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1、电力系统潮流计算毕业设计论文摘要电力系统的潮流计算在电力系统稳态分析和电力系统设计中有很重要的作用潮流计算也是电力系统暂态分析的基础潮流计算是根据给定的系统运行条件来计算系统各个部分的运行状况主要包括电压和功率的计算到目前为止利用电子计算机进行电力系统的潮流计算的算法已经出现了很多其中应用最为广泛的是基于牛顿拉夫逊法的潮流计算方法在利用计算机进行电力系统的潮流计算之前需要对网络的节点进行划分和编号建立电力网络的数学模型即电力系统的网络方程式本文主要介绍了节点导纳矩阵的形成方法在形成节点导纳矩阵之前需要将电力网络进行等值电路的变换其中主要包括输电线路和变压器的等值电路的变换由于牛顿拉夫逊潮流计算
2、对于初值的给定有比较高的要求因此在进行牛顿拉夫逊迭代计算前先采用高斯赛德尔迭代法产生一组比较精确的初值本文详细介绍了高斯赛德尔法和牛顿拉夫逊法迭代计算的过程其中主要内容有迭代方程式的建立雅克比矩阵的计算功率和电压的计算以及在迭代过程中 PV 节点转化为PQ 节点时的处理方法开发工具采用 Matlab 编程语言采用读写 Excel 电子表格的方法进行数据的输入和输出本文采用一个 5 节点的网络进行实例分析用 Matlab 开发的计算程序进行潮流计算计算结果表明程序的算法具有良好的收敛性和实用性关键字潮流计算节点导纳矩阵牛顿拉夫逊高斯赛德尔 MatlabAbstractPower flow cal
3、culation has a very important role in power system steady-state analysis and power system design and it is also the basis of transient analysis in power system Flow calculation is based on given conditions of the power system and calculates the operational status of every part of the system includin
4、g voltage and power So far there are kinds of algorithm which use the electronic computer in power flow calculation the most widely used algorithm is the Newton - Raphson power flow calculation methodBefore we the computer in power flow calculation we need to need to have the nodes of the network cl
5、assified and numbered and establish a mathematical model of power network namely the power system network equations This paper describes the formation of the node admittance matrix In the formation of the node admittance matrix we need to transform the power network to equivalent circuit which inclu
6、des transformation of transmission lines and transformersThe Newton - Raphson power flow calculation has a relatively high demand for a given initial value So before the Newton - Raphson iteration we use Gauss - Seidel iterative method to produce a more precise initial value This paper describes the
7、 process of Gauss - Seidel and Newton - Raphson iteration The main contents are the establishment of iterative equation the calculation of Jacobian matrix and the calculation of power and voltage as well as how to deal with the situation when a PV node transform to a PQ node iteration processWe use
8、the Matlab programming language as development tools the input and output of the data process in the Excel spreadsheetsIn this paper we utilize a system contains 5 nodes to analyze the result of the calculation by the Matlab program shows that the algorithm is convergence and practiceKey WordsPower
9、flow calculationnode admittance matrixNewton Rap sonGauss SeidelMatlab目录第 1 章 绪论 111 课题背景 112 选题意义 113 潮流计算及其现状及其发展趋势 214 本毕业设计主要工作 3第 2 章 电力系统潮流计算基本原理 421 电力网络的数学模型 4211 电力网络的基本方程式 4212 自导纳和互导纳的确定方法 5213 节点导纳矩阵的性质及意义 7214 非标准变比变压器等值电路 822 潮流计算的数学模型 10221 潮流计算的节点类型 10222 潮流计算基本方程 1023 潮流计算的约束条件 1224
10、 潮流计算方法 13241 牛顿拉夫逊法 13242 高斯赛德尔法 13243 PQ 分解法 14244 拟牛顿算法 1625 Matlab 简介 16251 Matlab 概述 16252 matlab GUI 简介 16253 GUI 设计模板及设计窗口 17254 GUI 设计的基本操作 17第 3 章 牛顿拉夫逊潮流计算理论分析 1831 概述 1832 牛顿法基本原理 1833 牛顿法潮流计算方程 22331 节点功率方程 22332 修正方程 2334 牛顿法潮流计算主要流程 26第 4 章 基于 matlab 潮流计算软件的实现 2841 登陆界面的设计实现 2842 潮流计算主
11、界面设计实现 28421 主界面介绍 28422 数据初始化 29423 潮流计算 30424 数据处理 32425 数据的传递问题 32第 5 章 实例仿真与分析 3351 实例仿真 3352 运行结果分析 34第 6 章 小结 35绪论课题背景电力是衡量一个国家经济发展的主要指标也是反映人民生活水平的重要标志它已成为现代工农业生产交通运输以及城乡生活等许多方面不可或缺的能源和动力电力系统是由发电输电变电配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能再经输电变电和配电将电能供应到各用户为实现这一功能电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与
12、控制系统对电能的生产过程进行测量调节控制保护通信和调度以保证用户获得安全经济优质的电能电力系统的出现使电能得到广泛应用推动了社会生产各个领域的变化开创了电力时代出现了近代史上的第二次技术革命 20 世纪以来电力系统的发展使动力资源得到更充分的开发工业布局也更为合理使电能的应用不仅深刻地影响着社会物质生产的各个侧面也越来越广地渗透到人类日常生活的各个层面电力系统的发展程度和技术水准已成为各国经济发展水平的标志之一MATLAB 自 1980 年问世以来它的强大的矩阵处理功能给电力系统的分析计算带来许多方便在处理潮流计算时其计算机软件的速度已无法满足大电网模拟和实时控制的仿真要求而高效的潮流问题相关
13、软件的研究已成为大规模电力系统仿真计算的关键随着计算机技术的不断发展和成熟对 MATLAB 潮流计算的研究为快速详细地解决大电网的计算问题开辟了新思路选题意义电力系统已经与我们的生活息息相关不可分割进行电力系统潮流计算是保证电力系统正常运行的必要计算具体来讲电力系统潮流计算具有以下意义在电网规划阶段通过潮流计算合理规划电源容量及接入点合理规划网架选择无功补偿方案满足规划水平的大小方式下潮流交换控制调峰调相调压的要求 在编制年运行方式时在预计负荷增长及新设备投运基础上选择典型方式进行潮流计算发现电网中薄弱环节供调度员日常调度控制参考并对规划基建部门提出改进网架结构加快基建进度的建议 正常检修及下
14、的潮流计算用于日运行方式的编制指导发电厂开机方式有功无功调整方案及负荷调整方案满足线路变压器热稳定要求及电压质量要求 预想事故设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行方式调整方案总结为在和规划方案的研究中都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性可靠性和经济性同时为了电力系统的运行状态也需要进行大量而快速的潮流计算因此潮流计算是电力系统中应用最广泛最基本和最重要的一种电气运算利用电子计算机进行潮流计算从 20 世纪 50 年代中期就已经开始此后潮流计算曾采用了各种不同的方法这些方法的发展主要是围绕着对潮流计算的一些基本要求进行的电力系统潮流计算属于稳态分析范畴不涉及系统元件
15、的动态特性和过渡过程因此其数学模型不包含微分方程是一组高阶非线性方程非线性代数方程组的解法离不开迭代因此潮流计算方法首先要求它是能可靠的收敛并给出正确答案随着电力系统规模的不断扩大潮流问题的方程式阶数越来越高目前已达到几千阶甚至上万阶对这样规模的方程式并不是采用任何数学方法都能保证给出正确答案的这种情况促使电力系统的研究人员不断寻求新的更可靠的计算方法潮流算法的研究仍然非常活跃但是大多数研究都是围绕改进牛顿法和 P-Q 分解法进行的此外随着人工智能理论的发展遗传算法模糊算法也逐渐被引入潮流计算但是到目前为止这些新的模型和算法还不能取代牛顿法和 P-Q 分解法的地位由于电力系统规模的不断扩大对计
16、算速度的要求不断提高计算机的并行计算技术也将在潮流计算中得到广泛的应用成为重要的研究领域 通过几十年的发展潮流算法日趋成熟近几年对潮流算法的研究仍然是如何改善传统的潮流算法即高斯-塞德尔法牛顿法和快速解耦法牛顿法由于其在求解非线性潮流方程时采用的是逐次线性化的方法为了进一步提高算法的收敛性和计算速度人们考虑采用将泰勒级数的高阶项或非线性项也考虑进来于是产生了二阶潮流算法后来又提出了根据直角坐标形式的潮流方程是一个二次代数方程的特点提出了采用直角坐标的保留非线性快速潮流算法岩本伸一等提出了一种保留非线性的快速潮流计算法但用的是因而没法利用 P-Q 解耦为了更有利于大电网的潮流计算将此原理推广用于 P-Q 解耦这样既利用了保留非线性的快速算法在迭代中使用常数又保留了 P-Q 解耦的优点对于一些病态系统应用非线性潮流计算方法往往会造成计算过程的振荡或者不收敛从数学上讲非线性的潮流计算方程组本来就是无解的这样人们提出来了将潮流方程构造成一个函数求此函数的最小值问题称之为非线性规划潮
