power system analysis by hadi saadat 3rd edition solution manual

All Chapters Covered
h h




SOLUTION MANUAL
h

, CONTENTS




1 THEhPOWERhSYSTEM:h ANhOVERVIEW 1

2 BASIChPRINCIPLES 5

3 GENERATORhANDh TRANSFORMERhMODELS;
THEhPER-UNIThSYSTEM 25

4 TRANSMISSIONh LINEhPARAMETERS 52

5 LINEhMODELh ANDhPERFORMANCE 68

6 POWERhFLOWhANALYSIS 107

7 OPTIMALhDISPATCHh OFhGENERATION 147

8 SYNCHRONOUShMACHINEh TRANSIENThANALYSIS 170

9 BALANCEDhFAULT 181

10 SYMMETRICALhCOMPONENTSh ANDhUNBALANCEDhFAULT 208

11 STABILITY 244

12 POWERhSYSTEMhCONTROL 263




i

, CHAPTER 1 PROBLEMS h h




1.1 Thehdemandhestimationhishthehstartinghpointhforhplanninghthehfuturehelectri
chpowerhsupply.hThehconsistencyhofhdemandhgrowthhoverhthehyearshhashledhtohn
umer-
houshattemptshtohfithmathematicalhcurveshtohthishtrend.hOnehofhthehsimplesthcur
vesh is

Ph =hP0ea(t−t0)

wherehahishthehaveragehperhunithgrowthhrate,hPh ishthehdemandhinhyearht,handhP
0hishthehgivenhdemandhathyearht0.
AssumehthehpeakhpowerhdemandhinhthehUnitedhStateshinh1984hish480hGWh
withhanhaveragehgrowthhratehofh3.4hpercent.hUsinghMATLAB,hploththehpredicat
edhpeakhdemandhinhGWhfromh1984htoh1999.hEstimatehthehpeakhpowerhdemand
hforhthehyearh1999.
Wehusehthehfollowinghcommandshtohploththehdemandhgrowth

t0h =h 84;h P0h =h 480;
ah =.034;
th =(84:1:99)’;
Ph =P0*exp(a*(t-
t0));h disp(’Predictedh Peakh Demand
h -h GW’)hdisp([t,h P])
plot(t,h P),h grid
xlabel(’Year’),h ylabel(’Peakh powerh demandh GW’)h
P99h =P0*exp(a*(99h -h t0))


Thehresulthis
1

, 2 CONTENTS



Predictedh Peakh Demandh -h GW
84.0000 480.0000
85.0000 496.6006
86.0000 513.7753
87.0000 531.5441
88.0000 549.9273
89.0000 568.9463
90.0000 588.6231
91.0000 608.9804
92.0000 630.0418
93.0000 651.8315
94.0000 674.3740
95.0000 697.6978
96.0000 721.8274
97.0000 746.7916
98.0000 772.6190
99.0000 799.3398

P99h =

799.3398

ThehplothofhthehpredicatedhdemandhishshownhnhFigureh1.

800h.h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h ..h .h .h .h .h .h .h ..h .h .h .h .h .h .h..h .h .h .h .h .h .h..h .h .h .h .h .h .h..h .h .h .
h .h .h .h..h .h .h .h .h .h ..
. . . . . . . .
. . . . . . . .
.h..h
h h..h
h.h
.h .h...h
..h h..h
h..h
.h..h
h.h
.h
.h.h. .h
.h hh.h
.h... .h.h
.h.h
.h.h
.h.h
.h. h
.. .h .h .h .h.h. .h .h..h. .h .h .h .h .h .h..h .h .
. .h .h .h
750 . . . . . . . . .
..h
. . . . . . . .
.h
..h.h .h .h. .h .h .h ..h .h .h .h. .h .h .h .h
. . . . .h .h .h ..h .h .h
. . . .h. .h .h .h .h .h .h .h.. .h .h .h .h .h .h .h .h .h
. .

700 .
.
.
.
.
.
.
.
.
.h .
. .
.
.
.
.
.
Peak .
.
.
.
.
.
.
. . .. .
.
.
.
.
.
.h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h ..h .h .h .h .h .h .h ..h .h .h .h .h .h .h..h .h .h .h .h .h .h..h .h .


Power 650 h .h .h .h..h..h .h .h. .h .h .h ..h..h .h .h...h..h .h ... . . .
. . . .h . . . . .
Demand .h..h
h h..h
h.h
.h..h.h...h
h..h
h..h
.h..h
h..h
h..h
h...hh...h
h...h
h..h
h h..h
. ..h h..h
h...h .h .h .h. .h..h .h ..h .h .h..h. .h .h .h .h .h .h..h .h .
600 . . .h
.h .
. . . . . .
GW .
..
.
.. .
.
..
.
..
.
..
.
..
.
..
.
..
.h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h
.h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .
550 .
. .
.h .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.h . . . .. . .
.h .h .h .h ..h.h .h .h .h .h .h .h .h..h ..h .h .h
. .
. .h .h .h ..h
.h ...h
.h .h.h.h.h..h.h.h.h.h.h.h..h
.. ..h .h .h .h .h .h ..h..h .h .h. .h .h .h .h..h .h .h .h .h
500 .
.
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
450 h.h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h .h . h .h ..h .h .h .h . h .h .h..h .h .h .h .h .h .h..h .h .h .
h .h .h .h..h .h .h .h .h .h ..
84 86 88 90 92 94 96 98 100
Year
FIGUREh1
PeakhPowerhDemandhforhProblemh1.1

1.2 Inhahcertainhcountry,hthehenergyhconsumptionhishexpectedhtohdoublehinh10hyears.