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1、1电电力系力系统统分析分析课课程程设计设计题题 目目 电力系统分析课程设计电力系统分析课程设计 学学 院院 专专 业业 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 班班 级级 学生姓名学生姓名 学学 号号 月月 日至日至 月月 日日 共共 周周指导教师指导教师(签字签字) 院院 长长(签字签字) 2摘摘 要要潮流计算是电力系统的一项重要分析功能，是进行故障计算，继电保护整定，安全分 析的必要工具。传统的潮流计算程序缺乏图形用户界面，结果显示不直观，难于与其他分析功能集成。 网络原始数据输入工作量大且易于出错。随着计算机技术的飞速发展，MICROSOFT WINDOWS 操作系统早已被大家所熟悉，其友
2、好的图形用户界面已成为 PC 机的标准，而 DOS 操作系统下的应用程序因其界面不够友好，开发具有 WINDOWS 风格界面的电力系 统分析软件已成为当前的主流趋势。另外，传统的程序设计方法是结构化程序设计方法， 该方法基于功能分解，把整个软件工程看作是一个个对象的组合，由于对某个特定问题域 来说，该对象组成基本不变，因此，这种基于对象分解方法设计的软件结构上比较稳定， 易于维护和扩充。 本文通过一个实例介绍了潮流计算的手算和计算机算法。结合电力系统的特点，软件采用 MATLAB 语言运行于 WINDOWS 操作系统的图形化潮流计算软件. 电力系统的潮流计算是电力系统分析课程基本计算的核心部分
3、之一。它既有自身的独立意义，又有电力系统规划设计、运行和研究的理论基础，因此课程设计的重要性自不待言。关键词：电力系统潮流计算；牛顿拉夫逊法潮流计算； MATLAB一、设计内容及要求一、设计内容及要求复杂网络牛顿拉夫逊法潮流分析与计算的设计电力系统潮流计算是电力系统中一项最基本的计算，设计内容为复杂网络潮流计算的计算机算法牛顿-拉夫逊法。首先，根据给定的电力系统简图，通过手算完成计算机算法的两次迭代过程，从而加深对牛顿-拉夫逊法的理解，有助于计算机编程的应用。其次，利用计算机编程对电力系统稳态运行的各参数进行解析和计算；编程完成复杂网络的节点导纳矩阵的形成；电力系统支路改变、节点增减的程序变化
4、；编程完成各元件的功率损耗、各段网络的电压损耗、各点电压、功率大小和方向的计算。3二、设计原始资料二、设计原始资料1、给出一个六节点、环网、两电源和多引出的电力系统；2、给出一个五节点、环网、两电源和多引出的电力系统；参数给定，可以选用直角坐标表示的牛拉公式计算，也可以选用极坐标表示的牛拉公式计算。三、设计完成后提交的文件和图表三、设计完成后提交的文件和图表1计算说明书部分计算说明书部分设计报告和手算潮流的步骤及结果2图纸部分：图纸部分：电气接线图及等值电路；潮流计算的计算机算法，即程序；运算结果等以图片的形式附在设计报告中。4四、进程安排四、进程安排第一周：第一周：第一天上午：选题，查资料，
5、制定设计方案；第一天下午第五天：复习潮流计算的计算机算法，完成给定网络的潮流计算；第二周：第一四天：利用 matlab 编程完成潮流计算，并对照手算结果，分析误差第五天下午：答辩，交设计报告。五、主要参考资料五、主要参考资料电力系统分析（第三版） 于永源主编，中国电力出版社，2007 年电力系统分析 ，何仰赞 温增银编著，华中科技大学出版社，2002 年版；电力系统分析 ，韩桢祥主编，浙江大学出版社，2001 年版；电力系统稳态分析 ，陈珩 编，水利电力出版社；复杂网络复杂网络 N-RN-R 法潮流分析与计算的设计法潮流分析与计算的设计一、一、设计题目设计题目系统图的确定 系统等值电路如图，利
6、用 N-R 法计算系统潮流，取误差系数 =10-5。该系统中，节点 1 为 平衡节点，保持 U1=1.05+j0 为定值，节点 6 为 PV 节点，其他都是 PQ 节点。给定的注入电压、变压器阻抗、线路阻抗和线路对地电纳的一半和输出功率的标幺值与见下表。U1U2U3U4U5U6T1T2Y/2 1.051.001.001.001.001.05j0.03j0.015j0.25 节点23456 功率2+j11.8+j0.401.6+j0.83.7+j1.355电力系统图6电力系统等值阻抗图2.各节点的初值及阻抗参数该系统中，节点为平衡节点，保持=1.05+j0 为定值，节点为 PV 节点，其他四1U
7、个节点都是 PQ 节点。给定的注入电压标幺值、线路阻抗标幺值、线路阻抗标幺值、输出功率标幺值和变压器变比标幺值如图 2 所示的注释。二、二、N-RN-R 法的求解过程法的求解过程1、给定个节点电压初始值(0)(0)ef、2、将以上电压初始值代入下式（1）式，求出修正方程式常数项向量、(0)(0)2(0)PQUVVV、112222()j niiiijjijjiijjijj jj niiiijjijjiijjijj jiiiPPe G eB ff G fB eQQf G fB fe G fB eUUefVVV3、将电压初始值代入下式（2）式，求出修正方程式中系数矩阵（雅可比矩阵）的个元素（为 2（
8、n-1）阶方阵） 。7111=1=-=-+-=+j niiiijjijjiijjijj jj niiiijjijjiijjijj jj n i ijjijjii iiii jij n i ijjijjii iiii jii ijjijj jij iPPe G eB ff G fB eQQf G fB fe G fB ePG eB fG e B fePG fB eB e G ffQG fB ee VVVVV当时，对角元素是=1122-=-+=-2e=-2j nii iiiij n i ijjijjii iiii jii i ii i jB e G fQG eB fG eB ffU eUff VV
9、V22=-=-+=-=-=0ii ijiiji jjii ijiiji jjiijjjiPQG eB fefPQB e G ffeUU ef VVVVVV当时，矩阵中非对角元素是4、解修正方程式，求出修正量(0)(0)efVV、5、修正各节点电压(1)(0)(0)(1)(0)(0)=+=+eeefffVV6、将再代入（1）式，求出(1)(1)ef、(1)(1)2(1)PQUVVV、7、校验是否收敛，其收敛条件为式中，为向(k)( )( )(x)=,kkfPQVV( )( ),kkPQVV量中大分量的绝对值。这个收敛条件比较直观，它可以直接显示出最终结( )( )kkPQVV、果的功率误差8、如
10、果收敛，就进一步计算各段电力线路潮流和平衡节点功率，并打印出计算结果；如果不收敛，转回 3 步进行下一次迭代计算，直到收敛为止。8三、手算潮流计算三、手算潮流计算用图中数据和等值网络形成节点导纳矩阵YB1节点导纳矩阵BY 对角线上的元素为：11111133.33333TTKYYYjKK 2211023252111.5317437.41662TTKYYYYyyjKK02334331.73766.39418YyyjY03445441.58465.25354YyyjY5522045252111.3787466.51030TTKYYYYyyjKK66221166.66667TTKYYYjKK 非对角线
11、上的元素为：12211131.74603TYYYjK13311441155116610;0;0;0YYYYYYYY233210.907723.782150.060.25YYjj 255210.624023.900150.040.25YYjj 244226620;0YYYY344310.829883.112030.080.3YYjj 46640YY56652163.49207TYYYjK所以导纳矩阵为Z=-j33.33333 j31.74603 0 0 0 0j31.74603 1.53174-j37.41662 -0.90772+j3.78215 0 -0.62402+j3.90016 00
12、-0.90772+j3.78215 1.7376-j6.39418 -0.82988+j3.11203 0 00 0 -0.82988+j3.11203 1.5846-j5.25354 -0.75472+j2.64151 090 -0.62402+j3.90016 0 -0.75472+j2.64151 1.37874-j66.5103 j63.492060 0 0 0 j63.49206 -j66.66667 2.设各节点电压初始值为：U=e+fe1=1.05 f1=0e2=1f2=0e3=1f3=0e4=1f4=0e5=1f5=0e6=1.05f6=03.用公式11j niiiijjijj
13、iijjijj jj niiiijjijjiijjijj jPPe G eB ff G fB eQQf G fB fe G fB eVV对 PQ 和 PV 节点求取，2222()iiiUUefViPViQV2UV得 -22.59948-1.80.1-1.6-0.3-3.705.39558504求取雅可比矩阵 a=-1.53176 -41.01564 0.90772 3.78215 0 0 0.6240 3.90016 0 0-33.81760 1.53174 3.78215 -0.90772 0 0 3.90016 -0.62402 0 00.90772 3.78215 -1.7376 -6.89418 0.82988 3.11203 0 0 0 03.78215 -0.90772 -5.89418 1.7376 3.11203 -0.82988 0 0 0 00 0 0.82988 3.11203 -1.5846 -5.75354 0.75472 2.64151 0 00 0 3.11203 -0.82988 -4.75354 1.5846 2.64151 -0.75472 0
