PSE Cw3

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA
WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

Instytut Energoelektryki

Soroko Jacek

Rok studiów V

Studia dzienne

Semestr IX

Rok Akademicki 2010/2011

LABORATORIUM PRACY SYSTEMÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH

Data wykonania ćwiczenia

21.10.2010

Numer ćwiczenia:

3

Temat:

Regulacja napięć i rozpływów mocy biernej w wielonapięciowych SEE

Data oddania ćwiczenia:

.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z regulacją napięć i gospodarką mocą bierną w wielonapięciowym systemie elektroenergetycznym poprzez regulację przekładni transformatorów, zmianę napięcia generatorów, kompensację mocy biernej.

Opis ćwiczenia

Wykorzystując program komputerowy rm.m, należy obliczyć nastepujące warianty rozpływów mocy:

Nastepnie obliczyć warianty rozpływów mocy podanych w p.3, notując poziomy napięć w węzłach oraz straty mocy czynnej w rozważanym systemie oraz cenić w każdym wariancie, czy odchylenia napięć w węzłach sieci znajdują się w dopuszczalnych przedziałach +5%/-10%. Na koniec przedstawić wnioski.

Dane do obliczeń

Tab.1. Dane transformatorów w jednostkach względnych

T1,T2 T3,T4 T5,T6 T7,T8 T9
Rpu 0,0071 0,0074 0,0181 0,0057 0,0252
Xpu 0,2413 0,2349 0,6069 0,2574 0,4027
Gpu 0,0002 0,0007 0,0001 0,0002 0,0001
Bpu 0,0023 0,0056 0,0009 0,0008 0,0014

Tab.2. Dane linii w jednostkach względnych

L1,L2 L3,L4 L5,L6 L7,L8 L9,L10 L11,L12
Rpu 0,1802 0,3769 0,1554 0,2529 0,1099 0,1182
Xpu 0,7207 0,7537 0,6215 0,5058 0,4397 0,4727
Gpu 0,0528 0,0552 0,0455 0,0370 0,0322 0,0346

function [wezly,linie,transf,Sbase]=cw2dat

Sbase = 100; % moc bazowa w MVA

wezly={

%nazwanr typ Un_kV Um k_st Pd Qd Pg Qg Psh Qsh Pgmin Pgmax Qgmin Qgmax

% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

'wezel 1' [1 110.00 1.000 0.0 0.100 0.060 0.000 0.0000 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 0.0];

'wezel 2' [1 110.00 1.000 0.0 0.400 0.300 0.000 0.0000 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 0.0];

'wezel 3' [1 110.00 1.000 0.0 0.400 0.300 0.000 0.0000 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 0.0];

'wezel 4' [1 110.00 1.000 0.0 0.000 0.300 0.000 0.0000 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 0.0];

'wezel 5' [1 110.00 1.000 0.0 0.000 0.000 0.000 0.0000 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 0.0];

'wezel 6' [1 30.00 1.000 0.0 0.200 0.100 0.000 0.0000 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 0.0];

'wezel 9' [1 10.00 1.000 0.0 0.100 0.060 0.000 0.0000 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 0.0];

'wezel 10' [2 10.00 1.000 0.0 0.000 0.000 0.300 0.0000 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 0.0];

'wezel 11' [2 10.00 1.000 0.0 0.000 0.000 0.300 0.0000 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 0.0];

'wezel 12' [2 10.00 1.000 0.0 0.000 0.000 0.300 0.0000 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 0.0];

'wezel 13' [2 10.00 1.000 0.0 0.000 0.000 0.300 0.0000 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 0.0];

'wezel 14' [3 220.00 1.100 0.0 0.000 0.000 0.000 0.0000 0.000 0.000 0.0 0.0 0.0 0.0];

};

linie={

% STATUS galezi: status=1 - zalaczona, status=0 - wylaczona

% nazwawp nazwawk R X G B Imax st

% 1 2 3 4 5 6 7 8

'linia 1' 'wezel 1' 'wezel 2' [0.01802 0.72070 0.00 0.05280 4000 1];

'linia 2' 'wezel 1' 'wezel 2' [0.01802 0.72070 0.00 0.05280 4000 1];

'linia 3' 'wezel 2' 'wezel 3' [0.37690 0.75370 0.00 0.00552 4000 1];

'linia 4' 'wezel 2' 'wezel 3' [0.37690 0.75370 0.00 0.00552 4000 1];

'linia 5' 'wezel 3' 'wezel 5' [0.15540 0.62150 0.00 0.04550 4000 1];

'linia 6' 'wezel 3' 'wezel 5' [0.15540 0.62150 0.00 0.04550 4000 1];

'linia 7' 'wezel 5' 'wezel 4' [0.25290 0.50580 0.00 0.03700 4000 1];

'linia 8' 'wezel 5' 'wezel 4' [0.25290 0.50580 0.00 0.03700 4000 1];

'linia 9' 'wezel 3' 'wezel 4' [0.10990 0.43970 0.00 0.03220 4000 1];

'linia 10' 'wezel 3' 'wezel 4' [0.10990 0.43970 0.00 0.03220 4000 1];

'linia 11' 'wezel 4' 'wezel 1' [0.11820 0.47270 0.00 0.03460 4000 1];

'linia 12' 'wezel 4' 'wezel 1' [0.11820 0.47270 0.00 0.03460 4000 1];

};

transf={

% STATUS galezi: status=1 - zalaczona, status=0 - wylaczona

% nazwawp nazwawk R X G B Imax tm k_st tmin tmax dtr st

% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

'transf 1' 'wezel 2' 'wezel 10' [0.00710 0.24130 0.00020 -0.00230 5000 0.9957 0.0 0.8364 1.1550 0.013 1];

'transf 2' 'wezel 2' 'wezel 11' [0.00710 0.24130 0.00020 -0.00230 5000 0.9957 0.0 0.8364 1.1550 0.013 1];

'transf 3' 'wezel 3' 'wezel 12' [0.00740 0.23490 0.00070 -0.00560 5000 0.9669 0.0 0.8122 1.1216 0.013 1];

'transf 4' 'wezel 3' 'wezel 13' [0.00740 0.23490 0.00070 -0.00560 5000 0.9669 0.0 0.8122 1.1216 0.013 1];

'transf 5' 'wezel 5' 'wezel 6' [0.01810 0.60690 0.00010 -0.00090 5000 1.0455 0.0 0.8778 1.2127 0.014 1];

'transf 6' 'wezel 5' 'wezel 6' [0.01810 0.60690 0.00010 -0.00090 5000 1.0455 0.0 0.8778 1.2127 0.014 1];

'transf 7' 'wezel 14' 'wezel 4' [0.00570 0.25740 0.00020 -0.00080 5000 0.9583 0.0 0.0 0.0 0.0 1];

'transf 8' 'wezel 14' 'wezel 4' [0.00570 0.25740 0.00020 -0.00080 5000 0.9583 0.0 0.0 0.0 0.0 1];

'transf 9' 'wezel 1' 'wezel 9' [0.02520 0.40270 0.00010 -0.00140 3000 0.9504 0.0 0.7984 1.1025 0.013 1];

};

Wyniki obliczeń

Bus Voltages and Powers obtained from Load Flow Solution

===============================================================================================

BUS VOLTAGE GENERATION LOAD const LOAD shunt

Nr Name type U_pu angle U_kV Pg(MW) Qg(MVAR) Pd(MW) Qd(MVAR Psh(MW) Qsh(MVAR)

===============================================================================================

1 wezel 1 1 0.9865 -0.2 108.5 0.00 -0.00 10.00 6.00 0.00 0.00

2 wezel 2 1 0.9682 3.3 106.5 0.00 0.00 40.00 30.00 0.00 0.00

3 wezel 3 1 0.9669 2.2 106.4 0.00 -0.00 40.00 30.00 0.00 0.00

4 wezel 4 1 1.0131 -0.0 111.4 0.00 0.00 0.00 30.00 0.00 0.00

5 wezel 5 1 0.9759 -0.4 107.4 0.00 -0.00 - - - -

6 wezel 6 1 0.8949 -4.5 26.8 0.00 0.00 20.00 10.00 0.00 0.00

7 wezel 9 1 1.0106 -2.3 10.1 0.00 0.00 10.00 6.00 0.00 0.00

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

Total: 121.63 94.74 120.00 112.00 0.00 0.00

===========================================================================================================

straty I^2*Z str.(Up^2+Uk^2)Ysh

dP(MW) dQ(Mvar) dPsh(MW) dQsh(Mvar)

===========================================================================================================

Razem LINIE 1.367 5.947 0.000 -42.094

Razem TRANSF 0.539 19.400 0.258 2.092

Razem STRATY 1.906 25.346 0.258 -40.002

Bus Voltages and Powers obtained from Load Flow Solution

===============================================================================================

BUS VOLTAGE GENERATION LOAD const LOAD shunt

Nr Name type U_pu angle U_kV Pg(MW) Qg(MVAR) Pd(MW) Qd(MVAR Psh(MW) Qsh(MVAR)

===============================================================================================

1 wezel 1 1 0.8889 0.2 97.8 0.00 0.00 10.00 6.00 0.00 0.00

2 wezel 2 1 0.8345 4.9 91.8 0.00 0.00 40.00 30.00 0.00 0.00

3 wezel 3 1 0.8411 3.4 92.5 0.00 0.00 40.00 30.00 0.00 0.00

4 wezel 4 1 0.9450 -0.1 104.0 0.00 0.00 0.00 30.00 0.00 0.00

5 wezel 5 1 0.8774 -0.0 96.5 0.00 0.00 - - - -

6 wezel 6 1 0.9614 -3.6 28.8 0.00 0.00 20.00 10.00 0.00 0.00

7 wezel 9 1 1.0856 -1.7 10.9 0.00 0.00 10.00 6.00 0.00 0.00

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

Total: 123.94 122.92 120.00 112.00 0.00 0.00

===========================================================================================================

straty I^2*Z str.(Up^2+Uk^2)Ysh

dP(MW) dQ(Mvar) dPsh(MW) dQsh(Mvar)

===========================================================================================================

Razem LINIE 2.925 12.137 0.000 -32.475

Razem TRANSF 0.755 29.147 0.256 2.110

Razem STRATY 3.680 41.284 0.256 -30.365

Bus Voltages and Powers obtained from Load Flow Solution

===============================================================================================

BUS VOLTAGE GENERATION LOAD const LOAD shunt

Nr Name type U_pu angle U_kV Pg(MW) Qg(MVAR) Pd(MW) Qd(MVAR Psh(MW) Qsh(MVAR)

===============================================================================================

1 wezel 1 1 1.0575 -0.5 116.3 0.00 0.00 10.00 6.00 0.00 0.00

2 wezel 2 1 1.0632 2.3 117.0 0.00 0.00 40.00 30.00 0.00 0.00

3 wezel 3 1 1.0645 1.2 117.1 0.00 0.00 40.00 30.00 0.00 0.00

4 wezel 4 1 1.0647 -0.0 117.1 0.00 0.00 0.00 30.00 0.00 0.00

5 wezel 5 1 1.0511 -0.8 115.6 0.00 0.00 - - - -

6 wezel 6 1 0.8342 -5.5 25.0 0.00 0.00 20.00 10.00 0.00 0.00

7 wezel 9 1 0.9315 -3.0 9.3 0.00 0.00 10.00 6.00 0.00 0.00

8 wezel 10 2 1.0000 6.5 10.0 30.00 14.18 - - - -

9 wezel 11 2 1.0000 6.5 10.0 30.00 14.18 - - - -

10 wezel 12 2 1.0000 5.4 10.0 30.00 14.12 - - - -

11 wezel 13 2 1.0000 5.4 10.0 30.00 14.12 - - - -

12 wezel 14 3 1.0500 0.0 231.0 1.00 26.44 - - - -

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

Total: 121.00 83.03 120.00 112.00 0.00 0.00

===========================================================================================================

straty I^2*Z str.(Up^2+Uk^2)Ysh

dP(MW) dQ(Mvar) dPsh(MW) dQsh(Mvar)

===========================================================================================================

Razem LINIE 0.317 1.756 0.000 -46.678

Razem TRANSF 0.438 13.980 0.245 1.973

Razem STRATY 0.755 15.736 0.245 -44.70

Bus Voltages and Powers obtained from Load Flow Solution

===============================================================================================

BUS VOLTAGE GENERATION LOAD const LOAD shunt

Nr Name type U_pu angle U_kV Pg(MW) Qg(MVAR) Pd(MW) Qd(MVAR Psh(MW) Qsh(MVAR)

===============================================================================================

1 wezel 1 1 1.0198 -0.1 112.2 0.00 -0.00 10.00 6.00 0.00 0.00

2 wezel 2 1 0.9933 3.2 109.3 0.00 0.00 40.00 30.00 0.00 19.73

3 wezel 3 1 0.9840 2.4 108.2 0.00 -0.00 40.00 30.00 0.00 0.00

4 wezel 4 1 1.0499 -0.0 115.5 0.00 -0.00 0.00 30.00 0.00 0.00

5 wezel 5 1 1.0050 -0.2 110.6 0.00 0.00 - - - -

6 wezel 6 1 0.9241 -4.1 27.7 0.00 0.00 20.00 10.00 0.00 0.00

7 wezel 9 1 1.0466 -2.1 10.5 0.00 0.00 10.00 6.00 0.00 0.00

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

Total: 122.09 75.82 120.00 112.00 0.00 19.73

===========================================================================================================

straty I^2*Z str.(Up^2+Uk^2)Ysh

dP(MW) dQ(Mvar) dPsh(MW) dQsh(Mvar)

===========================================================================================================

Razem LINIE 1.308 5.551 0.000 -42.677

Razem TRANSF 0.519 18.566 0.260 2.110

Razem STRATY 1.827 24.118 0.260 -40.567

Bus Voltages and Powers obtained from Load Flow Solution

===============================================================================================

BUS VOLTAGE GENERATION LOAD const LOAD shunt

Nr Name type U_pu angle U_kV Pg(MW) Qg(MVAR) Pd(MW) Qd(MVAR Psh(MW) Qsh(MVAR)

===============================================================================================

1 wezel 1 1 1.0146 0.0 111.6 0.00 -0.00 10.00 6.00 0.00 0.00

2 wezel 2 1 0.9785 3.5 107.6 0.00 -0.00 40.00 30.00 0.00 0.00

3 wezel 3 1 0.9907 2.2 109.0 0.00 0.00 40.00 30.00 0.00 14.72

4 wezel 4 1 1.0511 -0.0 115.6 0.00 0.00 0.00 30.00 0.00 0.00

5 wezel 5 1 1.0089 -0.3 111.0 0.00 -0.00 - - - -

6 wezel 6 1 0.9279 -4.1 27.8 0.00 0.00 20.00 10.00 0.00 0.00

7 wezel 9 1 1.0410 -2.0 10.4 0.00 0.00 10.00 6.00 0.00 0.00

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

Total: 122.04 81.18 120.00 112.00 0.00 14.72

===========================================================================================================

straty I^2*Z str.(Up^2+Uk^2)Ysh

dP(MW) dQ(Mvar) dPsh(MW) dQsh(Mvar)

===========================================================================================================

Razem LINIE 1.247 5.528 0.000 -42.613

Razem TRANSF 0.530 18.880 0.260 2.111

Razem STRATY 1.777 24.408 0.260 -40.503

Bus Voltages and Powers obtained from Load Flow Solution

===============================================================================================

BUS VOLTAGE GENERATION LOAD const LOAD shunt

Nr Name type U_pu angle U_kV Pg(MW) Qg(MVAR) Pd(MW) Qd(MVAR Psh(MW) Qsh(MVAR)

===============================================================================================

1 wezel 1 1 1.0228 0.0 112.5 0.00 0.00 10.00 6.00 0.00 0.00

2 wezel 2 1 0.9794 3.5 107.7 0.00 0.00 40.00 30.00 0.00 0.00

3 wezel 3 1 0.9869 2.4 108.6 0.00 0.00 40.00 30.00 0.00 0.00

4 wezel 4 1 1.0636 -0.0 117.0 0.00 0.00 0.00 30.00 0.00 22.62

5 wezel 5 1 1.0142 -0.2 111.6 0.00 0.00 - - - -

6 wezel 6 1 0.9332 -4.0 28.0 0.00 0.00 20.00 10.00 0.00 0.00

7 wezel 9 1 1.0499 -1.9 10.5 0.00 0.00 10.00 6.00 0.00 0.00

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

Total: 122.43 72.59 120.00 112.00 0.00 22.62

===========================================================================================================

straty I^2*Z str.(Up^2+Uk^2)Ysh

dP(MW) dQ(Mvar) dPsh(MW) dQsh(Mvar)

===========================================================================================================

Razem LINIE 1.681 7.256 0.000 -43.071

Razem TRANSF 0.484 16.915 0.261 2.113

Razem STRATY 2.166 24.171 0.261 -40.958

Bus Voltages and Powers obtained from Load Flow Solution

===============================================================================================

BUS VOLTAGE GENERATION LOAD const LOAD shunt

Nr Name type U_pu angle U_kV Pg(MW) Qg(MVAR) Pd(MW) Qd(MVAR Psh(MW) Qsh(MVAR)

===============================================================================================

1 wezel 1 1 1.0397 -0.0 114.4 0.00 0.00 10.00 6.00 0.00 0.00

2 wezel 2 1 1.0023 3.3 110.3 0.00 0.00 40.00 30.00 0.00 20.09

3 wezel 3 1 1.0091 2.2 111.0 0.00 0.00 40.00 30.00 0.00 25.46

4 wezel 4 1 1.0756 -0.0 118.3 0.00 0.00 0.00 30.00 0.00 23.14

5 wezel 5 1 1.0316 -0.2 113.5 0.00 0.00 - - - -

6 wezel 6 1 0.9506 -3.9 28.5 0.00 0.00 20.00 10.00 0.00 0.00

7 wezel 9 1 1.0681 -1.9 10.7 0.00 0.00 10.00 6.00 0.00 0.00

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

Total: 122.10 23.24 120.00 112.00 0.00 68.69

===========================================================================================================

straty I^2*Z str.(Up^2+Uk^2)Ysh

dP(MW) dQ(Mvar) dPsh(MW) dQsh(Mvar)

===========================================================================================================

Razem LINIE 1.351 5.920 0.000 -44.570

Razem TRANSF 0.482 16.411 0.266 2.164

Razem STRATY 1.833 22.332 0.266 -42.407

Bus Voltages and Powers obtained from Load Flow Solution

===============================================================================================

BUS VOLTAGE GENERATION LOAD const LOAD shunt

Nr Name type U_pu angle U_kV Pg(MW) Qg(MVAR) Pd(MW) Qd(MVAR Psh(MW) Qsh(MVAR)

===============================================================================================

1 wezel 1 1 1.0104 -0.0 111.1 0.00 0.00 10.00 6.00 0.00 0.00

2 wezel 2 1 0.9756 3.5 107.3 0.00 0.00 40.00 30.00 0.00 0.00

3 wezel 3 1 0.9801 2.4 107.8 0.00 -0.00 40.00 30.00 0.00 0.00

4 wezel 4 1 1.0464 -0.0 115.1 0.00 -0.00 0.00 30.00 0.00 0.00

5 wezel 5 1 1.0015 -0.2 110.2 0.00 0.00 - - - -

6 wezel 6 5 0.9919 -3.6 29.8 0.00 0.00 20.00 10.00 0.00 0.00

7 wezel 9 5 1.0030 -2.2 10.0 0.00 0.00 10.00 6.00 0.00 0.00

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

Total: 122.16 97.34 120.00 112.00 0.00 0.00

===========================================================================================================

straty I^2*Z str.(Up^2+Uk^2)Ysh

dP(MW) dQ(Mvar) dPsh(MW) dQsh(Mvar)

===========================================================================================================

Razem LINIE 1.365 5.947 0.000 -42.107

Razem TRANSF 0.534 19.166 0.260 2.107

Razem STRATY 1.898 25.114 0.260 -40.000

Bus Voltages and Powers obtained from Load Flow Solution

===============================================================================================

BUS VOLTAGE GENERATION LOAD const LOAD shunt

Nr Name type U_pu angle U_kV Pg(MW) Qg(MVAR) Pd(MW) Qd(MVAR Psh(MW) Qsh(MVAR)

===============================================================================================

1 wezel 1 1 1.0128 -0.0 111.4 0.00 0.00 10.00 6.00 0.00 0.00

2 wezel 2 1 0.9792 3.4 107.7 0.00 0.00 40.00 30.00 0.00 0.00

3 wezel 3 1 0.9828 2.3 108.1 0.00 -0.00 40.00 30.00 0.00 0.00

4 wezel 4 1 1.0478 -0.0 115.3 0.00 0.00 0.00 30.00 0.00 0.00

5 wezel 5 1 1.0033 -0.2 110.4 0.00 -0.00 - - - -

6 wezel 6 1 0.9223 -4.1 27.7 0.00 0.00 20.00 10.00 0.00 0.00

7 wezel 9 1 1.0391 -2.0 10.4 0.00 0.00 10.00 6.00 0.00 0.00

8 wezel 10 2 1.0000 7.6 10.0 30.00 8.95 - - - -

9 wezel 11 2 1.0000 7.6 10.0 30.00 8.95 - - - -

10 wezel 12 2 1.0000 6.3 10.0 30.00 -5.23 - - - -

11 wezel 13 2 1.0000 6.3 10.0 30.00 -5.23 - - - -

12 wezel 14 3 1.1000 0.0 242.0 2.12 89.29 - - - -

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

Total: 122.12 96.73 120.00 112.00 0.00 0.00

===========================================================================================================

straty I^2*Z str.(Up^2+Uk^2)Ysh

dP(MW) dQ(Mvar) dPsh(MW) dQsh(Mvar)

===========================================================================================================

Razem LINIE 1.326 5.777 0.000 -42.296

Razem TRANSF 0.534 19.152 0.258 2.093

Razem STRATY 1.860 24.929 0.258 -40.203

Wnioski

Z przeprowadzonych symulacji można zauważyć, że zwieszenie przekładni transformatorów znacznie wpływa na wzrost strat mocy czynnej oraz powoduje przekroczenie dopuszczalnych przedziałów napięć.

Kompensacja mocy czynnej powoduje, że straty mocy czynnej zmniejszają się w stosunku do przypadku braku kompensacji. Mimo to odchylenia napięć w niektórych węzłach sieci nie znajdują się w dopuszczalnych przedziałach.

Natomiast w przypadku regulacji poprzez zmianę przekładni transformatorów blokowych T1,T2,T3,T4 odchylenia napięć znajdują się w dopuszczalnych przedziałach +5%/-10%, lecz wpływa nieznacznie na zmnieszenie strat mocy czynnej Najskuteczniejszą metodą wydaje się być regulacja poprzez dołączenie mocy kompensacyjnej.


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