POLITECHNIKA RZESZOWSKA

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI

KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I ELEKTROENERGETYKI

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

„Przesył energii elektrycznej”

BADANIE ROZPŁYWU MOCY W LINIACH WYSOKIEGO NAPIĘCIA

DWUSTRONNIE ZASILANYCH

Nazwisko i imię	Mateusz Bieszczad Wojciech Nowak
Kierunek	ENERGETYKA
Grupa	L 1

Numer ćwiczenia	1
Data wykonania ćwiczenia	20.11.2012

Ćwiczenie laboratoryjne zostało wykonane w programie symulacyjnym Power World

Przyjęta wartość reaktancji X = 0,053Ω

Zadanie 1

Obliczanie rozpływu mocy dla sieci z jednym generatorem

1. Sieć zamknięta

Schemat badanego układu podstawowej wersji:

Raport z pomiaru:

Area 1 - Home

Number of Buses 2

Total Load 220,0 MW 90,0 MVAR

Total Generation 0,0 MW 0,0 MVAR

Losses 5,4 MW 15,7 MVAR

Actual Tie Line Flow -225,4 MW To Area 2

Unserved Load 0,0 MW

Interchange Error -2,25

Tie Lines for Area 1 - Home

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

3 2 1 1 -119,3 -55,1 2,6 8,6 1

2 2 1 1 -106,1 -50,6 2,8 6,9 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 0,95 -2,6 0

3 3 1 345 130 40 0 0 0,96 -3,1 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 1 117,5 39,2 2,76 6,91 196,7

1 3 1 131,4 43,8 2,59 8,63 219,9

2 3 1 14,8 9,8 0,04 0,13 25,9

Area 2 - 2

Number of Buses 1

Total Load 0,0 MW 0,0 MVAR

Total Generation 225,4 MW 105,7 MVAR

Losses 0,0 MW 0,0 MVAR

Actual Tie Line Flow 225,4 MW To Area 1

Unserved Load 0,0 MW

Interchange Error 2,25

Tie Lines for Area 2 - 2

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

1 1 3 1 119,3 55,1 2,6 8,6 1

1 1 2 1 106,1 50,6 2,8 6,9 1

Bus Information for Area 2 - 2

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

1 1 2 345 0 0 225 106 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 1 225 106

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 1 117,5 39,2 2,76 6,91 196,7

1 3 1 131,4 43,8 2,59 8,63 219,9

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 1 179,3 59,8 6,43 16,07 300,0

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

Obliczenia parametrów sieci zamkniętej:

• Parametry podłużne

$$R_{l} = P\frac{U^{2}}{S^{2}}$$

$$X_{l} = Q\frac{U^{2}}{S^{2}}$$

Nr linii Parametr	1-2	1-3	2-3
Rl	23,8 Ω	17,85 Ω	21,74 Ω
Xl	59,57 Ω	59,49 Ω	70,64 Ω

• Rzeczywiste napięcia szyn

U₁ = 1 • 345 kV = 345 kV

Szyna II:

U₂ = 0, 95 • 345 kV = 327, 75 kV

Szyna III:

U₃ = 0, 96 • 345 kV = 331, 2 kV

• Rzeczywiste spadki napięcia

U_AB = U_A − U_B

Numer linii	1-2	1-3	2-3
Spadek napięcia	17,25 V	13,8 V	3,45 V

• Punkt spływu i rozpływ prądów

Punktem spływu jest punkt 2

• Sprawność przesyłu mocy

$$\eta = \frac{P_{\text{odb}.}}{P_{\text{gen}.}}$$

P_gen. = 225MW

P_odb. = 90 • 10⁶ + 130 • 10⁶ = 220 MW

$$\eta = \frac{220 \bullet 10^{6}}{225 \bullet 10^{6}} \bullet 100\% = 97,7\ \%$$

W układzie otwartym spadki napięć są zdecydowanie większe niż w układzie zamkniętym, występują również większe straty mocy.

1. Sieć otwarta

Schemat układu pomiarowego z najniekorzystniejszym rozwiązaniem:

Raport z pomiaru:

Area 1 - Home

Number of Buses 2

Total Load 220,0 MW 90,0 MVAR

Total Generation 0,0 MW 0,0 MVAR

Losses 19,6 MW 53,1 MVAR

Actual Tie Line Flow -239,6 MW To Area 2

Unserved Load 0,0 MW

Interchange Error -2,40

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 -239,6 -143,1 15,6 38,9 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 0,89 -5,9 0

3 3 1 345 130 40 0 0 0,83 -10,8 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 1 279,0 93,0 15,57 38,93 466,9

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

2 3 1 144,5 96,3 4,00 14,12 273,2

Area 2 - 2

Number of Buses 1

Total Load 0,0 MW 0,0 MVAR

Total Generation 239,6 MW 143,1 MVAR

Losses 0,0 MW 0,0 MVAR

Actual Tie Line Flow 239,6 MW To Area 1

Unserved Load 0,0 MW

Interchange Error 2,40

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 1 239,6 143,1 15,6 38,9 1

Bus Information for Area 2 - 2

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

1 1 2 345 0 0 240 143 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 1 240 143

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 1 279,0 93,0 15,57 38,93 466,9

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

Obliczenia parametrów sieci zamkniętej:

• Parametry podłużne

$$R_{l} = P\frac{U^{2}}{S^{2}}$$

$$X_{l} = Q\frac{U^{2}}{S^{2}}$$

Nr linii Parametr	1-2	1-3	2-3
Rl	25,78 Ω	0 Ω	22,09 Ω
Xl	71,38 Ω	0 Ω	81,8 Ω

• Rzeczywiste napięcia szyn

U₁ = 1 • 345 kV = 345 kV

Szyna II:

U₂ = 0, 89 • 345 kV = 307, 05 kV

Szyna III:

U₃ = 0, 83 • 345 kV = 286, 35 kV

• Rzeczywiste spadki napięcia

U_AB = U_A − U_B

Numer linii	1-2	1-3	2-3
Spadek napięcia	38 kV	0 kV	10,4 kV

• Punkt spływu i rozpływ prądów

Punktem spływu jest punkt 3

• Sprawność przesyłu mocy

$$\eta = \frac{P_{\text{odb}.}}{P_{\text{gen}.}}$$

P_gen. = 240 MW

P_odb. = 90 • 10⁶ + 130 • 10⁶ = 220 MW

$$\eta = \frac{220 \bullet 10^{6}}{240 \bullet 10^{6}} \bullet 100\% = 91,6\ \%$$

Zadanie 2

Symulacja sieci z dwoma generatorami o jednakowym napięciu wyjściowym

1. Schemat układu pomiarowego z warunkami nominalnymi

Raport z pomiaru:

Area 1 - Home

Number of Buses 2

Total Load 220,0 MW 90,0 MVAR

Total Generation 60,0 MW 107,3 MVAR

Losses 2,7 MW 8,4 MVAR

Actual Tie Line Flow -162,7 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 -99,8 -14,9 1,5 5,1 1

2 2 1 1 -62,9 23,8 0,9 2,3 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 60 107 1,00 -2,1 0

3 3 1 345 130 40 0 0 0,98 -2,8 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 60 107

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 67,2 22,4 0,90 2,26 112,5

1 3 1 101,0 33,7 1,53 5,10 168,9

2 3 1 44,7 29,8 0,30 1,06 74,8

Area 2 - 2

Number of Buses 1

Total Load 0,0 MW 0,0 MVAR

Total Generation 162,7 MW -8,9 MVAR

Losses 0,0 MW 0,0 MVAR

Actual Tie Line Flow 162,7 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 99,8 14,9 1,5 5,1 1

1 1 2 1 62,9 -23,8 0,9 2,3 1

Bus Information for Area 2 - 2

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

1 1 2 345 0 0 163 -9 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 -9

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 67,2 22,4 0,90 2,26 112,5

1 3 1 101,0 33,7 1,53 5,10 168,9

Obliczenia parametrów sieci zamkniętej:

• Parametry podłużne

$$R_{l} = P\frac{U^{2}}{S^{2}}$$

$$X_{l} = Q\frac{U^{2}}{S^{2}}$$

Nr linii Parametr	1-2	1-3	2-3
Rl	23,72 Ω	17,85 Ω	17,87 Ω
Xl	59,57 Ω	59,5 Ω	63,14 Ω

• Rzeczywiste napięcia szyn

U₁ = 1 • 345 kV = 345 kV

Szyna II:

U₂ = 1 • 345 kV = 345 kV

Szyna III:

U₃ = 0, 98 • 345 kV = 338, 1 kV

• Rzeczywiste spadki napięcia

U_AB = U_A − U_B

Numer linii	1-2	1-3	2-3
Spadek napięcia	0 kV	6,9 kV	6,9 kV

• Punkt spływu i rozpływ prądów

Punktem spływu jest punkt 3

• Sprawność przesyłu mocy

$$\eta = \frac{P_{\text{odb}.}}{P_{\text{gen}.}}$$

P_gen. = 270 MW

P_odb. = 90 • 10⁶ + 130 • 10⁶ = 220 MW

$$\eta = \frac{220 \bullet 10^{6}}{270 \bullet 10^{6}} \bullet 100\% = 81,5\ \%$$

1. Schemat układu pomiarowego dla warunków niekorzystnych

Raport z pomiaru:

Area 1 - Home

Number of Buses 2

Total Load 220,0 MW 90,0 MVAR

Total Generation 60,0 MW 175,3 MVAR

Losses 9,5 MW 26,8 MVAR

Actual Tie Line Flow -169,5 MW To Area 2

Unserved Load 0,0 MW

Interchange Error -1,69

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 -169,5 58,5 6,4 16,1 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 60 175 1,00 -5,5 0

3 3 1 345 130 40 0 0 0,96 -9,3 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 60 175

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 1 179,3 59,8 6,43 16,07 300,0

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

2 3 1 142,4 94,9 3,04 10,75 238,3

Area 2 - 2

Number of Buses 1

Total Load 0,0 MW 0,0 MVAR

Total Generation 169,5 MW -58,5 MVAR

Losses 0,0 MW 0,0 MVAR

Actual Tie Line Flow 169,5 MW To Area 1

Unserved Load 0,0 MW

Interchange Error 1,69

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 1 169,5 -58,5 6,4 16,1 1

Bus Information for Area 2 - 2

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

1 1 2 345 0 0 169 -58 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 1 169 -58

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 1 179,3 59,8 6,43 16,07 300,0

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

Obliczenia parametrów sieci zamkniętej:

• Parametry podłużne

$$R_{l} = P\frac{U^{2}}{S^{2}}$$

$$X_{l} = Q\frac{U^{2}}{S^{2}}$$

Nr linii Parametr	1-2	1-3	2-3
Rl	23,81 Ω	0 Ω	17,84 Ω
Xl	59,5 Ω	0 Ω	63,1 Ω

• Rzeczywiste napięcia szyn

U₁ = 1 • 345 kV = 345 kV

Szyna II:

U₂ = 1 • 345 kV = 345 kV

Szyna III:

U₃ = 0, 96 • 345 kV = 331, 2 kV

• Rzeczywiste spadki napięcia

U_AB = U_A − U_B

Numer linii	1-2	1-3	2-3
Spadek napięcia	0 kV	0 kV	13,8 kV

• Punkt spływu i rozpływ prądów

Punktem spływu jest punkt 3

• Sprawność przesyłu mocy

$$\eta = \frac{P_{\text{odb}.}}{P_{\text{gen}.}}$$

P_gen. = 270 MW

P_odb. = 90 • 10⁶ + 130 • 10⁶ = 220 MW

$$\eta = \frac{220 \bullet 10^{6}}{270 \bullet 10^{6}} \bullet 100\% = 81,5\ \%$$

Wnioski

Celem przeprowadzenia tego ćwiczenia było porównanie sieci zasilanej z jednego generatora oraz z dwóch o jednakowym napięciu. Przy zasilaniu z dwóch generatorów mamy większą pewność zasilnia, jednakże parametry obliczone są na podobnym poziomie. Jedyną różnicą były spadki napięcia, które były mniejsze w przypadku zasilania z 2 generatorów. Jak widać na powyższym rysunku, sieć otwarta jest gorsza od sieci zamkniętej.