《输电线路保护》课程设计报告
题目：基于PowerWorld/Simulator(13.0版)
闭式电力网（树杈型）仿真设计
所在学院 电气工程学院 专业班级 输电线路工程2班 学生姓名 学生学号 同组队员 指导教师 刘耀丹 提交日期 年 12月 20 日
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电气工程学院输电线路保护课程设计评阅表
学生姓名 学生学号
同组队员 专业班级 输电线路工程2班 题目名称 基于PowerWorld/Simulator(13.0版)闭式电力网（树杈型）仿真设计
一、学生自我总结
通过这次课程设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。我觉得作为电气工程及其自动化（输电线路工程方向）专业的学生，这次课程设计是很有意义的。更重要的是如何把自己平时所学的东西应用到实际中。虽然自己对于这门课懂的并不多，很多基础的东西都还没有很好的掌握，觉得很难，也没有很有效的办法通过自身去理解，但是靠着这次课程设计的学习，并在老师的精心帮助和讲解下，渐渐对这门课逐渐产生了很大的兴趣，自己开始主动学习并逐步从基础慢慢开始弄懂它。 所以说，我认为课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察的过程。 学生签名： 年 月 日 二、指导教师评定
评分项目 权 重 单项成绩 平时成绩 50 报告（答辩） 50 综合成绩 教师评语： 教师签名： 年 月 日 华南理工大学广州学院电气工程学院输电线路保护课程设计报告
目 录
一、 设计背景 ............................................... 1 二、 设计要求 ............................................... 1 三、 设计指标及参数 ................................... 1 四、设计内容 ................................................. 4 五、总结 ....................................................... 13 六、主要参考文献 ....................................... 13
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一、设计背景
Power World程序是一个大型的电力系统可视化规划、分析与运行控制程序，其设计界面友好，并有高度的交互性。该程序能够进行专业性的大型工程实践分析，并且由于其良好的交互性和可视化功能，它还可以用于向非专业人员生动逼真地解释电力系统运行的基本原理和操作过程。它能够有效地计算高达10，0000个节点的电力系统，因此当它作为一个独立的潮流分析包时，实用性非常强大。
Power World程序有2种操作模式：编辑模式和运行模式。编辑模式用来创建新模型或修改己存在的工程；而运行模式则用来模拟演示实际系统。通过点击程序栏的编辑 MODE（编辑模式）和RUN MODE（运行模式）按钮，可在两者之间随意切换。 下面从基本功能和高级功能两部分说明PowerWorld V13.0版的使用方法。 1、再次学习、巩固发电机、变压器、输电线路、负荷的功能和特点。 2、学习PowerWorld/Simulator(13.0版)软件的使用。
3、锻炼了自己主动思考和动手能力以及团队合作。
二、设计要求
1、设计一个小型开式或闭式电力网。（2-6台发电机、2-6回输电线路） 2、发电机、变压器、输电线路参数可以改变。 3、验证供电网络的可靠性、节点功率平衡。
4、进行潮流计算、短路计算仿真；进行数据分析。
5、进行发电机、主变压器、输电线路、厂用变压器、断路器、隔离开关、CT、PT等电气设备选型（根据个人能力进行选择）。特别是继电保护装置的设计，试画出设计简图、原理分析。
三、设计指标及参数
基础资料：
该系统接线图为树杈型，三个电压等级，由四个发电机提供发电，系统的基准功率为100MVA，系统频率为50Hz。
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系统参数见下表1至表6。
表1 母线数据
编号 1 8 2 9 3 5 10 4 6 11 12 7 13 14 15 基准电压 （kV） 110 110 110 110 10 10 10 0.38 0.38 0.38 0.38 0.38 0.38 0.38 0.38 PL (MW) / / / / / / / 0.8 0.8 0.8 0.8 0.3 0.3 0.3 0.3 QL (MVAR) / / / / / / / 0.4 0.4 0.4 0.4 0.1 0.1 0.1 0.1
表2 主变压器数据 首节点 编号 2 2 2 2 9 9 9 9 3 3 3 5 5 基准电压 额定电压 （kV） 110 110 110 110 110 110 110 110 10 10 10 10 10 （kV） 110 110 110 110 110 110 110 110 10 10 10 10 10 末节点 编号 3 3 5 5 5 5 10 10 4 4 7 14 6 基准电压 额定电压 （kV） 10 10 10 10 10 10 10 10 0.38 0.38 0.38 0.38 0.38 （kV） 10 10 10 10 10 10 10 10 0.38 0.38 0.38 0.38 0.38 R（p.u） X（p.u） 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1864 0.1864 0.1864 0.1864 0.1864 0.1864 0.1864 0.1864 0.1242 0.1242 0.1242 0.1242 0.1242 PG (MW) 112.3 114.0 / / / / / / / / / / / / / QG (MVAR) 13.3 13.6 / / / / / / / / V （p.u） 1.00 1.00 / / / / / / / / (rad) 0.0 / / / / / / / / / 2
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5 5 5 5 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 6 11 11 13 15 12 12 0.38 0.38 0.38 0.38 0.38 0.38 0.38
表3 输电线数据
首节点编号
1 8
表5 主变压器参数
设备名称 型号 容量（kVA） 接线组别 额定电压 （kV） 额定电流 （A） 油面温升 （℃） 无风吹容量（kVA） 空载电流 （％） 阻高中中抗 低高低 冷却方式 制造厂家 1#主变 SFPS7－ 80000/110 80000/40000 /80000 YN，yn0，d11 121/38.5/10.5 382/600/4400 55 0.42 18.1 10.4 6.37 OFAF 广州电力设备厂 2#主变 SFS7－ 80000/110 80000/40000 /80000 YN，yn0，d11 121/38.5/10.5 382/600/4400 55 53333 0.37 18.2 10.5 6.1 ONAN/ONAF 广州电力设备厂 3#主变 SFS8－ 80000/110 80000/40000 /80000 YN，yn0，d11 121/38.5/10.5 382/600/4400 55 53600/26800/ 53600 0.33 18 10.1 6.4 ONAN/ONAF 衡阳变压器厂 4#主变 SF8－ 80000/110 80000 YN，d11 121/10.5 382/4400 55 53600 0.28 10.58 ONAN/ONAF 衡阳变压器厂 0#主变 SF9－ 35000/110(H) 35000 YN，d11 121/10.5 167/1925 55 23000 0.23 10.36 ONAN/ONAF 广州电力设备厂 0.38 0.38 0.38 0.38 0.38 0.38 0.38 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1242 0.1242 0.1242 0.1242 0.1242 0.1242 0.1242 末节点编号
2 9
R（p.u） 0.015 0.015
X（p.u） 0.16155 0.16155
B/2（p.u） 0.0180 0.0180
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表6 厂用变压器参数 设备名称 型号 容量（kVA） 接线组别 额定电压（kV） 额定电流（A） 油面温升（℃） 无风吹容量（kVA） 空载电流（%） 阻抗（%） 冷却方式 制造厂家 1#高厂变 SF7－16000/10 16000 Y，y0 10.5/6.3 879.8/1466.3 55 10600 0.33 10.3 ONAN /ONAF 广州电 力设备厂 2#高厂变 SF7－ 10000/10 10000 Y，y0 10.5/6.3 549.9/916.5 55 6667 0.44 7.9 ONAN /ONAF 广州电 力设备厂 3#高厂变 SF7－ 10000/10.5 10000 Y，y0 10.5/6.3 550/916.5 55 8 ONAF 衡阳 变压器厂 4#高厂变 SF7－ 16000/10.5 16000 Y，y0 10.5/6.3 880/1466 55 0.44 9.94 ONAF 衡阳 变压器厂 0#高厂变 SFZ7－ 16000/35 16000 Y，d11 35/6.3 264/1466 55 10600 0.38 9.46 ANAN /ONAF 广州电 力设备厂 00#厂变 SC1－ 630/10.5 630 Y，yn0 10.5/0.4 34.6/909.3 5.97 ANAN /AFAF 广州特种 变压器厂
四、设计内容
图4-1 正常运行
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图4-2 发电机1跳闸
图4-2 发电机8跳闸
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图4-3 主变2跳闸
图4-3 主变10跳闸
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图4-4 不加无功补偿器
图4-5 负荷3跳闸
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图4-5 负荷5跳闸
图4-5 负荷10跳闸
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图4-5 负荷11跳闸
图4-5 负荷14跳闸
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图4-6 潮流分布图
图4-7 短路计算（节点1发生三相短路）图短路电流标幺值3.497
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表4-1 短路计算结果（节点1发生三相短路）短路电流标幺值3.497 Fault Data - Buses 相电压 相电压 相电压 编相角 A 名称 A B C 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 110kv母线BUS1 110kv母线BUS2 10kv母线BUS3 380v母线BUS4 10kv母线BUS5 380v母线BUS6 380v 110kv母线BUS8 110kv母线BUS9 10kv母线BUS10 380v母线BUS11 380v母线BUS12 380v 14 15 0 0.18536 0.18617 0.18612 0.29138 0.2913 0.18614 0.5941 0.39698 0.39872 0.2913 0.39862 0.29134 0.29136 0.39869 0 0.18536 0.18617 0.18612 0.29138 0.2913 0.18614 0.5941 0.39698 0.39872 0.2913 0.39862 0.29134 0.29136 0.39869 0 0.18536 0.18617 0.18612 0.29138 0.2913 0.18614 0.5941 0.39698 0.39872 0.2913 0.39862 0.29134 0.29136 0.39869 0 0.57 -2.51 -2.53 4.47 4.44 -2.53 18.27 10.91 7.89 4.44 7.87 4.44 4.46 7.88 相角 B 0 -119.43 -122.51 -122.53 -115.53 -115.56 -122.53 -101.73 -109.09 -112.11 -115.56 -112.13 -115.56 -115.54 -112.12 相角 C 0 120.57 117.49 117.47 124.47 124.44 117.47 138.27 130.91 127.89 124.44 127.87 124.44 124.46 127.88
图4-7 短路计算（节点1发生三相短路）图短路电流标幺值3.207
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表4-2 短路计算结果（节点1发生单相短路）短路电流标幺值3.207 Fault Data - Buses 编名称 号 1 110kv母线BUS1 2 110kv母线BUS2 3 10kv母线BUS3 4 380v母线BUS4 5 10kv母线BUS5 6 380v母线BUS6 7 380v 8 110kv母线BUS8 9 110kv母线BUS9 10 10kv母线BUS10 11 380v母线BUS11 12 380v母线BUS12 13 380v 14 14 15 15 相电压 相电压 A B 0 0.22933 0.24026 0.24023 0.32001 0.31993 0.24027 0.63082 0.39754 0.40456 0.31993 0.40444 0.31998 0.32 0.40453 1.15581 1.13489 1.14857 1.14844 1.1529 1.15274 1.14852 1.09859 1.14473 1.15685 1.15274 1.15667 1.15284 1.15287 1.15681 相电压 C 0.94681 0.85884 0.84677 0.84646 0.8515 0.85116 0.84656 0.91217 0.86655 0.8575 0.85116 0.85717 0.8513 0.8514 0.8574 相角 A 0 -17.91 -24.01 -24.07 -14.76 -14.82 -24.06 10.66 -4.25 -8.96 -14.82 -9.01 -14.8 -14.78 -8.98 相角 B -120.79 -127.86 -130.27 -130.29 -130.66 -130.69 -130.29 -117.21 -128.39 -130.87 -130.69 -130.89 -130.68 -130.67 -130.88 相角 C 128.68 116.71 113.78 113.76 114.27 114.25 113.76 124.13 117.84 114.96 114.25 114.94 114.25 114.26 114.95
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五、总结
终于做完了这次继电保护的课程设计，可谓是做的呕心沥血啊。经过这次课程设
计，让我感触颇深是除了要求自己要有扎实的理论知识和很强的实践操作能力外，更为重要的是还需要自己要有不错的自学能力。刚开始接触这个课程设计时，可以说是根本不知道如何下手，但经过自己对powerworld这个软件的学习和操作外，慢慢的我明白了这个软件是怎么回事了，并开始着手画起来了系统接线图。经过自己的摸索，终于把树杈型闭式电力网给画好了。但是随之而来的是更多更复杂的问题。各元件的参数得如何设置才好，如何将其设置在规定范围内又能在使系统正常且最经济的运行。要处理好这个相互关联的大问题。确实是非常难的。在经过请教老师和与同学们之间的探讨以及自己查看一下相关书籍知识。我明白了原来发电机，变压器，线路，负载等都是有一定的参数设置规律的。我根据查找来的信息重新设置了参数并经过多次调试后使整个电力网系统能达到平衡。 在这个过程中，我尝试过了很多遍的去调整各个参数，也很多次的去修改已经画好的电力系统网络。
通过这次课程设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。我觉得作为电气工程及其自动化（输电线路工程方向）专业的学生，这次课程设计是很有意义的。更重要的是如何把自己平时所学的东西应用到实际中。虽然自己对于这门课懂的并不多，很多基础的东西都还没有很好的掌握，觉得很难，也没有很有效的办法通过自身去理解，但是靠着这次课程设计的学习，并在老师的精心帮助和讲解下，渐渐对这门课逐渐产生了很大的兴趣，自己开始主动学习并逐步从基础慢慢开始弄懂它。
所以说，我认为课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察的过程。
六、主要参考文献
[1]易跃春. 风力发电现状发展前景以及市场分析[J]. 国际电力，2004，(10)：54-59 [2]迟永宁. 大型风电场接入电网的稳定性问题研究[D]. 北京：中国电力科学研究院，2006
[3]Global wind energy council (GWEC). Global wind 2006 report. Brussels，Belgium：2007 [4]欧洲风能协会/国际绿色和平，中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会/绿色和平，中国.风力12：关于2020年风电达到世界电力总量的12%的蓝图[M]. 北京：中国环境出版社，2004
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