POLITECHNIKA RZESZOWSKA

Wydział Elektrotechniki i Informatyki

Przesył energii elektrycznej

Badanie rozpływu mocy w liniach wysokiego napięcia dwustronnie zasilanych.

Kopczyk Władysław - część 1

Kępa Robert - część 2

3 ENDI

1.Sieć z jednym generatorem-rozpływ mocy (układ zamknięty):

1.1 Schemat sieci z jednym generatorem z włączonymi wszystkimi liniami

A) Rzeczywiste napięcie oraz spadki napięcia każdej z szyn:

Bus 1
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

Bus 2
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

Bus 3
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

B) Punkt spływu (oznaczono na rysunku), znajduje się w BUS 2.

C) Rozpływ prądów w układzie zaznaczono strzałkami koloru zielonego (obok strzałek podano wartości prądów).

D)Rozpływ mocy czynnej (P) i biernej (Q) zaznaczono strzałkami koloru białego.

E) Obliczenie sprawności przesyłu mocy:

$n = \frac{\text{moc\ \ czynna\ pobrana\ }}{\text{moc\ czynna\ generowana}}$

$n = \frac{220\ MW}{227\ MW} = 0,96$

F) Raport dla układu zamkniętego:

Area 1 - Home

Number of Buses 2

Total Load 220,0 MW 90,0 MVAR

Total Generation 0,0 MW 0,0 MVAR

Losses 6,5 MW 18,5 MVAR

Actual Tie Line Flow -226,5 MW To Area 2

Unserved Load 0,0 MW

Interchange Error -2,26

Tie Lines for Area 1 - Home

Area Bus Other Area Bus ID MW Leave MVR Leave MWLoss MVRLoss Meter

3 2 1 1 -132,0 -64,7 3,2 10,8 1

2 2 1 1 -94,5 -43,8 3,3 7,6 1

Bus Information for Area 1 - Home

Number Name Area kV Level LoadMW LoadMVR GenMW GenMVR Volt Angle Shunt

2 2 1 345 90 50 0 0 0,94 -3,2 0

3 3 1 345 130 40 0 0 0,95 -3,4 0

Load Information for Area 1 - Home

Bus ID Area Zone MW MVR

2 1 1 1 90 50

3 1 1 1 130 40

Generator Information for Area 1 - Home

Bus ID Area Zone MW MVR

Switched Shunt Information for Area 1 - Home

Bus Reg. Area Zone MVR

Transmission Line Information for Area 1 - Home

From To ID MVA % Loaded Loss-MW Loss-MVR Amps Tap

1 2 1 104,2 29,8 3,26 7,60 174,4

1 3 1 147,0 49,0 3,24 10,80 245,9

2 3 1 13,8 7,7 0,03 0,11 24,5

Area 2 - 2

Number of Buses 1

Total Load 0,0 MW 0,0 MVAR

Total Generation 226,5 MW 108,5 MVAR

Losses 0,0 MW 0,0 MVAR

Actual Tie Line Flow 226,5 MW To Area 1

Unserved Load 0,0 MW

Interchange Error 2,26

Tie Lines for Area 2 - 2

Area Bus Other Area Bus ID MW Leave MVR Leave MWLoss MVRLoss Meter

1 1 3 1 132,0 64,7 3,2 10,8 1

1 1 2 1 94,5 43,8 3,3 7,6 1

Bus Information for Area 2 - 2

Number Name Area kV Level LoadMW LoadMVR GenMW GenMVR Volt Angle Shunt

1 1 2 345 0 0 226 108 1,00 0,0 0

Load Information for Area 2 - 2

Bus ID Area Zone MW MVR

Generator Information for Area 2 - 2

Bus ID Area Zone MW MVR

1 1 2 1 226 108

Switched Shunt Information for Area 2 - 2

Bus Reg. Area Zone MVR

Transmission Line Information for Area 2 - 2

From To ID MVA % Loaded Loss-MW Loss-MVR Amps Tap

1 2 1 104,2 29,8 3,26 7,60 174,4

1 3 1 147,0 49,0 3,24 10,80 245,9

1.2 Schemat sieci z jednym generatorem z wyłączoną linią Bus1,Bus2.

A) Rzeczywiste napięcie oraz spadki napięcia każdej z szyn:

Bus 1
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

Bus 2
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

Bus 3
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

B) Punkt spływu (oznaczono na rysunku), znajduje się w BUS 2.

C) Rozpływ prądów w układzie zaznaczono strzałkami koloru zielonego (obok strzałek podano wartości prądów).

D)Rozpływ mocy czynnej (P) i biernej (Q) zaznaczono strzałkami koloru białego.

E) Obliczenie sprawności przesyłu mocy:

$n = \frac{\text{moc\ \ czynna\ pobrana\ }}{\text{moc\ czynna\ generowana}}$

$n = \frac{220\ MW}{233\ MW} = 0,94$

1.3 Schemat sieci z jednym generatorem z wyłączoną linią Bus2,Bus3.

A) Rzeczywiste napięcie oraz spadki napięcia każdej z szyn:

Bus 1
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

Bus 2
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

Bus 3
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

B) Punkt spływu (oznaczono na rysunku), znajduje się w BUS 2.

C) Rozpływ prądów w układzie zaznaczono strzałkami koloru zielonego (obok strzałek podano wartości prądów).

D)Rozpływ mocy czynnej (P) i biernej (Q) zaznaczono strzałkami koloru białego.

E) Obliczenie sprawności przesyłu mocy:

$n = \frac{\text{moc\ \ czynna\ pobrana\ }}{\text{moc\ czynna\ generowana}}$

$n = \frac{220\ MW}{227\ MW} = 0,96$

1.4 Schemat sieci z jednym generatorem z wyłączoną linią Bus1,Bus3.

A) Rzeczywiste napięcie oraz spadki napięcia każdej z szyn:

Bus 1
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

Bus 2
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

Bus 3
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

B) Punkt spływu (oznaczono na rysunku), znajduje się w BUS 3.

C) Rozpływ prądów w układzie zaznaczono strzałkami koloru zielonego (obok strzałek podano wartości prądów).

D)Rozpływ mocy czynnej (P) i biernej (Q) zaznaczono strzałkami koloru białego.

E) Obliczenie sprawności przesyłu mocy:

$n = \frac{\text{moc\ \ czynna\ pobrana\ }}{\text{moc\ czynna\ generowana}}$

$n = \frac{220\ MW}{253\ MW} = 0,86$

F) Raport dla układu otwartego najbardziej niekorzystnego:

Area 1 - Home

Number of Buses 2

Total Load 220,0 MW 90,0 MVAR

Total Generation 0,0 MW 0,0 MVAR

Losses 32,8 MW 81,4 MVAR

Actual Tie Line Flow -252,8 MW To Area 2

Unserved Load 0,0 MW

Interchange Error -2,53

Tie Lines for Area 1 - Home

Area Bus Other Area Bus ID MW Leave MVR Leave MWLoss MVRLoss Meter

3 2 1 1 0,0 0,0 0,0 0,0 1

2 2 1 1 -252,8 -171,4 28,0 65,3 1

Bus Information for Area 1 - Home

Number Name Area kV Level LoadMW LoadMVR GenMW GenMVR Volt Angle Shunt

2 2 1 345 90 50 0 0 0,81 -8,9 0

3 3 1 345 130 40 0 0 0,76 -14,4 0

Load Information for Area 1 - Home

Bus ID Area Zone MW MVR

2 1 1 1 90 50

3 1 1 1 130 40

Generator Information for Area 1 - Home

Bus ID Area Zone MW MVR

Switched Shunt Information for Area 1 - Home

Bus Reg. Area Zone MVR

Transmission Line Information for Area 1 - Home

From To ID MVA % Loaded Loss-MW Loss-MVR Amps Tap

1 2 1 305,4 87,3 27,99 65,31 511,1

1 3 1 0,0 0,0 0,00 0,00 0,0

2 3 1 146,0 81,1 4,83 16,10 300,3

Area 2 - 2

Number of Buses 1

Total Load 0,0 MW 0,0 MVAR

Total Generation 252,8 MW 171,4 MVAR

Losses 0,0 MW 0,0 MVAR

Actual Tie Line Flow 252,8 MW To Area 1

Unserved Load 0,0 MW

Interchange Error 2,53

Tie Lines for Area 2 - 2

Area Bus Other Area Bus ID MW Leave MVR Leave MWLoss MVRLoss Meter

1 1 3 1 0,0 0,0 0,0 0,0 1

1 1 2 1 252,8 171,4 28,0 65,3 1

Bus Information for Area 2 - 2

Number Name Area kV Level LoadMW LoadMVR GenMW GenMVR Volt Angle Shunt

1 1 2 345 0 0 253 171 1,00 0,0 0

Load Information for Area 2 - 2

Bus ID Area Zone MW MVR

Generator Information for Area 2 - 2

Bus ID Area Zone MW MVR

1 1 2 1 253 171

Switched Shunt Information for Area 2 - 2

Bus Reg. Area Zone MVR

Transmission Line Information for Area 2 - 2

From To ID MVA % Loaded Loss-MW Loss-MVR Amps Tap

1 2 1 305,4 87,3 27,99 65,31 511,1

1 3 1 0,0 0,0 0,00 0,00 0,0

Powyższy układ jest najbardziej niekorzystny spadki napięć na szynach 2 i 3 wynoszą odpowiednio 65,55 kV oraz 82,8 kV.

2. Obliczanie rozpływu mocy dla sieci z jednym generatorem.

2.1 Schemat sieci z jednym generatorem z włączonymi wszystkimi liniami

A) Rzeczywiste napięcie oraz spadki napięcia każdej z szyn:

Bus 1
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

Bus 2
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

Bus 3
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

B) Punkt spływu (oznaczono na rysunku), znajduje się w BUS 3.

C) Rozpływ prądów w układzie zaznaczono strzałkami koloru zielonego (obok strzałek podano wartości prądów).

D)Rozpływ mocy czynnej (P) i biernej (Q) zaznaczono strzałkami koloru białego.

E) Obliczenie sprawności przesyłu mocy:

$n = \frac{\text{moc\ \ czynna\ pobrana\ }}{\text{moc\ czynna\ generowana}}$

$n = \frac{220\ MW}{223\ MW} = 0,98$

F) Raport dla układu zamkniętego:

Area 1 - Home

Number of Buses 2

Total Load 220,0 MW 90,0 MVAR

Total Generation 60,0 MW 109,3 MVAR

Losses 3,1 MW 9,3 MVAR

Actual Tie Line Flow -163,1 MW To Area 2

Unserved Load 0,0 MW

Interchange Error -1,63

Tie Lines for Area 1 - Home

Area Bus Other Area Bus ID MW Leave MVR Leave MWLoss MVRLoss Meter

3 2 1 1 -107,4 -12,3 1,8 5,8 1

2 2 1 1 -55,7 22,4 1,1 2,5 1

Bus Information for Area 1 - Home

Number Name Area kV Level LoadMW LoadMVR GenMW GenMVR Volt Angle Shunt

2 2 1 345 90 50 60 109 1,00 -2,6 0

3 3 1 345 130 40 0 0 0,98 -3,0 0

Load Information for Area 1 - Home

Bus ID Area Zone MW MVR

2 1 1 1 90 50

3 1 1 1 130 40

Generator Information for Area 1 - Home

Bus ID Area Zone MW MVR

2 1 1 1 60 109

Switched Shunt Information for Area 1 - Home

Bus Reg. Area Zone MVR

Transmission Line Information for Area 1 - Home

From To ID MVA % Loaded Loss-MW Loss-MVR Amps Tap

1 2 1 60,0 17,1 1,08 2,52 100,4

1 3 1 108,1 36,0 1,75 5,84 180,9

2 3 1 42,3 22,3 0,27 0,90 70,8

Area 2 - 2

Number of Buses 1

Total Load 0,0 MW 0,0 MVAR

Total Generation 163,1 MW -10,1 MVAR

Losses 0,0 MW 0,0 MVAR

Actual Tie Line Flow 163,1 MW To Area 1

Unserved Load 0,0 MW

Interchange Error 1,63

Tie Lines for Area 2 - 2

Area Bus Other Area Bus ID MW Leave MVR Leave MWLoss MVRLoss Meter

1 1 3 1 107,4 12,3 1,8 5,8 1

1 1 2 1 55,7 -22,4 1,1 2,5 1

Bus Information for Area 2 - 2

Number Name Area kV Level LoadMW LoadMVR GenMW GenMVR Volt Angle Shunt

1 1 2 345 0 0 163 -10 1,00 0,0 0

Load Information for Area 2 - 2

Bus ID Area Zone MW MVR

Generator Information for Area 2 - 2

Bus ID Area Zone MW MVR

1 1 2 1 163 -10

Switched Shunt Information for Area 2 - 2

Bus Reg. Area Zone MVR

Transmission Line Information for Area 2 - 2

From To ID MVA % Loaded Loss-MW Loss-MVR Amps Tap

1 2 1 60,0 17,1 1,08 2,52 100,4

1 3 1 108,1 36,0 1,75 5,84 180,9

2.2 Schemat sieci z jednym generatorem z wyłączoną linią Bus1,Bus2

A) Rzeczywiste napięcie oraz spadki napięcia każdej z szyn:

Bus 1
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

Bus 2
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

Bus 3
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

B) Punkt spływu (oznaczono na rysunku), znajduje się w BUS 3.

C) Rozpływ prądów w układzie zaznaczono strzałkami koloru zielonego (obok strzałek podano wartości prądów).

D)Rozpływ mocy czynnej (P) i biernej (Q) zaznaczono strzałkami koloru białego.

E) Obliczenie sprawności przesyłu mocy:

$n = \frac{\text{moc\ \ czynna\ pobrana\ }}{\text{moc\ czynna\ generowana}}$

$n = \frac{220\ MW}{225\ MW} = 0,97$

2.3 Schemat sieci z jednym generatorem z wyłączoną linią Bus1,Bus3

A) Rzeczywiste napięcie oraz spadki napięcia każdej z szyn:

Bus 1
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

Bus 2
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

Bus 3
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

B) Punkt spływu (oznaczono na rysunku), znajduje się w BUS 3.

C) Rozpływ prądów w układzie zaznaczono strzałkami koloru zielonego (obok strzałek podano wartości prądów).

D)Rozpływ mocy czynnej (P) i biernej (Q) zaznaczono strzałkami koloru białego.

E) Obliczenie sprawności przesyłu mocy:

$n = \frac{\text{moc\ \ czynna\ pobrana\ }}{\text{moc\ czynna\ generowana}}$

$n = \frac{220\ MW}{233\ MW} = 0,94$

F) Raport dla układu otwartego z 2 generatorami najbardziej niekorzystnego:

Area 1 - Home

Number of Buses 2

Total Load 220,0 MW 90,0 MVAR

Total Generation 60,0 MW 183,9 MVAR

Losses 13,1 MW 33,6 MVAR

Actual Tie Line Flow -173,1 MW To Area 2

Unserved Load 0,0 MW

Interchange Error -1,73

Tie Lines for Area 1 - Home

Area Bus Other Area Bus ID MW Leave MVR Leave MWLoss MVRLoss Meter

3 2 1 1 0,0 0,0 0,0 0,0 1

2 2 1 1 -173,1 60,3 10,1 23,5 1

Bus Information for Area 1 - Home

Number Name Area kV Level LoadMW LoadMVR GenMW GenMVR Volt Angle Shunt

2 2 1 345 90 50 60 184 1,00 -8,0 0

3 3 1 345 130 40 0 0 0,96 -11,5 0

Load Information for Area 1 - Home

Bus ID Area Zone MW MVR

2 1 1 1 90 50

3 1 1 1 130 40

Generator Information for Area 1 - Home

Bus ID Area Zone MW MVR

2 1 1 1 60 184

Switched Shunt Information for Area 1 - Home

Bus Reg. Area Zone MVR

Transmission Line Information for Area 1 - Home

From To ID MVA % Loaded Loss-MW Loss-MVR Amps Tap

1 2 1 183,3 52,4 10,08 23,52 306,8

1 3 1 0,0 0,0 0,00 0,00 0,0

2 3 1 142,2 74,8 3,03 10,10 237,9

Area 2 - 2

Number of Buses 1

Total Load 0,0 MW 0,0 MVAR

Total Generation 173,1 MW -60,3 MVAR

Losses 0,0 MW 0,0 MVAR

Actual Tie Line Flow 173,1 MW To Area 1

Unserved Load 0,0 MW

Interchange Error 1,73

Tie Lines for Area 2 - 2

Area Bus Other Area Bus ID MW Leave MVR Leave MWLoss MVRLoss Meter

1 1 3 1 0,0 0,0 0,0 0,0 1

1 1 2 1 173,1 -60,3 10,1 23,5 1

Bus Information for Area 2 - 2

Number Name Area kV Level LoadMW LoadMVR GenMW GenMVR Volt Angle Shunt

1 1 2 345 0 0 173 -60 1,00 0,0 0

Load Information for Area 2 - 2

Bus ID Area Zone MW MVR

Generator Information for Area 2 - 2

Bus ID Area Zone MW MVR

1 1 2 1 173 -60

Switched Shunt Information for Area 2 - 2

Bus Reg. Area Zone MVR

Transmission Line Information for Area 2 - 2

From To ID MVA % Loaded Loss-MW Loss-MVR Amps Tap

1 2 1 183,3 52,4 10,08 23,52 306,8

1 3 1 0,0 0,0 0,00 0,00 0,0

2.4 Schemat sieci z jednym generatorem z wyłączoną linią Bus2,Bus3

A) Rzeczywiste napięcie oraz spadki napięcia każdej z szyn:

Bus 1
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

Bus 2
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

Bus 3
Rzeczywiste napięcie
Rzeczywisty spadek napięcia

B) Punkt spływu (oznaczono na rysunku), znajduje się w BUS 3.

C) Rozpływ prądów w układzie zaznaczono strzałkami koloru zielonego (obok strzałek podano wartości prądów).

D)Rozpływ mocy czynnej (P) i biernej (Q) zaznaczono strzałkami koloru białego.

E) Obliczenie sprawności przesyłu mocy:

$n = \frac{\text{moc\ \ czynna\ pobrana\ }}{\text{moc\ czynna\ generowana}}$

$n = \frac{220\ MW}{223\ MW} = 0,98$

3. Porównanie układów zamkniętych z otwartymi:

Układy zamknięte w sieciach elektroenergetycznych cechują się znacznie większą niezawodnością niż sieci zamknięte, oraz mniejszymi spadkami napięć na szynach zbiorczych a co za tym idzie zmniejszeniem strat mocy czynnej, dzięki temu takie sieci maja większą sprawność przesyłu mocy, Przepływ prądu jest dużo swobodniejszy pozwala to zmniejszyć obciążenie linii energetycznej.

4. Wnioski:

Przeprowadzone zajęcia laboratoryjne miały na celu porównanie dwóch układów linii energetycznej. Pierwszej pracującej na jednym generatorze i drugiej dwustronnie zasilanej, napięcie bazowe w obu sieciach wyniosło 345 kV, sieci zbudowane są z trzech szyn zbiorczych i trzech linii przesyłowych. Dla każdego układu zbadaliśmy stany pracy przy wyłączeniu jednej z linii. Obliczając rzeczywiste spadki napięć na szynach zbiorczych doszliśmy do wniosku ze najmniej korzystne układ dla linii pracującej z jednym generatorem to układ 1.4 gdzie spadki na szynach wyniosły 65,55 kV oraz 82,8 kV. Dla układu zasilanym dwustronnie najbardziej nie korzystne układy to układ 2.3 i 2.4 gdzie rzeczywisty spadek napięcia wyniósł 13,8 kV. Powyższe porównanie pokazuje nam znacznie mniejsze straty napięcia w układzie zasilanym z dwóch generatorów. Moc czynna pobierana przez odbiorców jest w obu układach identyczna i wynosi 220 MW. Podobna sytuacja tyczy się sprawności przesyłu mocy, układ zasilany z jednego generatora charakteryzuje się znacznie mniejszymi sprawnościami ( średnio n = 93 ) niż układ dwustronnie zasilany (n = 96).