母线上的电压减小。初始条件:与上题一样 实验步骤:依次调节负载功率,观察对电力系统的影响 实验现象:当负载有功功率增大到 600MW 时,如图 当负载有功功率减小到 400MW 时,如图 实验结论:当负载有功功率增大时,临近母线电压降低;发电机有功和无功都增大。当负载有功功率减小时,临近母线电压升高;发电机有功和无功都减小。EXAMPLE3-13 题 目:电压调节和
8、移相三相变压器 初始条件:发电机有功为 500MW,无功为 164Mvar,移相变压器分接头起始变比为 1.05000,负载有功为 500MW,有功为 100Mvar。实验步骤:调节度场大小,观察整个电力系统的变化 实验现象:当 deg 增大到 2.0 时,如图 当 deg 减小到-2 时,如图 实验结论:当 deg 增大时,下一级母线电压降低,移相变压器两端的有功和无功增大。当 deg 减小时,下一级母线电压升高,移相变压器两端的有功和无功减小。实验步骤:当分接头变比发生变化时,观察整个电力系统的变化。实验现象:当分接头变比增大到 1.05625 时,如图 当分接头变比减小到 1.04375
9、 时,如图 实验结论:当变压器分接头变比增大时,下一级母线电压增大,变压器两侧有功功率减小,无功功率增大。当变压器分接头变比减小时,下一级母线电压减小,变压器两侧有功功率增大,无功功率减小。EXAMPLE3-60 题 目:电压调节和移相三相变压器 初始条件:与上题根本一致,3.13 根底上变压器每相电阻增加 0.06,传输线每相增加 0.05,抽头变比固定值为 1.05,移相角范围在-1010间 实验步骤:调节移相角,观察有功功率损失值最小时的移相角 实验现象:1当 deg=-10 时,如图 2当 deg=0 时,如图 3当 deg=10 时,如图 实验结论:当移相角为 0 时有功功率损失值最
10、小 EXAMPLE5-4 题 目:理想状态下长途输电线稳态稳定极限值 初始条件:线电压值稳定,线路无功损耗为零 实验步骤:改变负载功率,观察负载电压以及线路无功功率的损耗 实验现象:1当负载有功增加到 2249MW 时,如图 2当负载有功减小到 2149MW 时,如图 3当负载无功增加到 50MVar 时,如图 4当负载无功减小到-50MVar 时,如图 实验结论:1增加负载有功功率,负载端总线电压增加,线路无功损耗增加 减小负载有功功率,负载端总线电压减小,线路无功损耗减小。EXAMPLE5-8 题 目:中间变电站对电力传输所需线路数量的影响 初始条件:忽略线路损耗,每个线段表示无损耗的线模
11、型,每个线段的饼图显示线荷载的百分比,假设容量为3500 MVA。实验步骤:调节负载有功功率的大小。实验现象:将负载有功增加到 10000MW 时,如图 将负载有功增加到 11000MW 时,如图 实验结论:负载有功功率增大,各个母线上电压减小。EXAMPLE5-10 题 目:串联电容补偿提高传输线载荷能力 初始条件:两个母线电压为 765kV,发电机有功为 2200MW,无功为 0 实验步骤:调节负载有功无功,观察对电力系统的影响 实验现象:1当负载有功增加时,如图 2当负载有功减小时,如图 3当负载无功增大时,如图 4当负载无功减小时,如图 实验结论:1当负载有功增加减小时,线路中单相差增
12、大减小;2当负载无功增加减小时,线路中单相差增大减小。电力系统分析与设计 Designcase 1 初始条件:在初始系统功率流的情况下,将断开的 KWW 发电机及其互连总线情况 几个假设:1.在实际设计中,通常是多个不同的操作点/负载水平必须考虑。2.你应该考虑所有发电机的实际输出功率,包括新一代的范围,为固定值。在变化由于在系统总发电 200 兆瓦的添加范围在系统损失的产生和任何变化都是被挑选的由系统松弛。3.你不应该修改电容器或变压器的状态调节。4你应该假设系统损耗保持不五年期,你只需考虑冲击和新设计有关于根本情况的损失。可以承当损失的价格为 50 美元/兆瓦时。5您不需要考虑涉及新的传输
13、的突发事件线路和可能的任何变压器,你可以参加。6.虽然一个适当的控制响应可能是一个意外减少范围风电场输出通过改变音高上风力涡轮机叶片,你的主管已经明确要求你不考虑这种可能性。因此KWW 发电机应总是假定有一个 200 兆瓦的输出。实验现象:Designcase2 初始条件:找到所有的行流和在他们的范围内总线电压的大小 几个假设:1你只需要考虑设计的根本情况下装载水平 2在实际的设计中,通常是一些二不同操作点/负载水平必须考虑。3.你应该考虑发电机输出为固定值;在损失的变化总是由系统松弛的。4.你不应该修改电容器或变压器的状态 5.你应该假设系统损耗保持不变五年期,只需考虑冲击和新设计有关于根本
14、情况的损失。损失的代价可以被假定为 50 美元/兆瓦时。实验现象:EXAMPLE 6.9 题 目:功率流输入数据和 Y 总线 初始条件:如图 实验步骤:按下列图输入数据 实验现象:如下列图所示 EXAMPLE 6.10 题 目:通过高斯-塞德尔方法解决功率流问题 初始条件:母线 2 是负载总线,输入数据观察现象 实验步骤:输入数据观察现象 实验现象:实验结果:利用模拟器继续迭代,直到所有总线不匹配 MVA 的耐受性。在每次迭代下,查看总线的情况。EXAMPLE 6-11 题 目:雅克比矩阵和功率流的牛顿迭代解 初始条件:假定初始相位角,初始电压范围 实验步骤:输入实验数据 实验现象:实验结果:
15、通常选择牛顿-拉夫逊迭代,EXAMPLE 6-12 题 目:功率流程序-发电机的改变 初始条件:变压器 T1 之间母线 1 和 5,加载的最大无功极限 68%MVA,而变压器 T2,总线之间的 3 和 4,最大的负载为 53%实验步骤:使用牛顿-拉夫逊方法,解决功率流问题 实验现象:实验结果:从母线 1 到母线 5 上的变压器的负载增大。总线 1 到 5 个变压器应到达 69%。EXAMPLE 6-13 题 目:功率流程序:37 母线系统 初始条件:这种情况下模型的 37 路母线,9 号发电机含两三个不同电压等级的电力系统345 kV、138 kV,和 69 千伏57 传输线和变压器。实验步骤
16、:调整图中箭头观察变化 实验现象:如图 实验结果:因为现在有几个总线和违规线,电力系统不再是在平安的工作点。控制行动和设计改良是必要的纠正这些问题。EXAMPLE 6-14 题 目:功率流程序:并联电容器组的影响 初始条件:与例 6-9 相同的除了 200 Mvar 电容器已在母线 2 上。而且这个电容是翻开的。实验步骤:点击电容器的电路,关闭电容,然后处理情况 实验现象:翻开电容 关闭电容:实验结果:随着一个电容的反响输出与端电压的平方而变化。EXAMPLE6-15 题 目:初始条件:如图 实验步骤:翻开一个 138/69 千伏变压器运行 实验结果:对于运行的敏感性发电机为 0.494,说明
17、如果我们增加这一代的 1 兆瓦变压器的 MVA 的流量将减少 0.494 MVA。因此,为了减少流量 15.2 MVA,我们希望增加 lauf69 发电机由 31 毫瓦,正是我们得到的试验和错误的方法。它同样清楚的是,jo345 发电机,与敏感性仅为 0.0335,将相对有效。在实际电力系统运行这些敏感性,被称为发电机移位因子,被广泛使用。EXAMPLE 6-17 初始条件:与 6-9 一致 实验步骤:在开放的案例 6_17 力世模拟器查看此例如使用直流电源流解决了这个例子以查看直流潮流选项选择选项,模拟选项显示的力世模拟器选项对话框。然后选择功率流解决方案类别和直流选项。实验现象:实验结果:
18、随着一个电容的反响输出与端电压的平方而变化。PROBLEM 6-46 初始条件:使用一个 100 MVA 的鼓励,每三个传输线的阻抗 0:05+j0.1 PU。有一个 180 兆瓦的负荷在 3 总线,而总线 2 是一个 80 兆瓦的发电机和电压设定值PV。1 路总线是 1 浦的电压设定值的系统冗余。牛顿手动使用Newton-Raphson 方法与收敛解决本案 0.1 MVA 标准。显示你所有的工作。然后通过案例解决方案解决 PowerWorld 模拟器验证。实验结果:PROBLEM 6-49 初始条件:这种情况是相同的,例如 6.9,除了 1 和 5 之间的变压器,现在是一个抽头改变变压器的抽
19、头范围在 0.9 和 1.1 之间,一个抽头步长为 0.00625。在变压器的高压侧边。当水龙头各 0.975 和 1.1 之间,说明发电机的无功功率输出1、V5、V2 的变化,和总的功率损耗。实验现象:PROBLEM 6-52 初始条件:翻开 69 kV 线路公交车 homer69 和 lauf69 之间如下图的左下。与线翻开,确定无功量精确到 1 MVAR需要从 hannah69 电容纠正 hannah69电压至少 1 铺。实验结果:PROBLEM 6-53 初始条件:在系统总的功率损失在总线 blt138 生成是块 0mwand 20 兆瓦 400 兆瓦之间不同的变化。什么价值 blt1
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