基于pscad潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要 I</p><p>　　1 潮流計(jì)算簡(jiǎn)介 1</p><p>　　1.1 潮流計(jì)算簡(jiǎn)介

2、 1</p><p>　　2課題內(nèi)容目的及要求 2</p><p>　　2.1課程設(shè)計(jì)的目的 2</p><p>　　2.2課程設(shè)計(jì)的要求

3、 2</p><p>　　2.3課題及相關(guān)技術(shù)參數(shù) 2</p><p>　　3 PSCAD軟件介紹及應(yīng)用 3</p><p>　　3.1 PSCAD簡(jiǎn)介及說(shuō)明

4、 3</p><p>　　3.2 PSCAD設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn) 3</p><p>　　4系統(tǒng)調(diào)試與仿真 4</p><p>　　4.1仿真調(diào)試

5、 4</p><p>　　總結(jié) 8</p><p>　　參考文獻(xiàn) 9</p><p><b>　　摘

6、 要</b></p><p>　　電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，使高效，無(wú)污染，使用方便，易于控制的電能得到廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展，開(kāi)創(chuàng)了電力時(shí)代，發(fā)生了第二次技術(shù)革命。潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)最基本最常用的計(jì)算。根據(jù)系統(tǒng)給定的運(yùn)行條件，網(wǎng)絡(luò)接線及元件參數(shù)，通過(guò)潮流計(jì)算可以確定各母線的電壓幅值和相角，各元件流過(guò)的功率，整個(gè)系統(tǒng)的功率損耗。潮流計(jì)算是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)發(fā)供電的必要手段和重要工作環(huán)節(jié)。因此，

7、潮流計(jì)算在電力系統(tǒng)的規(guī)劃計(jì)算，生產(chǎn)運(yùn)行，調(diào)度管理及科學(xué)計(jì)算中都有著廣泛的應(yīng)用。對(duì)于正在規(guī)劃的電力系統(tǒng)，通過(guò)潮流計(jì)算，可以為選擇電網(wǎng)供電方案和電氣設(shè)備提供依據(jù)。潮流計(jì)算還可以為繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置定整計(jì)算、電力系統(tǒng)故障計(jì)算和穩(wěn)定計(jì)算等提供原始數(shù)據(jù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；潮流計(jì)算；PSCAD軟件</p><p><b>　　1 潮流計(jì)算簡(jiǎn)介</b><

8、/p><p>　　1.1 潮流計(jì)算簡(jiǎn)介</p><p>　　潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析中的一種最基本的計(jì)算，指在給定電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、元件參?shù)和發(fā)電、負(fù)荷參量條件下，計(jì)算有功功率、無(wú)功功率及電壓在電力網(wǎng)中的分布。潮流計(jì)算是根據(jù)給定的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和發(fā)電機(jī)、負(fù)荷等元件的運(yùn)行條件，確定電力系統(tǒng)各部分穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的計(jì)算。通常給定的運(yùn)行條件有系統(tǒng)中各電源和負(fù)荷點(diǎn)的功率、樞紐點(diǎn)電壓、平衡點(diǎn)的電壓和相位角

9、。待求的運(yùn)行狀態(tài)參量包括電網(wǎng)各母線節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和相角，以及各支路的功率分布、網(wǎng)絡(luò)的功率損耗等。</p><p>　　在電力系統(tǒng)運(yùn)行和規(guī)劃中，都需要研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行情況，確定電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。給定電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和決定電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況的邊界條件，確定電力系統(tǒng)運(yùn)行的方法之一是朝流計(jì)算。</p><p>　　從數(shù)學(xué)上說(shuō)：朝流計(jì)算是要求解一組有潮流方程描述的非線性方程組。電力系

10、統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析中最重要最基本的計(jì)算，是電力運(yùn)行、規(guī)劃以及安全性、可靠性分析和優(yōu)化的基礎(chǔ)，也是各種電磁暫態(tài)和機(jī)電暫態(tài)分析的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)最基本的計(jì)算，也是最重要的計(jì)算。所謂潮流計(jì)算，就是已知電網(wǎng)的接線方式與參數(shù)及運(yùn)行條件，計(jì)算電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行各母線電壓、個(gè)支路電流與功率及網(wǎng)損。對(duì)于正在運(yùn)行的電力系統(tǒng)，通過(guò)潮流計(jì)算可以判斷電網(wǎng)母線電壓、支路電流和功率是否越限，如果有越限，就應(yīng)采取措施，調(diào)整運(yùn)行方式。對(duì)于正

11、在規(guī)劃的電力系統(tǒng)，通過(guò)潮流計(jì)算，可以為選擇電網(wǎng)供電方案和電氣設(shè)備提供依據(jù)。</p><p>　　潮流計(jì)算還可以為繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置定整計(jì)算、電力系統(tǒng)故障計(jì)算和穩(wěn)定計(jì)算等提供原始數(shù)據(jù)。此外，在進(jìn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，要利用潮流計(jì)算的結(jié)果作為其計(jì)算的基礎(chǔ)；一些故障分析以及優(yōu)化計(jì)算也需要有相應(yīng)的潮流計(jì)算作配合；潮流計(jì)算往往成為上述計(jì)算程序的一個(gè)重要組成部分。以上這些，主要是在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)及運(yùn)行方式安排中的應(yīng)用

12、，屬于離線計(jì)算范疇。隨著現(xiàn)代化的調(diào)度中心的建立，為了對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)安全監(jiān)控，需要根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)所提供的信息。</p><p>　　2課題內(nèi)容目的及要求</p><p>　　2.1課程設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　(1)掌握電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的基本原理。</p><p>　　(2)掌握并能熟練運(yùn)用PSCAD/MATLAB 仿真軟件</

13、p><p>　　(3)采用PSCAD/MATLAB 軟件，做出系統(tǒng)接線圖的潮流計(jì)算仿真結(jié)果。</p><p>　　2.2課程設(shè)計(jì)的要求</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)主要是為了掌握電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的基本原理和熟練運(yùn)用PSCAD仿真軟件。課程設(shè)計(jì)的具體要求如下：</p><p>　　(1)熟悉PSCAD/MATLAB 軟件</p>

14、<p>　　(2)編寫(xiě)潮流計(jì)算流程圖</p><p>　　(3)建立系統(tǒng)接線圖的仿真過(guò)程</p><p><b>　　(4)得出仿真結(jié)果</b></p><p>　　2.3課題及相關(guān)技術(shù)參數(shù)</p><p>　　在圖2.1所示的簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)中，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)1為PV節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)2為平衡節(jié)點(diǎn)，其余為PQ節(jié)點(diǎn)，已給定網(wǎng)絡(luò)歌

15、元件參數(shù)的標(biāo)幺值如圖。輸電線路電壓等級(jí)為220KV，收斂系數(shù)ε=0.00001。計(jì)算各個(gè)母線上的潮流分布。</p><p>　　所有數(shù)據(jù)均為標(biāo)幺值，系統(tǒng)基準(zhǔn)值SYSBASE:100KV</p><p>　　圖2.1簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)</p><p>　　3 PSCAD軟件介紹及應(yīng)用</p><p>　　3.1 PSCAD簡(jiǎn)介及說(shuō)明</p>

16、;<p>　　PSCAD是一種有效的用戶圖形界面,能夠顯著地提高電力系統(tǒng)電磁瞬時(shí)模擬研究的效率。利用PSCAD 家族的軟件工具,使得電力系統(tǒng)工程師能夠充分利用現(xiàn)代微機(jī)工作站的資源, 更為有效地使用馬尼托巴高壓直流研究中心的EMTDC瞬時(shí)模擬軟件。該族軟件還可作為該中心的實(shí)時(shí)數(shù)字模擬器（RTDS)的用戶界面。</p><p>　　PSCAD 由下述軟件模塊構(gòu)成:檔管理系統(tǒng)、建模(DRAFT)模塊 、架

17、空線(T-LINE)和電纜(CABLE)模塊、運(yùn)行(RUN TIME)模塊 、單曲線繪圖(UNIPLOT)和多曲線繪圖(MULTIPLOT)模塊。</p><p>　　PSCAD/EMTDC在時(shí)間域描述和求解完整的電力系統(tǒng)及其控制的微分方程(包括電磁和機(jī)電兩個(gè)系統(tǒng))。這一類的模擬工具不同于潮流和暫態(tài)視定的模擬工具。后者是用穩(wěn)態(tài)解去描述電路(即電磁過(guò)程)。但是在解電機(jī)的機(jī)械動(dòng)態(tài)(即轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)微分方程。PSCAD/E

18、MTDC的結(jié)果是作為時(shí)間的即時(shí)值被求解。但通過(guò)內(nèi)置的轉(zhuǎn)換器和測(cè)量功能(象實(shí)有效值表計(jì)或者快速育里葉變換頻譜分析等)。這些結(jié)果能被轉(zhuǎn)換為矢量的幅值和相角。</p><p>　　實(shí)際系統(tǒng)的測(cè)量能夠通過(guò)很多途徑來(lái)完成。由于潮流和穩(wěn)定的程序是通過(guò)穩(wěn)定方程來(lái)代表它們只能基頻段幅值和相位。因此PSCAD的模擬結(jié)果能夠產(chǎn)生電力系統(tǒng)所有頻率的相應(yīng)限制僅在于用戶自己選擇的時(shí)間步長(zhǎng)。這種時(shí)間步長(zhǎng)可以在毫秒到秒之間變化。 </p

19、><p>　　3.2 PSCAD設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　基于以上簡(jiǎn)單說(shuō)明我們可以了解到PSCAD是電力專業(yè)十分有用的仿真軟件。我們組的課題系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)較多，傳統(tǒng)的手工計(jì)算顯然不切實(shí)際。于是要尋找一種簡(jiǎn)單科學(xué)的計(jì)算方法來(lái)替代傳統(tǒng)的手工計(jì)算，從而提高計(jì)算效率。因此利用PSCAD仿真運(yùn)行出結(jié)果就成了本次課程設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。利用PSCAD對(duì)IEEE14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行的仿真可以快速準(zhǔn)確得出各母線

20、上的潮流分布及系統(tǒng)的其他運(yùn)行狀態(tài)輸出顯示快速、明了。</p><p><b>　　4系統(tǒng)調(diào)試與仿真</b></p><p><b>　　4.1仿真調(diào)試</b></p><p><b>　　圖4.1仿真圖</b></p><p>　　輸出顯示如圖4.2所示，點(diǎn)擊最右邊放大圖標(biāo)可以

21、查看各節(jié)點(diǎn)參數(shù)分布情況。</p><p>　　圖4.2輸出端顯示圖</p><p>　　點(diǎn)擊最左邊任意正弦圖標(biāo)，對(duì)應(yīng)顯示相關(guān)輸出，下面幾張圖分別為母線上2、4的有功功率分布（圖4.3和圖4.6），無(wú)功功率分布（圖4.4和4.7），電壓分布（圖4.5和圖4.6）。</p><p>　　圖4.3 母線上2上有功功率分布</p><p>　　圖4.

22、4母線上2上無(wú)功功率分布</p><p>　　圖4.5母線上2上電壓分布</p><p>　　圖4.6母線上4有功功率分布</p><p>　　圖 4.7母線上4上無(wú)功功率分布</p><p>　　圖4.8母線上4上電壓分布</p><p>　　從上面幾張圖中可以看出有功和無(wú)功開(kāi)始有些波動(dòng)，最后趨于穩(wěn)定，波形近似一條直

23、線。</p><p>　　在仿真過(guò)程開(kāi)始，我們遇到了一些問(wèn)題，比如編譯時(shí)提示有錯(cuò)誤，我們通過(guò)錯(cuò)誤提示找到問(wèn)題所在，將信號(hào)標(biāo)簽和圖對(duì)應(yīng)好，同過(guò)更改信號(hào)標(biāo)簽，最后實(shí)現(xiàn)了仿真。而且我們?cè)诜抡孢^(guò)程中也應(yīng)該注意元件要選用給定的參數(shù)。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　在本次潮流計(jì)算的設(shè)計(jì)中，我收獲很大，這次的學(xué)習(xí)讓我更

24、好的掌握了潮流計(jì)算的相關(guān)原理及計(jì)算步驟。通過(guò)本次的課題，我深深感受到了從前學(xué)習(xí)的知識(shí)還相當(dāng)淺顯，課堂上我們學(xué)習(xí)的潮流計(jì)算只是非常簡(jiǎn)單的原理和公式。由于我們是初次接觸到課程設(shè)計(jì)要使用的專業(yè)軟件PSCAD，而且這個(gè)軟件的相關(guān)教程基本都是英文的，所以仿真對(duì)于我們來(lái)說(shuō)還是很有難度的。因此為了完成此次課程設(shè)計(jì)，我把教材相關(guān)章節(jié)又看了幾遍，在圖書(shū)館和網(wǎng)上查閱了相關(guān)文獻(xiàn)資料，并和我們組的同學(xué)進(jìn)行了討論。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我們看到了實(shí)踐與理論的差距，更

25、讓我們體會(huì)到了理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在潮流計(jì)算技巧的掌握方面都能向前邁了一大步。最后感謝老師對(duì)我們的辛勤指導(dǎo)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]西安交通大學(xué)等.電力系統(tǒng)計(jì)算[M].北京：水利電力出版社，1993.12 </p><p>

26、;　　[2]陳 衍.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析[M].北京：水利電力出版社，2004.1 </p><p>　　[3]李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析[M].北京： 水利電力出版社，2002.5 </p><p>　　[4]何仰贊 溫增銀.電力系統(tǒng)分析[M]. 華中科技大學(xué)出版社2010.3</p><p>　　[5]于永源 楊綺雯. 電力系統(tǒng)分析（第二版）[M]. 北京：中國(guó)電力出