成都理工大学电力系统分析实验报告

第一篇：成都理工大学电力系统分析实验报告

电力系统分析实验报告

学院：核技术与自动化工程学院

专业：电气工程及其自动化

姓名：

学号：

班级：

指导教师：顾民

日期：2014

年12月15日

实验一 MATPOWER软件在电力系统潮流计算中的应用实例

一、仿真系统基本介绍：

MATLAB在电力系统建模和仿真的应用主要由电力系统仿真模块(Power System Block set简称PSB)来完成。Power System Block是由TEQSIM公司和魁北克水电站开发的。PSB是在SIMULINK环境下使用的模块,采用变步长积分法,可以对非线性、刚性和非连续系统进行精确的仿真，并精确地检测出断点和开关发生时刻。PSB程序库涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电工学科中常用的基本元件和系统仿真模型。通过PSB可以迅速建立模型，并立即仿真。PSB程序块程序库中的测量程序和控制源起到电信号与SIMULINK程序之间连接作用。PSB程序库含有代表电力网络中一般部件和设备的SIMULINK程序块，通过PSB可以迅速建立模型，并立即仿真。

1、字段base MVA是一个标量，用来设置基准容量，如100MVA。

2、字段bus是一个矩阵，用来设置电网中各母线参数。① bus_i用来设置母线编号(正整数)。

② type用来设置母线类型, 1为PQ节点母线, 2为PV节点母线, 3为平衡(参考)节点母线，4为孤立节点母线。

③ Pd和QD用来设置母线注入负荷的有功功率和无功功率。④ Gs、Bs用来设置与母线并联电导和电纳。⑤ base KV用来设置该母线基准电压。

⑥ VM和Va用来设置母线电压的幅值、相位初值。

⑦ V max和V min用来设置工作时母线最高、最低电压幅值。⑧ area和zone用来设置电网断面号和分区号，一般都设置为1，前者可设置范围为1～100，后者可设置范围为1～999。

3、字段gen为一个矩阵，用来设置接入电网中的发电机(电源)参数。① bus用来设置接入发电机(电源)的母线编号。

② Pg和Qg用来设置接入发电机(电源)的有功功率和无功功率。

③ P max和P min用来设置接入发电机(电源)的有功功率最大、最小允许值。④ Q max和Q min用来设置接入发电机(电源)的无功功率最大、最小允许值。⑤ VG用来设置接入发电机(电源)的工作电压。1.发电机模型 2.变压器模型 3.线路模型 4.负荷模型 5.母线模型

二、电力系统模型：

电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网,它包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路、动力系统、电力系统和电力网简单示意如图

三、实验总结：

通过本次课程设计的实训,我对电力系统故障以及MATLAB软件有了更深的认识,另外对于潮流的计算也有了更加深刻的认识，对理论知识有了更深的理解。但由于在校期间学习不扎实，以及实践经验的缺乏，在实训过程中有很多地方还需要好好阅读资料以及课本.但是经过这次实训,让自己的动手能力加强了,同时对课本上的知识有了进一步的了解。更好的了解专业方向。

实验二无穷大功率供电系统模拟仿真构建

一、仿真系统基本介绍：

二、电力系统模型 :

电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网,它包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路、动力系统、电力系统和电力网简单示意如图：

三、电力系统仿真模型的建立与分析：

1、电力系统仿真主要是对短路类型中的三相短路、两相短路和单相接地短路的电流、机端电压波形进行分析。利用MATLAB软件中的电力系统模块库(PSB)，建各元件参数设置如下：

(1)发电机参数设置

发电机额定容量为50MVA,额定电压为13.8KV，额定频率为60Hz，Yg连接，其它采用默认值。(2)三相变压器参数设置

额定频率为60Hz，一次侧电压13.8KV，二次侧电压220KV。其他采用默认值。(3)三相输电线参数设置

线路长100Km。(4)负荷参数设置额定容量为50MVA。(5)故障模块参数设置

短路故障是用三相故障元件来模拟的，故障时间段可通过Transition Times来设置，设置为0.01～0.05秒。其余的短路故障模型可以通过修改三相故障模块的参数设置来实现，将在以下仿真过程中进行设置：

三相故障模块

负荷LD 正常运行时发电机输出端电压波形

正常运行时发电机输出端电流波形

分析：电力系统未发生短路故障时，发电机端的电压和电流均成正弦变化，三相交流电源的三相电压和电流之间相位不同，而幅值的大小是相同的。

1、单相接地短路故障分析

将三相电路短路故障发生器中的“故障相选择”选择A 相故障,并选择故障相接地选项,故障时间为0.01～0.05秒;在万用表元件中选择A 相、B 相和C 相电流作为测量电气量, 激活仿真按钮。（此处以A相接地短路为例）A相接地短路故障点三相电流：

A相接地短路故障点三相电压：

分析：当A相发生接地短路时故障点A相电压降为零，、、非故障相即BC两相电压上升为线电压，其夹角为60°。故障切除后各相电压水平较原来升高，这是中性点电位升高导致的。

故障点各相电压：

分析: 当输电线路发生A 相接地短路时,B 相、C 相电压没有变化。在正常状态时，三相短路故障发生器处于断开状态,A相电压也不变,不为0.在0.01s 时,三相短路故障发生器闭合,此时A 相接地短路,其短路电压波形发生了剧烈的变化,电压降为0.在0.05s时,三相短路故障发生器打开,故障排除,此时故障点A 相电压迅速恢复。故障点各相电流：

分析：当输电线路发生A 相接地短路时,B 相、C 相电流没有变化,始终为0。在正常状态时，三相短路故障发生器处于断开状态,A相电流为0.在0.01s 时,三相短路故障发生器闭合,此时A 相接地短路,其短路电流波形发生了剧烈的变化,但大体上仍呈正弦规律变化.在0.05s时,三相短路故障发生器打开,故障排除,此时故障点A 相电流迅速变为0。

四、实验总结：

通过本次课程设计的实训,我对电力系统故障以及MATLAB软件有了更深的认识,另外对无穷大功率供电系统有了深刻的认识，加深了我对无穷大功率供电系统的印象和理解。但由于在校期间学习不扎实，以及实践经验的缺乏，在实训过程中有很多地方还需要好好阅读资料以及课本.但是经过这次实训,让自己的动手能力加强了,同时对课本上的知识有了进一步的了解。更好的了解专业方向。

三、同步发电机突然三相短路暂态过程的仿真方法

一、仿真系统简单介绍：

二、电力系统模型：

电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网,它包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路、动力系统、电力系统和电力网简单示意如图

三、电力系统仿真模型的建立与分析：

电力系统仿真主要是对短路类型中的三相短路、两相短路和单相接地短路的电流、机端电压波形进行分析。利用MATLAB软件中的电力系统模块库(PSB)，建各元件参数设置如下：

四、实验总结：

通过本次课程设计的实训,我对电力系统故障以及MATLAB软件有了更深的认识,另外对于同步发电机突然三相短路暂态过程有了一个直观的认识，对于如果解决此类实际问题做出来了一些总结。但由于在校期间学习不扎实，以及实践经验的缺乏，在实训过程中有很多地方还需要好好阅读资料以及课本.但是经过这次实训,让自己的动手能力加强了,同时对课本上的知识有了进一步的了解。更好的了解专业方向。

实验四

中性点经消弧线圈接地系统的仿真模型及计算

一、参数设置：

1、采样频率取50 kHz。

2、故障初相角分别取90°、45°、0°三种情况进行仿真。

3、接地点过渡电阻分别取5Ω、500Ω、5kΩ三种情况进行仿真。

4、设故障点分别位于每条线路的首端、中间和末端以及母线等不同位置。

5、采用ATP-EMTP 的压控开关作为电弧的数学模型，即当接地点电压达到最大值时，开关合上，表明电弧重燃，当接地点电流过零时，电弧熄灭，如此反复拉弧，作为实际电弧闪的一种理想化模型。

6、暂态零序电流的有效值和极性分别按公式(1)和式(2)进行计算，通过编制Matlab 应用程序调用ATP仿真[6,7]得到的数据进行处理，绘出零序电压、零序电流的波形。

二中性点不接地系统仿真结果分析：

由于篇幅所限，下面仅列出线路1 末端发生金属性接地（RF =0），比较线路1、2、4 的暂态零序电流与稳态零序电流的幅值和极性得到的仿真计算结果及波形。1）故障线路的暂态零序电流大于非故障线路，且与非故障线路暂态零序电流的方向相反，如表1所示，故障电路1 的暂态零序电流为33.23，大于非故障线路4 的暂态零序电流为6.68，二者的相位比较结果为–38405，前面的负号表示二者的极性相反。2）暂态检测法灵敏度高于稳态检测法。所示，故障线路1 的暂态零序电流为33.23，远远大于其稳态零序电流7.41。3）短路瞬间故障相的相位角对暂态零序电流的幅值有很大影响，但对稳态零序电流幅值影响甚小。

中性点经消弧线圈接地系统仿

真结果分析：

下面仅列出线路4 中段发生金属性接地（RF =0 Ω），比较线路2、3、4 的暂态零序电流与稳态零序电流的幅值和极性得到的仿真计算结果及波形。消弧线圈的电感采用过补偿5%计算。

1、仿真结果：

ψ=90°时零序电压、零序电流波形图

2.、结果分析

通过总结大量的仿真计算结果及仿真得到的波形可以得出如下结论：中性点经消弧线圈接地系统，在过补偿方式下，故障线路的稳态零序电流为由过补偿产生的过剩的电感电流，其方向与非故障线路相同，所以传统的稳态检测法不再有效，而消弧线圈对故障后的暂态零序电

流的幅值和相位均无影响。其它特性与中性点不接地系统相同。

四、实验总结：

通过本次课程设计的实训,我对电力系统故障以及MALLAB软件有了更深的认识,另外也让我对于中性点经消弧线圈接地系统有了更直观的了解和认识，对于消弧线圈的作用及中性点接地的有点有了了解。但由于在校期间学习不扎实，以及实践经验的缺乏，在实训过程中有很多地方还需要好好阅读资料以及课本.但是经过这次实训,让自己的动手能力加强了,同时对课本上的知识有了进一步的了解。更好的了解专业方向。

第二篇：电力系统分析实验报告

五邑大学

电力系统分析理论

实验报告

院系专业学号学生姓名指导教师

实验一

仿真软件的初步认识

一、实验目的：

通过使用PowerWorld电力系统仿真软件，掌握电力系统的结构组成，了解电力系统的主要参数，并且学会了建立一个简单的电力系统模型。学会单线图的快捷菜单、文件菜单、编辑菜单、插入菜单、格式菜单、窗口菜单、仿真控制等菜单的使用。

二、实验内容：

（一）熟悉PowerWorld电力系统仿真软件的基本操作

（二）用仿真器建立一个简单的电力系统模型：

1、画一条母线，一台发电机；

2、画一条带负荷的母线，添加负荷；

3、画一条输电线，放置断路器；

4、写上标题和母线、线路注释；

5、样程存盘；

6、对样程进行设定、求解；

7、加入一个新的地区。

三、电力系统模型：

按照实验指导书，利用PowerWorld软件进行建模，模型如下：

四、心得体会：

这一次试验是我第一次接触PWS这个软件，刚开始面对一个完全陌生的软件，我只能听着老师讲解，照着试验说明书，按试验要求，在完成试验的过程中一点一点地了解熟悉这个软件。在这个过程中也遇到了不少问题，比如输电线的画法、断路器的设置、仿真时出现错误的解决办法等等，在试验的最后，通过请教老师同学解决了这些问题，也对这个仿真软件有了一个初步的了解，为以后的学习打了基础。在以后的学习中，我要多点操作才能更好地熟悉这个软件。

实验二

电力系统潮流分析入门

一、实验目的

通过对具体样程的分析和计算，掌握电力系统潮流计算的方法；在此基础上对系统的运行方式、运行状态、运行参数进行分析；对偶发性故障进行简单的分析和处理。

二、实验内容

本次实验主要在运行模式下，对样程进行合理的设置并进行电力系统潮流分析。

选择主菜单的Case Information  Case Summary项，了解当前样程的概况。包括统计样程中全部的负荷、发电机、并联支路补偿以及损耗；松弛节点的总数。进入运行模式。从主菜单上选择Simulation Control，Start/Restart开始模拟运行。运行时会以动画方式显示潮流的大小和方向，要想对动画显示进行设定，先转换到编辑模式，在主菜单上选择Options，One-Line Display Options，然后在打开的对话框中选中Animated Flows Option选项卡，将Show Animated Flows复选框选中，这样运行时就会有动画显示。也可以在运行模式下，先暂停运行，然后右击要改变的模型的参数即可。

三、电力系统模型

四、心得体会

这次试验主要通过软件菜单栏的许多功能设置仿真模型图，通过试验，可以了解到参数设置对元件的影响，如何通过改变数据调整仿真结果。通过这次试验，我对这个仿真软件有了进一步的了解，也找到进一步学习的兴趣，为下一步的学习打下基础。

实验三

5母线电力系统分析

一、实验目的

学会进一步分析电力系统的仿真模型，用PowerWorld Simulator和原始的数据文件454_0.pwb、单线图文件454_0.pwd求解问题。了解不同情况下系统的功率流向、大小与损耗。

二、试验步骤

1、对于A实例电力系统，应用PowerWorld仿真软件确定把V3增加到1.00p.u母线3上并联电容器组MVAr额定的容量；

2、两个变压器的分接头以每步0.05p.u增加，从0.85p.u变化到1.15p.u；

3、在母线2和母线5之间安装一台新变压器，使新变压器与母线2和母线5之间原有的变压器并联；

4、在母线3和母线4之间架设一条附加线路，附加线路与原有的线路3--4相同；

5、在母线3上放置一电容器组，确定电容器组的大小。

三、电力系统模型

四、心得体会：

这次试验是用PWS软件和原始数据解决各种问题，通过这次试验，在进一步了解PWS的基础上，也让我对书本上的知识有了更加形象深刻的认识和理解，这对以后继续学习这个软件和电力系统分析这门课都有非常大的帮助。

第三篇：电力系统分析潮流实验报告

南昌大学实验报告

电力系统潮流计算实验学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□ 验证 □ 综合 ■ 设计 □ 创新实验日期：实验成绩：

一、实验目的：

本实验通过对电力系统潮流计算的计算机程序的编制与调试，获得对复杂电力系统进行潮流计算的计算机程序，使系统潮流计算能够由计算机自行完成，即根据已知的电力网的数学模型（节点导纳矩阵）及各节点参数，由计算程序运行完成该电力系统的潮流计算。通过实验教学加深学生对复杂电力系统潮流计算计算方法的理解，学会运用电力系统的数学模型，掌握潮流计算的过程及其特点，熟悉各种常用应用软件，熟悉硬件设备的使用方法，加强编制调试计算机程序的能力，提高工程计算的能力，学习如何将理论知识和实际工程问题结合起来。

二、实验内容：

编制调试电力系统潮流计算的计算机程序。程序要求根据已知的电力网的数学模型（节点导纳矩阵）及各节点参数，完成该电力系统的潮流计算，要求计算出节点电压、功率等参数。

1、在各种潮流计算的算法中选择一种，按照计算方法编制程序。

2、将事先编制好的电力系统潮流计算的计算程序原代码由自备移动存储设备导入计算机。

3、在相应的编程环境下对程序进行组织调试。

4、应用计算例题验证程序的计算效果。

三、实验程序：

function [e,f,p,q]=flow_out(g,b,kind,e,f)%计算潮流后efpq的终值 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)%计算当前ef与规定的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)%计算节点的雅克比矩阵 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)%计算pq节点的雅克比矩阵 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)%计算pv节点的雅克比矩阵 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

%数据输入

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、例题及运行结果

在上图所示的简单电力系统中，系统中节点1、2为PQ节点，节点3为PV节点，节点4为平衡节点，已给定 P1s+jQ1s=-0.30-j0.18 P2s+jQ2s=-0.55-j0.13 P3s=0.5 V3s=1.10 V4s=1.05∠0° 容许误差ε=10-5

节点导纳矩阵：

各节点电压：

节点

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

各节点功率：

节点

Q 1-0.300000-0.180000 2 –0.550000-0.130000

30.500000-0.551305

40.367883

0.264698 结果：

五、思考讨论题

1.潮流计算有几种方法？简述各种算法的优缺点。

答：高斯迭代法（高斯塞德尔法），牛顿拉夫逊法以及P-Q分解法。高斯迭代法是直接迭代，对初值要求比较低，程序简单，内存小，但收敛性差，速度慢，多用于配电网或辐射式网络中；牛顿拉夫逊法是将非线性方程线性化之后再迭代的，对初值要求比较高，收敛性好，速度快，迭代次数少，运行时间短，被广泛使用；P-Q分解法是在极坐标牛顿法的基础上进行三个简化所得，有功、无功分开迭代，迭代次数比牛顿多一倍但运算量小，整体速度更快，运行时间更短，多用于110KV以上的高压电网中

2.在潮流计算中，电力网络的节点分几类？各类节点的已知量和待求量是什么？

答: PQ节点：P、Q为已知量，V、为待求量；PV节点：给定P、V，求Q、；平衡节点：给定V、，求P、Q。

3.潮流计算中的雅可比矩阵在每次迭代时是一样的吗？为什么？

答:不一样,因为每次迭代的电压、有功、无功都是与前一次不同的新值，所以每次迭代过程中，雅可比矩阵都是变化的。

六、实验心得

这次实验是通过matlab编写出一个潮流计算的程序。我这用了牛顿法直角坐标系来编写程序的。通过编写这次程序可以更深一步的理解潮流计算的步骤，也明白了在潮流计算中要注意的一些细节。

第四篇：电力系统分析

1、我国采用的额定频率为50Hz，正常运电压VG（2）适当选择变压器的变比（3）的情况，它主要用来安排发电设备的检修行时允许的偏移为±0.2~±0.5Hz；用户供电电压对于35KV及以上电压级的允许偏移±5%，10KV及以下允许偏移±7%。

2、设某一网络共有n个节点，PQ节点m个，平衡节点1个，在潮流计算中用直角坐标牛顿-拉夫逊法时，其修正方程的雅可比矩阵的阶数为2（n-1），用极坐标牛顿-拉夫逊法时，其修正方程的雅可比矩阵的阶数为n-1+m，变量中电压的幅值数为m个。

3、电力系统发出的有功功率不足时偏低，系统无功功率不足时偏低。

4、静态稳定性的判据是△Pe/△δ＞0；暂态稳定性是以电力系统受到扰动后功角随时间变化的特性作为暂态稳定的判据。

5、电力系统的备用容量有哪些？哪些属于热备用？

答：备用容量按其作用可分为负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用，按其存在形式可分为热备用和冷备用。负荷备用属于热备用。

6、电力系统地调压措施有哪些？答：（1）调节励磁电流以改变发电机端

改变线路的参数（4）改变无功功率的分布

7、电力系统的二次调频是指什么？如何才能做到频率的无差调节？

答：变化负荷引起的频率变动仅靠调速器的作用往往不能将频率偏移限制在容许的范围之内，这时必须有调频器参与频率调整，这种调整通常称为频率的二次调整。由调速器自动调整负荷变化引起的频率偏移，不能做到无差调节，必须进行二次调整才能实现无差调节。

8、当系统出现有功功率和无功功率同时不足时，简述调频与调压进行的先后顺序及其原因。

答：当系统由于有功功率不足和无功功率不足因为频率和电压都偏低时，应该首先解决有功功率平衡的问题，因为频率的提高能减少无功功率的缺额，这对于调整电压是有利的。如果首先去提高电压，就会扩大有功的缺额，导致频率更加下降，因而无助于改善系统的运行条件。

9、日负荷曲线对电力系统的运行非常重要，它是安排日发电计划和确定系统运行方式的重要依据。年最大负荷曲线描述一年内每月（每日）最大有功功率负荷变化

计划，同时也为制订发电机组或发电厂的扩建或新建计划提供依据。

10、降低网损的技术措施：（1）提高用户的功率因数，减少线路输送的无功功率（2）改善网络中的功率分布（3）合理地确定电力网的运行电压水平（4）组织变压器的经济运行（5）对原有电网进行技术改造.11、对电力系统运行的基本要求是：（1）保证安全可靠的供电（2）要有合乎要求的电能质量（3）要有良好的经济性（4）尽可能减小对生态环境的有害影响

12、在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。

13、计算到高压侧的变压器参数：RT、XT、GT、BT、kT

第五篇：电力系统分析计算机算法PSDBPA潮流计算实验报告

电力系统分析的计算机算法

实验报告

学生姓名课程电力系统分析的计算机算法学号

专业电气工程及其自动化指导教师邱晓燕

二Ο一四年六月二日

实验一

潮流计算

一、实验目的

1．了解并掌握电力系统计算机算法的相关原理。

2．了解和掌握PSD-BPA电力系统分析程序稳态分析方法（即潮流计算）。3．了解并掌握PSD-BPA电力系统分析程序单线图和地理接线图的使用。

二、实验背景

随着科学技术的飞速发展，电力系统也在不断地发展，电网通过互联变得越来越复杂，同时也使系统稳定问题越来越突出。无论是电力系统规划、设计还是运行，对其安全稳定进行分析都是极其重要的。

PSD-BPA软件包主要由潮流和暂稳程序构成，具有计算规模大、计算速度快、数值稳定性好、功能强等特点，已在我国电力系统规划、调度、生产运行及科研部门得到了广泛应用。

本实验课程基于PSD-BPA平台，结合《电力系统分析计算机算法》课程，旨在引导学生将理论知识和实际工程相结合，掌握电力系统稳态、暂态分析的原理、分析步骤以及结论分析。清晰认知电力系统分析的意义。

三、原理和说明

1.程序算法

PSD-BPA电力系统分析程序稳态分析主要是潮流计算，软件中潮流程序的计算方法有P_Q分解法，牛顿_拉夫逊法，改进的牛顿－拉夫逊算法。采用什么算法以及迭代的最大步数可以由用户指定。

注：采用P-Q分解法和牛顿－拉夫逊法相结合，以提高潮流计算的收敛性能，程序通常先采用P-Q分解法进行初始迭代，然后再转入牛顿－拉夫逊法求解潮流。

2.程序主要功能

可进行交流系统潮流计算，也可进行包括双端和多端直流系统的交直流混合潮流计算。除了潮流计算功能外，该软件还具有自动电压控制、联络线功率控制、系统事故分析（N-1开断模拟）、网络等值、灵敏度分析、节点P－V、Q－V和P－Q曲线、确定系统极限输送水平、负荷静特性模型、灵活多样的分析报告、详细的检错功能等功能。

3.输入、输出相关文件 *.dat

潮流计算数据文件

*.bse

潮流计算二进制结果文件（可用于潮流计算的输入或稳定计算）*.pfo

潮流计算结果文件

*.map 供单线图格式潮流图及地理接线图格式潮流图程序使用的二进制结果文件

*.pff，*.pfd 中间文件（正常计算结束后将自动删除。不正常时，将留在硬盘上，可随时删除）

pwrflo.dis 储存一个潮流作业计算时屏幕显示的信息。pfcard.def 定义潮流程序卡片格式文件，用户可更改及调整该文件。该文件安装时放在与潮流程序相同的目录中。打开TextEdit应用程序时先读入该文件。4.程序常用控制语句

常用的控制语句主要包括：

(1)指定潮流文件开始的一级控制语句“(POWERFLOW, CASEID=方式名, PROJECT=工程名)”

(2)指定计算方法和最大迭代次数的控制语句“/SOL_ITER, DECOUPLED=PQ法次数, NEWTON=牛拉法次数”；

(3)指定计算结果输出的控制语句“/P_OUTPUT_LIST, „”；(4)指定计算结果输出顺序的控制语句“/RPT_SORT= „”；

(5)指定计算结果分析列表的控制语句“/P_ANALYSIS, LEVEL= ？”；(6)指定潮流结果二进制文件名的控制语句“/NEW_BASE, FILE = 文件名”；

(7)指定潮流图和地理接线图使用的结果文件控制语句“/PF_MAP，FILE=文件名”；

(8)指定网络数据的控制语句“/NETWORK_DATA”；(9)指定潮流数据文件结束的控制语句“(END)”； 5.计算结果介绍（PFO文件）

潮流计算结果文件内容主要分下述几个方面： 1）程序控制语句列表。

2）输入、输出文件及输出的内容列表。

3）错误信息。如为致命性错误，则中断计算。4）误差控制参数列表。5）迭代过程。6）计算结果输出：

详细计算结果列表：按节点、与该节点相联接支路顺序，并根据用户的要求（通过控制语句控制）可按照字母、分区或区域排序输出潮流计算结果。

分析报告列表：并根据用户的要求（通过控制语句控制），输出各种潮流分析报告。

7）错误信息统计。6.算例

IEEE 9节点例题：

图1 IEEE9节点系统接线图

节点参数、线路参数及变压器参数分别见表1～表3。

表1 IEEE 9节点算例节点参数

表2 IEEE 9节点算例线路参数

表3 IEEE 9节点算例变压器参数

注：表1-表3中功率基准值为100MVA；电阻、电感值为标幺值。对应于上述系统及数据的潮流计算数据（IEEE90.DAT）见例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

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---------

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、实验过程及结果

（一）IEEE9节点算例： 1.系统接线图：

2.在BPA软件建立模型，并进行计算，结果如下： 1）系统数据 2）计算过程迭代信息及详细的输出列表：

小结

3.406

-60.2

0.000

28.2

0.000

0.0

3.406

-32.0

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

总结

3.406

-60.2

0.000

28.2

0.000

0.0

3.406

-32.0 * 并联无功补偿数据列表

/----------电容器（Mvar）-----------/

/-----------电抗器（Mvar）-------------/

区域/分区

最大容量

使用容量

备用

未安排容量

最大容量

使用容量

备用

未安排容量

73.4

0.0

-------

总结

73.4

0.0

TRANSMISSION LINES CONTAINING COMPENSATION

OWN ZONE BUS1

BASE1 ZONE BUS2

BASE2

ID PERCENT

CASE CONTAINS NO TRANSMISSION LINES WITH SERIES COMPENSATION

* 节点相关数据列表

节点

电压

/--------发电--------/ /---负荷----/

/-----无功补偿-----/ 类型拥有者分区

电压/角度

MVAR 功率因数

MVAR

使用的存在的未安排

PU/度

发电机1

16.5

105.4

23.1 0.98

0.0

1.000/

0.0

发电机2

18.0

180.0

40.6 0.98

17.0

8.0

0.0

1.000/

5.4

发电机3

13.8

85.0

13.8 0.99

0.0

1.000/

1.6

母线1

230.0

239.3

0.0

21.6

0.0

1.040/-3.5

母线2

230.0

238.3

0.0

35.0

10.0

0.0

1.036/-0.6

母线3

230.0

240.3

0.0

1.045/-1.3

母线A

230.0

232.6

0.0

125.0

70.0

20.5

0.0

1.011/-6.0

母线B

230.0

234.1

0.0

90.0

40.0

10.4

0.0

1.018/-5.7

母线C

230.0

235.6

0.0

100.0

55.0

21.0

0.0

1.024/-3.1

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

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

整个系统

370.4

77.6

367.0

183.0

73.4

0.0

电容器总和

73.4

0.0

电抗器总和

0.0

0.0 * 旋转备用数据列表

------------有功功率-----------

------------------------无功功率-----------------------

区域/分区

最大值

实际出力

备用

最大值

最小值

已发无功

吸收无功

备用

(MW)

(MVAR)

370.4

0.0

2997.0

0.0

77.6

0.0

2919.4

-------

------

-------

------

-------

总结

370.4

0.0

2997.0

0.0

77.6

0.0

2919.4

说明：

1.有功旋转备用不包含所有同步电动机的功率（如抽水蓄能电机）。

有功出力为负值的发电机（包括电动机）作为负荷处理，不统计在内。

当最大出力值小于实际出力时，统计时最大出力值用实际出力值代替。

2.无功旋转备用不包含同步调相机的无功功率。

无功旋转备用只统计有功出力大于0并且基准电压小于30kV的发电机。

* 潮流计算迭代过程和平衡节点相关信息数据

计算结果收敛。牛顿-拉夫逊法迭代次数为 5次。

各区域平衡机出力数据列表

区域

平衡机

电压

额定有功

有功出力

无功出力

有功负荷

无功负荷

所属分区

SYSTEM

发电机1 16.5

1.000

0.00

105.41

23.11

0.00

* 没有遇到错误信息 23:03:48 3）单线图：

（二）课本习题：E2-5 1.网络接线图：

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-----------------节点数据-----BS

母线4

999

1.050

母线1

0.32 0.20

母线2

0.56 0.16

母线3

0.5 999

1.10

.L-----------------支路数据-----L

母线1

母线2

0.11 0.40

0.015

母线2

母线4

0.08 0.40

0.014

母线4

母线1

0.12 0.51

0.019

.T--------------变压器数据，包括普通变压器、移相器、带调节的变压器等。

母线1

母线3

0.07 0.35

(END)

3.计算结果

4.系统单线图

五、总结及思考题

实验中遇到的问题及解决方法：

路径错误——————重设各个参数路径卡片无法识别—————将参数规范化

本次实验使我初步掌握了PSD-BPA软件在电力系统潮流计算中的使用方法，收获良多，为今后的工作打下了基础。获益匪浅。

电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种基本计算。它的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。

潮流计算的方法有最基本的手算迭代方法，而利用电子计算机进行潮流计算从20世纪50年代中期就已经开始。此后，潮流计算曾采用了各种不同的方法，这些方法的发展主要是围绕着对潮流计算的一些基本要求进行的。从数学上说，潮流计算是求解一组由潮流方程描述的非线性代数方程组。牛顿-拉夫逊方法是解非线性代数方程组的一种基本方法，在潮流计算中也得到应用。PSD-BPA仿真软件中潮流计算模型建模的注意事项?

成都理工大学电力系统分析实验报告

第一篇：成都理工大学电力系统分析实验报告

第二篇：电力系统分析实验报告

第三篇：电力系统分析潮流实验报告

第四篇：电力系统分析

第五篇：电力系统分析计算机算法PSDBPA潮流计算实验报告

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