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1、电力系统 潮流计算课程设计任务书 ( 1 )设计名称：电力系统潮流计算课程设计 设计性质：理论计算，计算机仿真与验证计划学时：两周一、设计目的1培养学生独立分析问题、解决问题的能力2 培养学生的工程意识，灵活运用所学知识分析工程问题的能力3 编制程序或利用电力系统分析计算软件进行电力系统潮流分析 二、原始资料8l、系统图: I EEE30 节点-303291421om2、 原 始资 料 ： 见 IE E贮 0 节点标准数据库三、课程设计基本内容：1 采用 PSAT仿真工 具中 的潮流计算软件 计算系统潮 流；I) 熟悉PSAT 仿 真 工 具的 功 能，2) 华握 IEEE标准数据格式内容：3
2、) 将 IEEE标准数据转化为 PSAT 计 算 数 据，2 分别采用 NR 法和 PQ 分解法计算潮流，观察 NR 法计算潮流中雅可比矩阵的变化悄况，分析两 种方法计算潮流的优缺点，3 分析系统潮流 悄况，包括电压幅 值、相 角，线路过载 情况以及全网有功损耗悄况4 选择以下内容之一进行分析：I) 找出系统中有功损耗虽大的一条线路，给出减小 该线路损耗的 措施， 比 较各种措施的特点，并仿真验证：2) 找出系统中电压最低的节点，给出凋压措施，比较各种措施的特点，并仿贞验证：3) 找出系统中流过有功功率最大的一条线路，给出 减小该线路有功功率的措施，比较各种措施的特点，并仿真验证：5 任 选以
3、下内容之一作为深入研究：（ 不做要求）I) 找出系统中有功功率损耗最大的一条线路，改变发电机有功出力，分 析对该线路有功功率损耗灵敏度最大的发电机有功功率，并进行有效调整，减小该线路 的损耗2) 找出系统中有功功率损耗品大的一条线路，进行无功功率 补偿，分析对该线路有功功率损耗灵敏度般大的负荷无功功率，并进行有效 讷整 ，减小该线路的损耗：3) 找出系统中电压瑕低的节点，分析对该节点电压幅值灵敏度殿大的发电机端电压，并有效调赘发电机端电压，提高该节点电压水平： 四、课 程 设 计 成 品 基 本 要 求 ：l绘 制 系统潮流图，潮流图应包括 ：I) 系统网络参数1 2)节点电压幅值及相角3)线
4、路和变压器的首末端功功率和无功功率2撰写设计报告，报告内容应包括以下几点：1) 本次设计的目的和设计的任务，.com2) 电力系统潮流计算的计算机方法原理， 分析 Nil 法和 PQ 分解 法计算潮流的特点3) 对潮流计筛结果进行分析， 评价该潮流断面的运行方式安全性和经济性，4) 找出系统中运行的湖弱环节， 如电压较低 点或负载较大线路， 给出调整措施，5) 分析各种调憋措施的特点并比较它们之间的差异6) 结论部分以及设计心得五、考核形式1 平时表现 3 人一组，考查 本组学生 平时纪律、态度等2 报告质虽设计成品的完成质虽、撰写水平等，3 答辩考核 参照设计成品，对计货 机方法 进行电 力
5、系统 潮流计鲜的相关问题等进行答辩4 考核酘终成绩由平时表现、报告成绩、答辩成绩组成。电力系统潮流计算摘要：电力系统潮流计算是电力系统分析的基础内容。通过对电力网络的潮流计 算我们可以对系统的安全性，经 济型，稳定性进行分析判断。并且能够准确的， 快速的对电力系统中出现的各种问题进行调整。潮流计算是电力系统最基本，最常用的计算。Nwet o n- Ra phs o n 法是数学上解非线性方程式的有效方法，有 较好的收敛性。本次课程设计的主要内容就是基千 PSA1 的 潮流计算和分析。针对问题一： 通过题目中给的i eee 格式的数据进行分析和理解， 将其转换为 PSAT 标准格式的数据。然后使
6、用 PSAT 利用 N- R 法对题目中的 6 机 30 节点的电力网络进行潮流计算。针对问题二： 通过对PSAT 中的 N- R 法的中断控制可以得到N- R 法每次迭代的雅克比矩阵。通过对这些雅克比矩阵的分析得到雅克比矩阵的变化规律，即每次迭代出来的雅克比矩阵的个元素都在减小并且变化率也越来越小。利用 P-Q 法再次对题目中的数据进行潮流计笋， 得到的潮流的结果与 N-R 法求得的结果一样， 计算的时间短千 N- R 法。然而，利用 N- R 法计算潮流其收敛性要好千 P-Q 分解法。针对问题三 利 用 PS AT 中的 s imulink 功能画出此6 机 30 节点的系统。将目中的数据
7、以 PSAT 标准格式填入此网络中。并对此网络进行仿真运行得到voltage mangnitudes 图， vo ltage angles 图， line flows图。通过对这三个图的分析得到此网络的电压水平和潮流情况。针对问题四： 通过对voltage n设 ngntudes 图的观察可以看出30 节点的电压较低， 需 要提高30 节点的电压。因此我采用了 4 种方法来提高 30 节点的电压。( I)提高8 节点发电机的机端电压，提高 30 节点的电压。m(2)提高 27 和 28 节点之间的变压器变比，提 高30 节点的电压。(3)在 27 节点和 30 节点之间串联电容，提高 30 节
8、点的电压。(4) 在母线 JO 或24 处并联电容器，提高 30 节点的电压。关键词： PS AT 潮 流计算 牛顿拉 夫逊法 P-Q 分解法二课程设计准备工作2. 1 牛顿拉夫逊法原理及应用牛顿拉夫逊法按照电压的表示方法不同，又分为直角坐标形式和极坐标形 式， 牛顿拉夫逊法潮流计算具有二阶收敛特性，计算中收敛速度较快， 但是 当导纳矩阵阶数较高时，初值敏感 性问题突出，如果 初值选取的 合适 ，则 计 算 会 非常快速准确。若初值选取不合适则计算有可能会不收敛。牛顿拉夫逊法设计原理：设有非线性方程组八( x,X2 x,) = Yi :儿(x1 , x2,.x,)=y2;儿(x1 , X2,.
9、 .孔）=y,;其近似解xo) x 炒，xon )。近 似解与精确解 分别相差/j,Y, ,心 2 心 ，则有如下：邓 o )心 ， x 沪心2 . .守心 ，）= y ;,从中心: , , ;飞煦心2 X炒心，），= y2 ;J.(中心ixo)+ 心 2 x.l,o + 心 ，）= y ,;,对 上述每一项式按泰勒级数展开忽略心1 的 高次方，可得如下修正方程组：J宁） 织 纠 纠Y , - J; (x /l, X 炒，守 ）祝,ax ax.心 ，l 生卢纠纠Y2 - f2 (x o! ) ,x 炒，心 2 祝织祝 O I XY. -儿（对o ) , X炒，xo ) ),纠6入:l 0 祝纠
10、 纠祝简 写为凶 = ./心, ：其中： J 称 为函数.1;的雅可比矩阵。求解功率方程步骤如下I=U;LYii Uj = P, + jQ; :j=I代入 ; =Gij + j庄，及U,= Ul cos0 + j sin 、 J; (O)或 U,、 砰? 。(3) 利用 各节点的电压初值计算修正方程的不平衡氮凶(0) 、 /:iQ炒以及/:iU? 2i (4) 利用 各 节 点 电 压 初 值 求 出 雅 克 比 矩 阵 的 各 个 元 素Ht 、NtO)、 J &O)、 L;以邸to 、 s tO)。(5) 解修正方程，求出各节点电压的变化噩，即修正倡f:!.eOf l、凶炒或/:iUf0)
11、 、 /:io Oi) 。如果符合要求则跳出， 如果不符合要求则继续下一步。(6) 计算各节点电压的新值，即修正后的值。(7) 御用各节点电压的新值自第三步开始下一次迭代。(8) 计算平衡节点的功率和线路功率。牛顿拉夫逊法计算框图com设节点电压初值，置迭代丿动启输入原始数据形成节点导纳阵对 PQ 节点计符 M, ( k ) 、 t:,.Q? l对 PY 节点：计算 t:,.P;() 、 t:,.u y i2览 节 点 号 i= l是1i 1t :克比-矩亡是否已全部形 否计 算 雅 克 比 矩 阵 元 素增 大节点 号 i =i +l解修正方程式， 由 凶补k) !lQ t ) fl U,;_人)2 和 J增
