第一篇：電力系統分析實驗報告

五邑大學

電力系統分析理論

實驗報告

院 系 專 業 學 號 學生姓名 指導教師

實驗一

仿真軟件的初步認識

一、實驗目的：

通過使用PowerWorld電力系統仿真軟件，掌握電力系統的結構組成，了解電力系統的主要參數，并且學會了建立一個簡單的電力系統模型。學會單線圖的快捷菜單、文件菜單、編輯菜單、插入菜單、格式菜單、窗口菜單、仿真控制等菜單的使用。

二、實驗內容：

（一）熟悉PowerWorld電力系統仿真軟件的基本操作

（二）用仿真器建立一個簡單的電力系統模型：

1、畫一條母線，一臺發電機；

2、畫一條帶負荷的母線，添加負荷；

3、畫一條輸電線，放置斷路器；

4、寫上標題和母線、線路注釋；

5、樣程存盤；

6、對樣程進行設定、求解；

7、加入一個新的地區。

三、電力系統模型：

按照實驗指導書，利用PowerWorld軟件進行建模，模型如下：

四、心得體會：

這一次試驗是我第一次接觸PWS這個軟件，剛開始面對一個完全陌生的軟件，我只能聽著老師講解，照著試驗說明書，按試驗要求，在完成試驗的過程中一點一點地了解熟悉這個軟件。在這個過程中也遇到了不少問題，比如輸電線的畫法、斷路器的設置、仿真時出現錯誤的解決辦法等等，在試驗的最后，通過請教老師同學解決了這些問題，也對這個仿真軟件有了一個初步的了解，為以后的學習打了基礎。在以后的學習中，我要多點操作才能更好地熟悉這個軟件。

實驗二

電力系統潮流分析入門

一、實驗目的

通過對具體樣程的分析和計算，掌握電力系統潮流計算的方法；在此基礎上對系統的運行方式、運行狀態、運行參數進行分析；對偶發性故障進行簡單的分析和處理。

二、實驗內容

本次實驗主要在運行模式下，對樣程進行合理的設置并進行電力系統潮流分析。

選擇主菜單的Case Information ? Case Summary項，了解當前樣程的概況。包括統計樣程中全部的負荷、發電機、并聯支路補償以及損耗；松弛節點的總數。進入運行模式。從主菜單上選擇Simulation Control，Start/Restart開始模擬運行。運行時會以動畫方式顯示潮流的大小和方向，要想對動畫顯示進行設定，先轉換到編輯模式，在主菜單上選擇Options，One-Line Display Options，然后在打開的對話框中選中Animated Flows Option選項卡，將Show Animated Flows復選框選中，這樣運行時就會有動畫顯示。也可以在運行模式下，先暫停運行，然后右擊要改變的模型的參數即可。

三、電力系統模型

四、心得體會

這次試驗主要通過軟件菜單欄的許多功能設置仿真模型圖，通過試驗，可以了解到參數設置對元件的影響，如何通過改變數據調整仿真結果。通過這次試驗，我對這個仿真軟件有了進一步的了解，也找到進一步學習的興趣，為下一步的學習打下基礎。

實驗三

5母線電力系統分析

一、實驗目的

學會進一步分析電力系統的仿真模型，用PowerWorld Simulator和原始的數據文件454_0.pwb、單線圖文件454_0.pwd求解問題。了解不同情況下系統的功率流向、大小與損耗。

二、試驗步驟

1、對于A實例電力系統，應用PowerWorld仿真軟件確定把V3增加到1.00p.u母線3上并聯電容器組MVAr額定的容量；

2、兩個變壓器的分接頭以每步0.05p.u增加，從0.85p.u變化到1.15p.u；

3、在母線2和母線5之間安裝一臺新變壓器，使新變壓器與母線2和母線5之間原有的變壓器并聯；

4、在母線3和母線4之間架設一條附加線路，附加線路與原有的線路3--4相同；

5、在母線3上放置一電容器組，確定電容器組的大小。

三、電力系統模型

四、心得體會：

這次試驗是用PWS軟件和原始數據解決各種問題，通過這次試驗，在進一步了解PWS的基礎上，也讓我對書本上的知識有了更加形象深刻的認識和理解，這對以后繼續學習這個軟件和電力系統分析這門課都有非常大的幫助。

第二篇：電力系統分析潮流實驗報告

南昌大學實驗報告

電力系統潮流計算實驗 學生姓名： 學 號： 專業班級： 實驗類型：□ 驗證 □ 綜合 ■ 設計 □ 創新 實驗日期： 實驗成績：

一、實驗目的：

本實驗通過對電力系統潮流計算的計算機程序的編制與調試，獲得對復雜電力系統進行潮流計算的計算機程序，使系統潮流計算能夠由計算機自行完成，即根據已知的電力網的數學模型（節點導納矩陣）及各節點參數，由計算程序運行完成該電力系統的潮流計算。通過實驗教學加深學生對復雜電力系統潮流計算計算方法的理解，學會運用電力系統的數學模型，掌握潮流計算的過程及其特點，熟悉各種常用應用軟件，熟悉硬件設備的使用方法，加強編制調試計算機程序的能力，提高工程計算的能力，學習如何將理論知識和實際工程問題結合起來。

二、實驗內容：

編制調試電力系統潮流計算的計算機程序。程序要求根據已知的電力網的數學模型（節點導納矩陣）及各節點參數，完成該電力系統的潮流計算，要求計算出節點電壓、功率等參數。

1、在各種潮流計算的算法中選擇一種，按照計算方法編制程序。

2、將事先編制好的電力系統潮流計算的計算程序原代碼由自備移動存儲設備導入計算機。

3、在相應的編程環境下對程序進行組織調試。

4、應用計算例題驗證程序的計算效果。

三、實驗程序：

function [e,f,p,q]=flow_out(g,b,kind,e,f)%計算潮流后efpq的終值 s=flow(g,b,kind,e,f);k=0;

while max(abs(s))>10^-5 J=J_out(g,b,kind,e,f);J_ni=inv(J);dv=J_ni*s;l=length(dv)/2;

for i=1:l

e(i)=e(i)-dv(2*i-1);f(i)=f(i)-dv(2*i);

end

s=flow(g,b,kind,e,f);end

l=length(e);for i=1:l s1=0;s2=0;

for j=1:l

s1=s1+g(i,j)*e(j)-b(i,j)*f(j);s2=s2+g(i,j)*f(j)+b(i,j)*e(j);

end

p(i)=e(i)*s1+f(i)*s2;q(i)=f(i)*s1-e(i)*s2;end

function s=flow(g,b,kind,e,f)%計算當前ef與規定的pqv的差值 l=length(e);s=zeros(2*l-2,1);for i=1:(l-1)s1=0;s2=0;

for j=1:l

s1=s1+g(i,j)*e(j)-b(i,j)*f(j);s2=s2+g(i,j)*f(j)+b(i,j)*e(j);

end

s(2*i-1)=kind(2,i)-e(i)*s1-f(i)*s2;

if kind(1,i)==1

s(2*i)=kind(3,i)-f(i)*s1+e(i)*s2;

else

s(2*i)=kind(3,i)^2-f(i)^2-e(i)^2;

end end

function J=J_out(g,b,kind,e,f)%計算節點的雅克比矩陣 l=length(e);

J=zeros(2*l-2,2*l-2);for i=1:(l-1);

if kind(1,i)==1

s=PQ_out(g,b,e,f,i);

for j=1:(2*l-2)J(2*i-1,j)=s(1,j);J(2*i,j)=s(2,j);

end

else

s=PV_out(g,b,e,f,i);for j=1:(2*l-2)J(2*i-1,j)=s(1,j);J(2*i,j)=s(2,j);

end

end end

function pq=PQ_out(g,b,e,f,i)%計算pq節點的雅克比矩陣 l=length(e);pq=zeros(2,2*l-2);for j=1:(l-1)

if j==i s=0;

for k=1:l

s=s-(g(i,k)*e(k)-b(i,k)*f(k));

end

pq(1,2*i-1)=s-g(i,i)*e(i)-b(i,i)*f(i);s=0;

for k=1:l

s=s-(g(i,k)*f(k)+b(i,k)*e(k));

end

pq(1,2*i)=s+b(i,i)*e(i)-g(i,i)*f(i);s=0;

for k=1:l

s=s+(g(i,k)*f(k)+b(i,k)*e(k));

end

pq(2,2*i-1)=s+b(i,i)*e(i)-g(i,i)*f(i);s=0;

for k=1:l

s=s-(g(i,k)*e(k)-b(i,k)*f(k));

end

pq(2,2*i)=s+g(i,i)*e(i)+b(i,i)*f(i);

else

pq(1,2*j-1)=-(g(i,j)*e(i)+b(i,j)*f(i));pq(1,2*j)=b(i,j)*e(i)-g(i,j)*f(i);pq(2,2*j)=-pq(1,2*j-1);pq(2,2*j-1)=pq(1,2*j);

end end

function pv=PV_out(g,b,e,f,i)%計算pv節點的雅克比矩陣 l=length(e);pv=zeros(2,2*l-2);for j=1:(l-1)

if j==i s=0;

for k=1:l

s=s-(g(i,k)*e(k)-b(i,k)*f(k));

end

pv(1,2*i-1)=s-g(i,i)*e(i)-b(i,i)*f(i);s=0;for k=1:l

s=s-(g(i,k)*f(k)+b(i,k)*e(k));

end

pv(1,2*i)=s+b(i,i)*e(i)-g(i,i)*f(i);pv(2,2*i-1)=-2*e(i);pv(2,2*i)=-2*f(i);

else

pv(1,2*j-1)=-(g(i,j)*e(i)+b(i,j)*f(i));pv(1,2*j)=b(i,j)*e(i)-g(i,j)*f(i);

end end

%數據輸入

g=[1.042093-0.588235 0-0.453858-0.588235 1.069005 0-0.480769 0 0 0 0

-0.453858-0.480769 0 0.9344627];

b=[-8.242876 2.352941 3.666667 1.891074 2.352941-4.727377 0 2.403846 3.666667 0-3.333333 0 1.891074 2.40385 0 4.26159];e=[1 1 1.1 1.05];f=[0 0 0 0];kind=[1 1 2 0-0.3-0.55 0.5 1.05-0.18-0.13 1.1 0];

[e,f,p,q]=flow_out(g,b,kind,e,f);e f

四、例題及運行結果

在上圖所示的簡單電力系統中，系統中節點1、2為PQ節點，節點3為PV節點，節點4為平衡節點，已給定 P1s+jQ1s=-0.30-j0.18 P2s+jQ2s=-0.55-j0.13 P3s=0.5 V3s=1.10 V4s=1.05∠0° 容許誤差ε=10-5

節點導納矩陣：

各節點電壓：

節點

e

f

v

ζ

1.0.984637-0.008596 0.984675-0.500172 2.0.958690-0.108387 0.964798-6.450306 3.1.092415

0.128955 1.100000

6.732347 4.1.050000

0.000000 1.050000

0.000000

各節點功率：

節點

P

Q 1-0.300000-0.180000 2 –0.550000-0.130000

30.500000-0.551305

40.367883

0.264698 結果：

五、思考討論題

1.潮流計算有幾種方法？簡述各種算法的優缺點。

答：高斯迭代法（高斯塞德爾法），牛頓拉夫遜法以及P-Q分解法。高斯迭代法是直接迭代，對初值要求比較低，程序簡單，內存小，但收斂性差，速度慢，多用于配電網或輻射式網絡中；牛頓拉夫遜法是將非線性方程線性化之后再迭代的，對初值要求比較高，收斂性好，速度快，迭代次數少，運行時間短，被廣泛使用；P-Q分解法是在極坐標牛頓法的基礎上進行三個簡化所得，有功、無功分開迭代，迭代次數比牛頓多一倍但運算量小，整體速度更快，運行時間更短，多用于110KV以上的高壓電網中

2.在潮流計算中，電力網絡的節點分幾類？各類節點的已知量和待求量是什么？

答: PQ節點：P、Q為已知量，V、?為待求量；PV節點：給定P、V，求Q、?；平衡節點：給定V、?，求P、Q。

3.潮流計算中的雅可比矩陣在每次迭代時是一樣的嗎？為什么？

答:不一樣,因為每次迭代的電壓、有功、無功都是與前一次不同的新值，所以每次迭代過程中，雅可比矩陣都是變化的。

六、實驗心得

這次實驗是通過matlab編寫出一個潮流計算的程序。我這用了牛頓法直角坐標系來編寫程序的。通過編寫這次程序可以更深一步的理解潮流計算的步驟，也明白了在潮流計算中要注意的一些細節。

第三篇：成都理工大學電力系統分析實驗報告

電力系統分析實驗報告

學院：核技術與自動化工程學院

專業：電氣工程及其自動化

姓名：

學號：

班級：

指導教師：顧 民

日期：2014

年12月15日

實驗一 MATPOWER軟件在電力系統潮流計算中的應用實例

一、仿真系統基本介紹：

MATLAB在電力系統建模和仿真的應用主要由電力系統仿真模塊(Power System Block set簡稱PSB)來完成。Power System Block是由TEQSIM公司和魁北克水電站開發的。PSB是在SIMULINK環境下使用的模塊,采用變步長積分法,可以對非線性、剛性和非連續系統進行精確的仿真，并精確地檢測出斷點和開關發生時刻。PSB程序庫涵蓋了電路、電力電子、電氣傳動和電力系統等電工學科中常用的基本元件和系統仿真模型。通過PSB可以迅速建立模型，并立即仿真。PSB程序塊程序庫中的測量程序和控制源起到電信號與SIMULINK程序之間連接作用。PSB程序庫含有代表電力網絡中一般部件和設備的SIMULINK程序塊，通過PSB可以迅速建立模型，并立即仿真。

1、字段base MVA是一個標量，用來設置基準容量，如100MVA。

2、字段bus是一個矩陣，用來設置電網中各母線參數。① bus_i用來設置母線編號(正整數)。

② type用來設置母線類型, 1為PQ節點母線, 2為PV節點母線, 3為平衡(參考)節點母線，4為孤立節點母線。

③ Pd和QD用來設置母線注入負荷的有功功率和無功功率。④ Gs、Bs用來設置與母線并聯電導和電納。⑤ base KV用來設置該母線基準電壓。

⑥ VM和Va用來設置母線電壓的幅值、相位初值。

⑦ V max和V min用來設置工作時母線最高、最低電壓幅值。⑧ area和zone用來設置電網斷面號和分區號，一般都設置為1，前者可設置范圍為1～100，后者可設置范圍為1～999。

3、字段gen為一個矩陣，用來設置接入電網中的發電機(電源)參數。① bus用來設置接入發電機(電源)的母線編號。

② Pg和Qg用來設置接入發電機(電源)的有功功率和無功功率。

③ P max和P min用來設置接入發電機(電源)的有功功率最大、最小允許值。④ Q max和Q min用來設置接入發電機(電源)的無功功率最大、最小允許值。⑤ VG用來設置接入發電機(電源)的工作電壓。1.發電機模型 2.變壓器模型 3.線路模型 4.負荷模型 5.母線模型

二、電力系統模型 ：

電力系統中輸送和分配電能的部分稱為電力網,它包括升降壓變壓器和各種電壓等級的輸電線路、動力系統、電力系統和電力網簡單示意如圖

三、實驗總結 ：

通過本次課程設計的實訓,我對電力系統故障以及MATLAB軟件有了更深的認識,另外對于潮流的計算也有了更加深刻的認識，對理論知識有了更深的理解。但由于在校期間學習不扎實，以及實踐經驗的缺乏，在實訓過程中有很多地方還需要好好閱讀資料以及課本.但是經過這次實訓,讓自己的動手能力加強了,同時對課本上的知識有了進一步的了解。更好的了解專業方向。

實驗二 無窮大功率供電系統模擬仿真構建

一、仿真系統基本介紹 ：

MATLAB在電力系統建模和仿真的應用主要由電力系統仿真模塊(Power System Block set簡稱PSB)來完成。Power System Block是由TEQSIM公司和魁北克水電站開發的。PSB是在SIMULINK環境下使用的模塊,采用變步長積分法,可以對非線性、剛性和非連續系統進行精確的仿真，并精確地檢測出斷點和開關發生時刻。PSB程序庫涵蓋了電路、電力電子、電氣傳動和電力系統等電工學科中常用的基本元件和系統仿真模型。通過PSB可以迅速建立模型，并立即仿真。PSB程序塊程序庫中的測量程序和控制源起到電信號與SIMULINK程序之間連接作用。PSB程序庫含有代表電力網絡中一般部件和設備的SIMULINK程序塊，通過PSB可以迅速建立模型，并立即仿真。

二、電力系統模型 :

電力系統中輸送和分配電能的部分稱為電力網,它包括升降壓變壓器和各種電壓等級的輸電線路、動力系統、電力系統和電力網簡單示意如圖 ：

三、電力系統仿真模型的建立與分析 ：

1、電力系統仿真主要是對短路類型中的三相短路、兩相短路和單相接地短路的電流、機端電壓波形進行分析。利用MATLAB軟件中的電力系統模塊庫(PSB)，建 各元件參數設置如下：

(1)發電機參數設置

發電機額定容量為50MVA,額定電壓為13.8KV，額定頻率為60Hz，Yg連接，其它采用默認值。(2)三相變壓器參數設置

額定頻率為60Hz，一次側電壓13.8KV，二次側電壓220KV。其他采用默認值。(3)三相輸電線參數設置

線路長100Km。(4)負荷參數設置 額定容量為50MVA。(5)故障模塊參數設置

短路故障是用三相故障元件來模擬的，故障時間段可通過Transition Times來設置，設置為0.01～0.05秒。其余的短路故障模型可以通過修改三相故障模塊的參數設置來實現，將在以下仿真過程中進行設置：

三相故障模塊

負荷LD 正常運行時發電機輸出端電壓波形

正常運行時發電機輸出端電流波形

分析：電力系統未發生短路故障時，發電機端的電壓和電流均成正弦變化，三相交流電源的三相電壓和電流之間相位不同，而幅值的大小是相同的。

1、單相接地短路故障分析

將三相電路短路故障發生器中的“故障相選擇”選擇A 相故障,并選擇故障相接地選項,故障時間為0.01～0.05秒;在萬用表元件中選擇A 相、B 相和C 相電流作為測量電氣量, 激活仿真按鈕。（此處以A相接地短路為例）A相接地短路故障點三相電流：

A相接地短路故障點三相電壓：

分析：當A相發生接地短路時故障點A相電壓降為零，、、非故障相即BC兩相電壓上升為線電壓，其夾角為60°。故障切除后各相電壓水平較原來升高，這是中性點電位升高導致的。

故障點各相電壓：

分析: 當輸電線路發生A 相接地短路時,B 相、C 相電壓沒有變化。在正常狀態時，三相短路故障發生器處于斷開狀態,A相電壓也不變,不為0.在0.01s 時,三相短路故障發生器閉合,此時A 相接地短路,其短路電壓波形發生了劇烈的變化,電壓降為0.在0.05s時,三相短路故障發生器打開,故障排除,此時故障點A 相電壓迅速恢復。故障點各相電流：

分析：當輸電線路發生A 相接地短路時,B 相、C 相電流沒有變化,始終為0。在正常狀態時，三相短路故障發生器處于斷開狀態,A相電流為0.在0.01s 時,三相短路故障發生器閉合,此時A 相接地短路,其短路電流波形發生了劇烈的變化,但大體上仍呈正弦規律變化.在0.05s時,三相短路故障發生器打開,故障排除,此時故障點A 相電流迅速變為0。

四、實驗總結：

通過本次課程設計的實訓,我對電力系統故障以及MATLAB軟件有了更深的認識,另外對無窮大功率供電系統有了深刻的認識，加深了我對無窮大功率供電系統的印象和理解。但由于在校期間學習不扎實，以及實踐經驗的缺乏，在實訓過程中有很多地方還需要好好閱讀資料以及課本.但是經過這次實訓,讓自己的動手能力加強了,同時對課本上的知識有了進一步的了解。更好的了解專業方向。

三、同步發電機突然三相短路暫態過程的仿真方法

一、仿真系統簡單介紹 ：

MATLAB在電力系統建模和仿真的應用主要由電力系統仿真模塊(Power System Block set簡稱PSB)來完成。Power System Block是由TEQSIM公司和魁北克水電站開發的。PSB是在SIMULINK環境下使用的模塊,采用變步長積分法,可以對非線性、剛性和非連續系統進行精確的仿真，并精確地檢測出斷點和開關發生時刻。PSB程序庫涵蓋了電路、電力電子、電氣傳動和電力系統等電工學科中常用的基本元件和系統仿真模型。通過PSB可以迅速建立模型，并立即仿真。PSB程序塊程序庫中的測量程序和控制源起到電信號與SIMULINK程序之間連接作用。PSB程序庫含有代表電力網絡中一般部件和設備的SIMULINK程序塊實驗

二、電力系統模型 ：

電力系統中輸送和分配電能的部分稱為電力網,它包括升降壓變壓器和各種電壓等級的輸電線路、動力系統、電力系統和電力網簡單示意如圖

三、電力系統仿真模型的建立與分析 ：

電力系統仿真主要是對短路類型中的三相短路、兩相短路和單相接地短路的電流、機端電壓波形進行分析。利用MATLAB軟件中的電力系統模塊庫(PSB)，建 各元件參數設置如下：

四、實驗總結：

通過本次課程設計的實訓,我對電力系統故障以及MATLAB軟件有了更深的認識,另外對于同步發電機突然三相短路暫態過程有了一個直觀的認識，對于如果解決此類實際問題做出來了一些總結。但由于在校期間學習不扎實，以及實踐經驗的缺乏，在實訓過程中有很多地方還需要好好閱讀資料以及課本.但是經過這次實訓,讓自己的動手能力加強了,同時對課本上的知識有了進一步的了解。更好的了解專業方向。

實驗四

中性點經消弧線圈接地系統的仿真模型及計算

一、參數設置：

1、采樣頻率取50 kHz。

2、故障初相角分別取90°、45°、0°三種情況進行仿真。

3、接地點過渡電阻分別取5Ω、500Ω、5kΩ三種情況進行仿真。

4、設故障點分別位于每條線路的首端、中間和末端以及母線等不同位置。

5、采用ATP-EMTP 的壓控開關作為電弧的數學模型，即當接地點電壓達到最大值時，開關合上，表明電弧重燃，當接地點電流過零時，電弧熄滅，如此反復拉弧，作為實際電弧閃的一種理想化模型。

6、暫態零序電流的有效值和極性分別按公式(1)和式(2)進行計算，通過編制Matlab 應用程序調用ATP仿真[6,7]得到的數據進行處理，繪出零序電壓、零序電流的波形。

二 中性點不接地系統仿真結果分析 ：

由于篇幅所限，下面僅列出線路1 末端發生金屬性接地（RF =0?），比較線路1、2、4 的暫態零序電流與穩態零序電流的幅值和極性得到的仿真計算結果及波形。1）故障線路的暫態零序電流大于非故障線路，且與非故障線路暫態零序電流的方向相反，如表1所示，故障電路1 的暫態零序電流為33.23，大于非故障線路4 的暫態零序電流為6.68，二者的相位比較結果為–38405，前面的負號表示二者的極性相反。2）暫態檢測法靈敏度高于穩態檢測法。所示，故障線路1 的暫態零序電流為33.23，遠遠大于其穩態零序電流7.41。3）短路瞬間故障相的相位角對暫態零序電流的幅值有很大影響，但對穩態零序電流幅值影響甚小。

中性點經消弧線圈接地系統仿

真結果分析：

下面僅列出線路4 中段發生金屬性接地（RF =0 Ω），比較線路2、3、4 的暫態零序電流與穩態零序 電流的幅值和極性得到的仿真計算結果及波形。消 弧線圈的電感采用過補償5%計算。

1、仿真結果：

ψ=90°時零序電壓、零序電流波形圖

2.、結果分析

通過總結大量的仿真計算結果及仿真得到的波形可以得出如下結論：中性點經消弧線圈接地系統，在過補償方式下，故障線路的穩態零序電流為由過補償產生的過剩的電感電流，其方向與非故障線路相同，所以傳統的穩態檢測法不再有效，而消弧線圈對故障后的暫態零序電

流的幅值和相位均無影響。其它特性與中性點不接地系統相同。

四、實驗總結：

通過本次課程設計的實訓,我對電力系統故障以及MALLAB軟件有了更深的認識,另外也讓我對于中性點經消弧線圈接地系統有了更直觀的了解和認識，對于消弧線圈的作用及中性點接地的有點有了了解。但由于在校期間學習不扎實，以及實踐經驗的缺乏，在實訓過程中有很多地方還需要好好閱讀資料以及課本.但是經過這次實訓,讓自己的動手能力加強了,同時對課本上的知識有了進一步的了解。更好的了解專業方向。

第四篇：電力系統分析

1、我國采用的額定頻率為50Hz，正常運電壓VG（2）適當選擇變壓器的變比（3）的情況，它主要用來安排發電設備的檢修行時允許的偏移為±0.2~±0.5Hz；用戶供電電壓對于35KV及以上電壓級的允許偏移±5%，10KV及以下允許偏移±7%。

2、設某一網絡共有n個節點，PQ節點m個，平衡節點1個，在潮流計算中用直角坐標牛頓-拉夫遜法時，其修正方程的雅可比矩陣的階數為2（n-1），用極坐標牛頓-拉夫遜法時，其修正方程的雅可比矩陣的階數為n-1+m，變量中電壓的幅值數為m個。

3、電力系統發出的有功功率不足時偏低，系統無功功率不足時偏低。

4、靜態穩定性的判據是△Pe/△δ＞0；暫態穩定性是以電力系統受到擾動后功角隨時間變化的特性作為暫態穩定的判據。

5、電力系統的備用容量有哪些？哪些屬于熱備用？

答：備用容量按其作用可分為負荷備用、事故備用、檢修備用和國民經濟備用，按其存在形式可分為熱備用和冷備用。負荷備用屬于熱備用。

6、電力系統地調壓措施有哪些？答：（1）調節勵磁電流以改變發電機端

改變線路的參數（4）改變無功功率的分布

7、電力系統的二次調頻是指什么？如何才能做到頻率的無差調節？

答：變化負荷引起的頻率變動僅靠調速器的作用往往不能將頻率偏移限制在容許的范圍之內，這時必須有調頻器參與頻率調整，這種調整通常稱為頻率的二次調整。由調速器自動調整負荷變化引起的頻率偏移，不能做到無差調節，必須進行二次調整才能實現無差調節。

8、當系統出現有功功率和無功功率同時不足時，簡述調頻與調壓進行的先后順序及其原因。

答：當系統由于有功功率不足和無功功率不足因為頻率和電壓都偏低時，應該首先解決有功功率平衡的問題，因為頻率的提高能減少無功功率的缺額，這對于調整電壓是有利的。如果首先去提高電壓，就會擴大有功的缺額，導致頻率更加下降，因而無助于改善系統的運行條件。

9、日負荷曲線對電力系統的運行非常重要，它是安排日發電計劃和確定系統運行方式的重要依據。年最大負荷曲線描述一年內每月（每日）最大有功功率負荷變化

計劃，同時也為制訂發電機組或發電廠的擴建或新建計劃提供依據。

10、降低網損的技術措施：（1）提高用戶的功率因數，減少線路輸送的無功功率（2）改善網絡中的功率分布（3）合理地確定電力網的運行電壓水平（4）組織變壓器的經濟運行（5）對原有電網進行技術改造.11、對電力系統運行的基本要求是：（1）保證安全可靠的供電（2）要有合乎要求的電能質量（3）要有良好的經濟性（4）盡可能減小對生態環境的有害影響

12、在三相系統中，可能發生的短路有：三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相接地短路。

13、計算到高壓側的變壓器參數：RT、XT、GT、BT、kT

第五篇：電力系統分析計算機算法PSDBPA潮流計算實驗報告

電力系統分析的計算機算法

實驗報告

學生姓名 課 程 電力系統分析的計算機算法 學 號

專 業 電氣工程及其自動化 指導教師 邱曉燕

二Ο一四 年 六 月 二日

實驗一

潮流計算

一、實驗目的

1．了解并掌握電力系統計算機算法的相關原理。

2．了解和掌握PSD-BPA電力系統分析程序穩態分析方法（即潮流計算）。3．了解并掌握PSD-BPA電力系統分析程序單線圖和地理接線圖的使用。

二、實驗背景

隨著科學技術的飛速發展，電力系統也在不斷地發展，電網通過互聯變得越來越復雜，同時也使系統穩定問題越來越突出。無論是電力系統規劃、設計還是運行，對其安全穩定進行分析都是極其重要的。

PSD-BPA軟件包主要由潮流和暫穩程序構成，具有計算規模大、計算速度快、數值穩定性好、功能強等特點，已在我國電力系統規劃、調度、生產運行及科研部門得到了廣泛應用。

本實驗課程基于PSD-BPA平臺，結合《電力系統分析計算機算法》課程，旨在引導學生將理論知識和實際工程相結合，掌握電力系統穩態、暫態分析的原理、分析步驟以及結論分析。清晰認知電力系統分析的意義。

三、原理和說明

1.程序算法

PSD-BPA電力系統分析程序穩態分析主要是潮流計算，軟件中潮流程序的計算方法有P_Q分解法，牛頓_拉夫遜法，改進的牛頓－拉夫遜算法。采用什么算法以及迭代的最大步數可以由用戶指定。

注：采用P-Q分解法和牛頓－拉夫遜法相結合，以提高潮流計算的收斂性能，程序通常先采用P-Q分解法進行初始迭代，然后再轉入牛頓－拉夫遜法求解潮流。

2.程序主要功能

可進行交流系統潮流計算，也可進行包括雙端和多端直流系統的交直流混合潮流計算。除了潮流計算功能外，該軟件還具有自動電壓控制、聯絡線功率控制、系統事故分析（N-1開斷模擬）、網絡等值、靈敏度分析、節點P－V、Q－V和P－Q曲線、確定系統極限輸送水平、負荷靜特性模型、靈活多樣的分析報告、詳細的檢錯功能等功能。

3.輸入、輸出相關文件 *.dat

潮流計算數據文件

*.bse

潮流計算二進制結果文件（可用于潮流計算的輸入或穩定計算）*.pfo

潮流計算結果文件

*.map 供單線圖格式潮流圖及地理接線圖格式潮流圖程序使用的二進制結果文件

*.pff，*.pfd 中間文件（正常計算結束后將自動刪除。不正常時，將留在硬盤上，可隨時刪除）

pwrflo.dis 儲存一個潮流作業計算時屏幕顯示的信息。pfcard.def 定義潮流程序卡片格式文件，用戶可更改及調整該文件。該文件安裝時放在與潮流程序相同的目錄中。打開TextEdit應用程序時先讀入該文件。4.程序常用控制語句

常用的控制語句主要包括：

(1)指定潮流文件開始的一級控制語句“(POWERFLOW, CASEID=方式名, PROJECT=工程名)”

(2)指定計算方法和最大迭代次數的控制語句“/SOL_ITER, DECOUPLED=PQ法次數, NEWTON=牛拉法次數”；

(3)指定計算結果輸出的控制語句“/P_OUTPUT_LIST, ?”；(4)指定計算結果輸出順序的控制語句“/RPT_SORT= ?”；

(5)指定計算結果分析列表的控制語句“/P_ANALYSIS, LEVEL= ？”；(6)指定潮流結果二進制文件名的控制語句“/NEW_BASE, FILE = 文件名”；

(7)指定潮流圖和地理接線圖使用的結果文件控制語句“/PF_MAP，FILE=文件名”；

(8)指定網絡數據的控制語句“/NETWORK_DATA”；(9)指定潮流數據文件結束的控制語句“(END)”； 5.計算結果介紹（PFO文件）

潮流計算結果文件內容主要分下述幾個方面： 1）程序控制語句列表。

2）輸入、輸出文件及輸出的內容列表。

3）錯誤信息。如為致命性錯誤，則中斷計算。4）誤差控制參數列表。5）迭代過程。6）計算結果輸出：

詳細計算結果列表：按節點、與該節點相聯接支路順序，并根據用戶的要求（通過控制語句控制）可按照字母、分區或區域排序輸出潮流計算結果。

分析報告列表：并根據用戶的要求（通過控制語句控制），輸出各種潮流分析報告。

7）錯誤信息統計。6.算例

IEEE 9節點例題：

圖1 IEEE9節點系統接線圖

節點參數、線路參數及變壓器參數分別見表1～表3。

表1 IEEE 9節點算例節點參數

表2 IEEE 9節點算例線路參數

表3 IEEE 9節點算例變壓器參數

注：表1-表3中功率基準值為100MVA；電阻、電感值為標幺值。對應于上述系統及數據的潮流計算數據（IEEE90.DAT）見例1。例1：

(POWERFLOW,CASEID=IEEE9,PROJECT=IEEE_9BUS_TEST_SYSTEM)/SOL_ITER,DECOUPLED=2,NEWTON=15,OPITM=0./P_INPUT_LIST,ZONES=ALL /P_OUTPUT_LIST,ZONES=ALL /RPT_SORT=ZONE /NEW_BASE,FILE=IEEE90.BSE /PF_MAP,FILE = IEEE90.MAP /NETWORK_DATA BS GEN1

16.501 999.999.1.04 B

GEN1

230.01

B

STATIONA 230.01 125.50.0 0.B

STATIONB 230.01 90.30.0 0.B

STATIONC 230.01 100.35.0 0.000 B

GEN2

230.01

BE GEN2

18.001 163.999 10 25 B

GEN3

230.01 BE GEN3

13.801 85.999.1025

.L-----------------transmission lines----------------------------L

GEN1 230.STATIONA230..0100.0850.0440 L

GEN1 230.STATIONA230.2.0100.0850.0440 L

GEN1230.STATIONB230..0170.0920.0395 L

STATIONA230.GEN2230..0320.1610.0765 L

STATIONB230.GEN3230..0390.1700.0895 L

GEN2230.STATIONC230..0085.0720.03725 L

STATIONC230.GEN3230..0119.1008.05225.T-----transformers---------

T

GEN116.5 GEN1230..0576 16.5 230.T

GEN218.0 GEN2230..0625 18.0 230.T

GEN313.8 GEN3230..0586 13.8 230.(END)

四、實驗過程及結果

（一）IEEE9節點算例： 1.系統接線圖：

2.在BPA軟件建立模型，并進行計算，結果如下： 1）系統數據 2）計算過程迭代信息及詳細的輸出列表：

小結

3.406

-60.2

0.000

28.2

0.000

0.0

3.406

-32.0

--------------

--------------

--------------

--------------

總結

3.406

-60.2

0.000

28.2

0.000

0.0

3.406

-32.0 * 并聯無功補償數據列表

/----------電容器（Mvar）-----------/

/-----------電抗器（Mvar）-------------/

區域/分區

最大容量

使用容量

備用

未安排容量

最大容量

使用容量

備用

未安排容量

01

73.4

73.4

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

-------

-------

-------

-------

-------

-------

-------

-------

總結

73.4

73.4

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

TRANSMISSION LINES CONTAINING COMPENSATION

OWN ZONE BUS1

BASE1 ZONE BUS2

BASE2

ID PERCENT

CASE CONTAINS NO TRANSMISSION LINES WITH SERIES COMPENSATION

* 節點相關數據列表

節點

電壓

/--------發電--------/ /---負荷----/

/-----無功補償-----/ 類型 擁有者 分區

電壓/角度

kV

MW

MVAR 功率因數

MW

MVAR

使用的存在的未安排

PU/度

發電機1

16.5

16.5

105.4

23.1 0.98

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

S

01

1.000/

0.0

發電機2

18.0

18.0

180.0

40.6 0.98

17.0

8.0

0.0

0.0

0.0

E

01

1.000/

5.4

發電機3

13.8

13.8

85.0

13.8 0.99

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

E

01

1.000/

1.6

母線1

230.0

239.3

0.0

0.0

0.0

0.0

21.6

21.6

0.0

01

1.040/-3.5

母線2

230.0

238.3

0.0

0.0

35.0

10.0

0.0

0.0

0.0

01

1.036/-0.6

母線3

230.0

240.3

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

01

1.045/-1.3

母線A

230.0

232.6

0.0

0.0

125.0

70.0

20.5

20.5

0.0

01

1.011/-6.0

母線B

230.0

234.1

0.0

0.0

90.0

40.0

10.4

10.4

0.0

01

1.018/-5.7

母線C

230.0

235.6

0.0

0.0

100.0

55.0

21.0

21.0

0.0

01

1.024/-3.1

--------------

--------------------------------

整個系統

370.4

77.6

367.0

183.0

73.4

73.4

0.0

電容器總和

73.4

73.4

0.0

電抗器總和

0.0

0.0

0.0 * 旋轉備用數據列表

------------有功功率-----------

------------------------無功功率-----------------------

區域/分區

最大值

實際出力

備用

最大值

最小值

已發無功

吸收無功

備用

(MW)

(MW)

(MW)

(MVAR)

(MVAR)

(MVAR)

(MVAR)

(MVAR)

01

370.4

370.4

0.0

2997.0

0.0

77.6

0.0

2919.4

-------

-------

------

-------

-------

-------

------

-------

總結

370.4

370.4

0.0

2997.0

0.0

77.6

0.0

2919.4

說明：

1.有功旋轉備用不包含所有同步電動機的功率（如 抽水蓄能電機）。

有功出力為負值的發電機（包括電動機）作為負荷處理，不統計在內。

當最大出力值小于實際出力時，統計時最大出力值用實際出力值代替。

2.無功旋轉備用不包含同步調相機的無功功率。

無功旋轉備用只統計有功出力大于0并且基準電壓小于30kV的發電機。

* 潮流計算迭代過程和平衡節點相關信息數據

計算結果收斂。牛頓-拉夫遜法迭代次數為 5次。

各區域平衡機出力數據列表

區域

平衡機

電壓

額定有功

有功出力

無功出力

有功負荷

無功負荷

所屬分區

SYSTEM

發電機1 16.5

1.000

0.00

105.41

23.11

0.00

0.00

01

* 沒有遇到錯誤信息 23:03:48 3）單線圖：

（二）課本習題：E2-5 1.網絡接線圖：

2.程序：

(POWERFLOW,CASEID=IEEE9,PROJECT=IEEE_9BUS_TEST_SYSTEM)/SOL_ITER,DECOUPLED=2,NEWTON=15,OPITM=0 /P_OUTPUT_LIST,ZONES=ALL /RPT_SORT=ZONE /NEW_BASE,FILE=IEEE90.BSE /PF_MAP,FILE = IEEE90.MAP /NETWORK_DATA.BUS-----------------節點數據-----BS

母線4

999

999

1.050

B

母線1

0.32 0.20

B

母線2

0.56 0.16

BE

母線3

0.5 999

1.10

.L-----------------支路數據-----L

母線1

母線2

0.11 0.40

0.015

L

母線2

母線4

0.08 0.40

0.014

L

母線4

母線1

0.12 0.51

0.019

.T--------------變壓器數據，包括普通變壓器、移相器、帶調節的變壓器等。

T

母線1

母線3

0.07 0.35

(END)

3.計算結果

4.系統單線圖

五、總結及思考題

實驗中遇到的問題及解決方法：

路徑錯誤——————重設各個參數路徑 卡片無法識別—————將參數規范化

本次實驗使我初步掌握了PSD-BPA軟件在電力系統潮流計算中的使用方法，收獲良多，為今后的工作打下了基礎。獲益匪淺。

電力系統潮流計算是研究電力系統穩態運行情況的一種基本計算。它的任務是根據給定的運行條件和網路結構確定整個系統的運行狀態，如各母線上的電壓（幅值及相角）、網絡中的功率分布以及功率損耗等。電力系統潮流計算的結果是電力系統穩定計算和故障分析的基礎。

潮流計算的方法有最基本的手算迭代方法，而利用電子計算機進行潮流計算從20世紀50年代中期就已經開始。此后，潮流計算曾采用了各種不同的方法，這些方法的發展主要是圍繞著對潮流計算的一些基本要求進行的。從數學上說，潮流計算是求解一組由潮流方程描述的非線性代數方程組。牛頓-拉夫遜方法是解非線性代數方程組的一種基本方法，在潮流計算中也得到應用。PSD-BPA仿真軟件中潮流計算模型建模的注意事項?