ENGM029 Power System Analysis Lab Sheet _ Lab 1Python

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Power System Analysis

Lab Sheet Lab 1

Before your Start

•   Ensure you read the instruction document ‘DIgSILENT PowerFactory Modelling Instruction’ and DIgSILENT tutorial documents ‘DIgSILENT Tutorial_Introduction’, ‘DIgSILENT Tutorial_Project’, ‘DIgSILENT Tutorial_LoadFlow’ in the ELE page;

•   DIgSILENT PowerFactory provides Student Licence (PF4S); you are encouraged to make direct contact with DIgSILENT to acquire one licence so you can install in your own computer and can access to and practice the simulation study remotely.

Requirements on Report

•   A report needs to be produced to answer each question in the lab sheet.

•   Assessment: The lab report has a total of 100 marks. The lab report counts for 10% of your final mark.

•   The report should be written in a concise manner to both summarising and discussing the results.

•   The report  should be  submitted as PDF file online through ELE2 system by noon,  1st December 2023.

•  Avoid any form. of plagiarism.

•   Format to be used for the results:

Voltage in p.u.:

3 decimal places

(e.g., 0.965 p.u.)

Voltage in kV:

1 decimal place

(e.g., 132.5 kV)

Power in MW/MVA:

1 decimal place

(e.g., 200.7 MW)

1. Objective

The first Power System Analysis lab aims to enhance your knowledge and skills in power system modelling and power flow calculation and analysis. At the end of the lab session, you should be able to build simple power network model, including generator, transformer, transmission line and load, and carry out power flow simulation and analyse by explaining indicative parameters such as active power, reactive power, bus voltage magnitude and phase angle.

2. Introduction

In this Lab Session, you will learn how to simulate a small power transmission network and  how to perform. power flow calculation in a powerful modern power system simulation software, DIgSILENT PowerFactory. By this simulation exercise, you will learn the underload and  overload effects over a long transmission distance on the system operational performance, mitigation method to stablise the bus voltage, and the efficient Newton-Raphson approach and its application in simulation calculation.

3.  Problem 1 _ Power Flow Problem [50 marks]

Preparation

Open the project file ‘Power System Analysis_Lab  1_P1.pfd’. Ensure the library contains generator type G1, tower type L6, conductor types 1Z×275 kV_ASCR Zebra 400 mm2  and 4Z×275 kV_ASCR Zebra 400 mm2  (300×300).

Problem formation:

A load centre is supplied by hydro-generator (11 kV terminal voltage) through a 11/275 kV step-up transformer, a 200 km long double-circuit transmission line operating at 275 kV, and a 275/33 kV step-down transformer. The configuration of the transmission system is given in the Figure Q1. The load level varies from 40 MW to 340 MW.

Figure Q1

The parameters of the components are given in the following tables:

Transmission Line

Table 1 Double-circuit Transmission Line Parameter

Line length

200 km

Tower Type

L6

Transposition

Perfect (or none)

Conductor Type

4Zx275kV_ASCR Zebra 400mm2 (300x300)

Earth Conductor Type

1Zx275 kV_ASCR Zebra 400mm2

Note: tower, conductor and earth conductor types are included in the library in the project file. Transformer

Table 2. Transformer Parameters

Voltage Ratio

Connection

Power Rating

Short-circuit  impedance %

Load loss kW

No

load

current %

No Load loss kW

Step-up

transformer

T1

1-2

11/275

Yd11

180

MVA

15

450

0.5

60

Step-down transformer

T2

3-4

275/33

YNd11

200

MVA

16

500

0.8

80

Bus

Table 3 Bus Voltage

Bus Number

Voltage Rating kV

Bus 1

11

Bus 2

275

Bus 3

275

Bus 4

33

Generator

Table 4. Generator Parameters

Bus type

G1

Rated Apparent Power

400 MVA

Rated Voltage

11 kV

Rated Power Factor

1.

Note: generator type is included in the library in the project file

Question 1.1: Network conditions with loads at unity power factor [15 marks]

•    Run power flow calculation for loads of 40, 80, 120, 160, 240 and 280 MW

•    Record the active and reactive powers as well as voltage magnitudes and phases of

the generator bus and load bus. Present your recordings in the form. of table/figure in your report;     [10 marks]

•    Discuss your findings;                                                                                       [5 marks]

•    Note:

o To change the setting of active power for the load, go into the ‘power flow’ tab in the load model;

o To run a power flow calculation, click on the ‘Load Flow Calculation’ button

Question 1.2: Network conditions with loads at 0.9 inductive power factor [15 marks]

•    Change the load power factor to 0.9 inductive by introducing appropriate MVAr values

•    Run power flow calculation for loads of 40, 80, 120 and 160 MW. And record the

new active and reactive powers as well as voltage magnitudes and phases of the

generator bus and load bus. Present your recordings in the form. of table/figure in your report;          [10 marks]

•    Discuss your findings and specify the loads at which the voltage drops below 0.9 p.u.; [5  marks]

•    Note:

o To change the setting of reactive power for the load, go into the ‘power flow’ tab in the load model;

Question 1.3: Network conditions with loads at 0.9 inductive power factor with reactive power compensation [20 marks]

•    One approach to keep the load voltage as close to 1.0 p.u. as possible is to connect a source of reactive power near the load bus. In this case, a shunt capacitor or a shunt inductor is added to the load bus. It will produce or absorb reactive power to support and maintain the voltage.

•    Connect a shunt capacitor/inductor model to the load bus and change its rated voltage and adjust the rated reactive power setting. Repeat the calculations in Question 1.2.

•    Find the most suitable values of the reactive power generation/absorption of the shunt capacitor/inductor to maintain the load bus voltage as close as possible to 1.0 p.u. for each load level. And record the reactive power values, new active and reactive powers as well as voltage magnitudes and phases of the generator bus and load bus. Present your recordings in the form. of table/figure in your report;  [15  marks]

•    Discuss your findings;                                                                                       [5 marks]

•    Note:

o To set the reactive power rating, goto the ‘shunt RLC ’ model, choose capacitor or inductor type, and adjust the rated reactive power value

o Keep the number of step in the ‘shunt capacitor’ as 1.

4.  Problem 2 _ N-R Iterative Power Flow Calculation [50 marks]

Preparation

Open the project file ‘Power System Analysis_Lab  1_P2.pfd’. Ensure the library contains generator type G1.

Problem formation:

The three-bus system is given in Figure Q2. System voltage level is 400 kV. Voltages and line impedances are in per unit. The chosen system power base is 100 MVA.

Figure Q2

For transmission line, create a ‘line type’ for all three lines. For the ‘line type’:

•    Rated voltage: 400 kV

•    Rated current: 2 kA

•    Type: overheadline

•    1,2- Sequence reactance X’: 10 Ohm/km

•   Note: you need to go back to the line model to change the length of line to match the given impedance value in p.u.

For generator, select the provided generator type ‘G1’ in the library. However, change the generator ratings in the type to:

•    Rated apparent power: 200 MVA

•    Rated voltage: 400 kV

•    Rated power factor: 1.0

Question 2.1: Load Flow Result by Simulation [10 marks]

•    Run the power flow calculation

•    Record the solutions of active and reactive power flows on each branch as well as voltage magnitudes and phases of the buses. Analyse the results and present your  recordings in the form. of table in your report;   [10 marks]

Question 2.2: Verification of Simulation result by Hand Calculation using Newton-Raphson Approach [40 marks]

•    Write the bus admittance bus for this system                                 [5 marks]

•    Formulate the Newton-Raphson problem and formulate the Jacobian matrix with unknown quantities                           [5 marks]

•    With initial guess of θ2  = θ3  = 0°, |v3| =  1, find the values of Jacobian matrix elements and write the Jacobian matrix J0                      [5 marks]

•    Find the unknown quantities in the 1st  iteration, and compare with the exact results from the simulation                    [10 marks]

•    Continue to the 2nd  iteration, finding the updated Jacobian matrix J1  and calculate the unknown quantities in the 2nd  iteration, and compare with the exact results from the simulation and provide your remarks         

资源下载链接为: https://pan.quark.cn/s/f989b9092fc5 今天给大家分享一个关于C#自定义字符串替换方法的实例,希望能对大家有所帮助。具体介绍如下: 之前我遇到了一个算法题,题目要求将一个字符串中的某些片段替换为指定的新字符串片段。例如,对于源字符串“abcdeabcdfbcdefg”,需要将其中的“cde”替换为“12345”,最终得到的结果字符串是“ab12345abcdfb12345fg”,即从“abcdeabcdfbcdefg”变为“ab12345abcdfb12345fg”。 经过分析,我发现不能直接使用C#自带的string.Replace方法来实现这个功能。于是,我决定自定义一个方法来完成这个任务。这个方法的参数包括:原始字符串originalString、需要被替换的字符串片段strToBeReplaced以及用于替换的新字符串片段newString。 在实现过程中,我首先遍历原始字符串,查找需要被替换的字符串片段strToBeReplaced出现的位置。找到后,就将其替换为新字符串片段newString。需要注意的是,在替换过程中,要确保替换操作不会影响后续的查找和替换,避免遗漏或重复替换的情况发生。 以下是实现代码的大概逻辑: 初始化一个空的字符串result,用于存储最终替换后的结果。 使用IndexOf方法在原始字符串中查找strToBeReplaced的位置。 如果找到了,就将originalString中从开头到strToBeReplaced出现位置之前的部分,以及newString拼接到result中,然后将originalString的查找范围更新为strToBeReplaced之后的部分。 如果没有找到,就直接将剩余的originalString拼接到result中。 重复上述步骤,直到originalStr
光伏系统中最大功率点跟踪(MPPT)算法的一种实现方法——直接电压法(恒定电压法)结合PID控制技术。首先解释了恒定电压法的基本原理及其优点和局限性,即通过将光伏板输出电压锁定在最大功率点电压的80%来实现简单的MPPT控制。接着展示了具体的MATLAB/Simulink仿真模型结构,包括光伏板模型、电压控制器以及PWM调制模块,并提供了关键的PID控制代码片段。文中还讨论了可能遇到的问题如环境温度变化对Voc的影响、电容选型不当引起的电压波动等问题,并给出了相应的解决方案。此外,作者通过实验验证了加入PID控制后的性能提升,特别是在光照突变情况下的响应速度和稳定性都有显著改善。最后提到了为了提高仿真的准确性,可以采用更复杂的光伏板数学模型,如双二极管模型。 适合人群:从事光伏发电系统设计的研究人员和技术人员,尤其是对MPPT算法感兴趣的初学者。 使用场景及目标:适用于需要理解和掌握光伏系统中MPPT算法基本原理及其改进措施的人群;目标是帮助读者了解如何利用直接电压法结合PID控制技术进行有效的MPPT仿真,并能够解决常见问题。 其他说明:文中提到的一些具体数值和公式为理论推导所得,在实际应用中还需根据实际情况调整参数设置。同时提醒读者关注不同环境下各种因素对MPPT效果的影响。
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