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1、1摘摘 要要本文运用 MATLAB 软件进行潮流计算，对给定题目进行分析计算，再应用 DDRTS 软件，构建系统图进行仿真，最终得到合理的系统潮流。潮流计算是电力系统最基本最常用的计算。根据系统给定的运行条件，网络接线及元件参数，通过潮流计算可以确定各母线的电压幅值和相角，各元件流过的功率，整个系统的功率损耗。潮流计算是实现电力系统安全经济发供电的必要手段和重要工作环节。因此，潮流计算在电力系统的规划计算，生产运行，调度管理及科学计算中都有着广泛的应用。首先，画出系统的等效电路图，在计算出各元件参数的基础上，应用牛顿拉夫逊 Newton-Raphson 法以及 MATLAB 软件进行计算对给定
2、系统图进行了四种不同负荷下的潮流计算，经过调节均得到符合电压限制及功率限制的潮流分布。其次，轮流断开环网的三条支路，在新的系统结构下进行次潮流计算，结果亦均满足潮流分布要求。牛顿拉夫逊 Newton-Raphson 法具有较好的收敛性，上诉计算过程经过四到五次迭代后均能收敛。最后，应用 DDRTS 软件，构建系统图，对给定负荷重新进行分析，潮流计算后的结果也能满足相应的参数要求。关键词：关键词：牛顿-拉夫逊法 MATLAB DDRTS 潮流计算2一、题目原始资料1系统地理接线如图所示系统地理接线如图所示线长为：1火厂：70km2火厂：120km4火厂：80km23：100km3水厂：60km
3、均为双回线，电压为 220KV，单回线路参数为：r1=0.085 /kmx1=0.32 /kmb1=3.5*10-6 s/km 四个变电所的负荷 cos=0.85,年初负荷分配如下：70MW90MW60MW80MW10KV35KV10KV35KV2、变压器配置：、变压器配置：P=60MW 时，配二台 50MVA 变压器；每台 PK=254KW，uk%=14.5 P=70 MW 时，配二台 63MVA 变压器；每台 PK=245KW，uk%=12.5 P=80 MW 时，配二台 63MVA 变压器；每台 PK=245KW，uk%=12.5 P=90 MW 时，配二台 75MVA 变压器；每台 P
4、K=414KW，uk%=16.7 要求：、变电所的负荷为年初数值，年末最大运行方式数值应比年初数值高 10年中最大运行方式数值应比年初数值低 3各时期最小运行方式数值应比当时的最大运行方式数值低 30、火电厂作为平衡节点，水电厂作为 PV 节点。、各节点电压应在 UN1.05UN之间、水厂夏季满发 P=120MW，40n求得雅克比矩阵个元素)(k ijH)(k ijN)(k ijJ)(k ijL)(k ijR)(k ijS增大节点号 i=i+1把雅克比矩阵单位 化求解修正方程，得，)(k ie)(k if求解最大修正量，max)(|k iemax)(|k if 是否收敛 回带各电压新值，K=K
5、+1计算输出电压大小及相角，节电功率及支路损 耗停止否是否是7( (三三) )变电所负荷为题目所给数据进行求解变电所负荷为题目所给数据进行求解1形成 B1、B2 矩阵： 根据所求参数，以及 B1 矩阵的含义，列写 B1 矩阵如下：1909. 00099. 00031. 0951909. 00099. 00031. 08401219. 001983. 000527. 01031909. 00145. 00051. 07300333. 003306. 000878. 0321909. 001115. 00368. 06201233. 002314. 000615. 09101267. 002645
6、. 000702. 041014 . 003967. 001054. 0211iiiiiiiiiiiiiiB由各个变电所负荷功率可以计算出总功率为 215MW，而发电厂一、二的总装机容量分别为 300 MW 和 200 MW。为了平衡两发电厂发出的电量，令发电厂二的功率为 100 MW，为了减小线路上的损耗，令 发电机的电压为额定电压的 1.05 倍。并且，根据前面叙述的节点分类，形成 B2 矩阵如下：001.051.0501 001002 001002 001002 00.50470.312781002200.64890.402151002 00.43260.26811002 00.5768
7、0.357471002 001002 1.201.051.0503iBi i i 由于各节点电压不应超过各自的允许范围，由题目要求知，发电厂电压标幺值在 1 到 1.05 变化时, 变压器各个母线电压都在 1 到 1.05 之间变化。 同时保证发电厂发出的有功功率要大于变电所有功功率，并且两者差值越小表明线路有功功率损耗 越小，越满足实际要求。 2编写程序并运行由于程序较复杂，故将其放入附录中，具体程序和结果分别见附录一，二。 由附录 2 的结果可以观察到各个节点电压标幺值分别为:8节 点12345678910电 压1.05001.04371.04601.03971.11641.10361.1
8、1251.10911.04201.0500由此观察到节点 4、6、8、10 的电压都较正常范围偏高，因此调节变压器分接头和发电厂电压，此 系统共进行四次调整，最终得到合理结果，各次调整和结果如下: 调节方法：调节方法电厂 1 电 压电厂 2 电 压分接头 1分接头 2分接头 3分接头 4未调整1.051.050.9090.9090.9090.909 第一次1.051.050.9550.9550.9550.955 第二次1.041.040.9550.9550.9550.955 第三次1.0351.040.9550.9550.9550.955 第四次1.0251.0250.9550.9550.95
9、50.955调节结果： 节点电压12345678910 未调整1.05001.04371.04601.03971.11641.10361.11251.10911.04201.0500 第一次1.05001.04351.04591.03951.05941.04541.05471.05191.04201.0500 第二次1.04001.03321.03571.02931.04841.0341 1.04361.04081.03181.0400 第三次1.03501.03031.034661.02421.04291.03081.04241.03521.02671.0400 第四次1.02501.017
10、71.02041.01401.03191.01701.02681.02411.01661.0250由上表观察到，进行最后一次调节时节点 4，6，8，10 的电压均在题目允许的范围内，对线路损耗 进行分析，统计每次调整后各个支路的有功损耗的标幺值，记录于下表：功率损耗未调整第一次第二次第三次第四次 (1,2)支路0.00050.00050.00050.00030.0006 (1,9)支路0.00260.00260.00270.00270.0028 (1,4)支路0.00180.00180.00190.00190.0019 (2,6)支路0.00180.00200.00200.00200.0021
11、 (2,3)支路0.00470.00470.00480.00480.0050 (3,7)支路0.00110.00120.00120.00120.0013 (3,10)支路0.00690.00690.00700.00700.0072 (4,8)支路0.00120.00130.00130.00130.0014 (5,9)支路0.00090.00100.00100.00100.0010 总损耗0.02150.02200.02240.02220.0233由此可以看出，随着变压器分接头的调高以及发电厂电压的降低，有功损耗逐渐增大，符合实际情 况，而最终调节使得电压在规定范围内时，有功损耗增加了 0.8M
12、W，相对与实际损耗小很多，可以认 为是合理的。具体的潮流分布如下：9各条支路的首端功率 Si各条支路的末端功率 Sj S(1,2)= -0.1024 + 0.0057iS(2,1)= 0.1030 - 0.4208i S(1,4)= 0.5809 + 0.1338iS(4,1)= -0.5782 - 0.4009i S(1,9)= 0.5077 + 0.1096iS(9,1)= -0.5057 - 0.3456i S(2,6)= 0.6510 + 0.4650iiS(6,2)= -0.5057 - 0.3456i S(2,3)= -0.7539 - 0.0442iS(3,2)= 0.7589
13、- 0.2830i S(3,7)= 0.4339 + 0.3037iS(7,3)= -0.4326 - 0.2681i S(3,10)= -1.1928 - 0.0208iS(10,3)= 1.2000 - 0.1810i S(4,8)= 0.5782 + 0.4009iS(8,4)= -0.5768 - 0.3575i S(5,9)= -0.5047 - 0.3128iS(9,5)= 0.5057 + 0.3456i各节点的功率 S 为(节点号从小到大排列)：Columns 1 through 60.9862 + 0.2491i 0.0000 - 0.0000i -0.0000 + 0.00
14、00i -0.0000 - 0.0000i -0.5047 - 0.3128i -0.6489 - 0.4022iColumns 7 through 10-0.4326 - 0.2681i -0.5768 - 0.3575i 0 1.2000 - 0.1810i 得到的图像如下：051011.05值 值 值值 值 值 值 值0510-505值 值 值值 值 值 值1 2 3 4 5 6 7 8 910-202值 值 值值 值 值 值 值 值1 2 3 4 5 6 7 8 910-0.500.5值 值 值值 值 值 值 值 值123456789-202值 值 值值 值 值 值 值 值 值 值12
15、3456789-0.500.5值 值 值值 值 值 值 值 值 值 值( (四四) )4 个变电所负荷同时以个变电所负荷同时以 2%的比例增大的比例增大由于变电所负荷变大，所以各个变电所符合标幺值变为：10变电所 1 =0.5148+j0.3190LS变电所 2 =0.6619+j0.4102LS变电所 3 =0.44125+j0.27346LS变电所 4 =0.58834+j0.36462LS相应地， B2 矩阵变为：001.051.0501 001002 001002 001002 00.51480.31091002200.66190.41021002 00.441250.273461002 00.588340.364621002 001002 1.201.051.0503iBi i i 将程序中的 B2 矩阵替换后，运行并进行调节，此系统经过四次调节后达到要求，对应的调节方法 和结果见下表： 调节方法：调节方法电厂 1 电 压电厂 2 电 压分接头 1分接头 2分接头 3分接头 4未调整1.051.050.9090.9090.9090.909 第一次1.051.050.9550.9550.9550.955 第二次1.0251.0250.9550.9550.9550.955调节结果： 节点电压12345678910 未调整1.050
