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1、辽 宁 工 业 大 学电力系统计算课程设计（论文）题目：单机系统潮流的经济分布控制（2）院（系）：电气 工 程 学 院专业班级：电气（光伏）141 班学号：140304001_ 学生姓名：陈太阳 _ 指导教师：吴静_ 教师职称：副教授 _ 起止时间： 17-07-03至 17-07-14 本科生课程设计（论文）I 课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化课 程 设 计 （ 论 文 ） 任 务原始资料：系统如图。G：SN=30MVA ，VN=10kV，X=0.3；T: SN=31.5MVA ， Vs%=9 ， k=10/121kV, Ps=180kW, Po=3
2、0kW,Io%=0.8；L1: 线路长 70km，电阻 0.17 /km，电抗 0.38 /km，对地容纳2.78 10-6S/km；L2: 线路长 80km，电阻 0.2 /km，电抗 0.42 /km，对地容纳2.8 10-6S/km；L3: 线路长 80km，电阻 0.18 /km，电抗 0.40 /km，对地容纳2.8 10-6S/km；负荷： S2=12MVA ，S3=13 MVA ，功率因数均为0.9. 任务要求：1 阐述闭式网络潮流控制的基本思想；2 画出系统等值电路图，计算各元件参数；3 对系统进行潮流计算，计算系统支路自然功率分布；4 在 L2 支路加入合适的附加电势（串联变
3、压器），实现支路功率经济分布；5 利用 MATLAB 建立电力系统仿真模型进行仿真；6 对计算结果进行分析比较，得出结论。指 导 教 师 评 语 及 成 绩平时考核：设计质量：答辩： _ 总成绩：指导教师签字： _ 年月日注：成绩：平时 20% 论文质量 60% 答辩20% 以百分制计算GT 1 L1 2 S2 L3 L2 3 S3 本科生课程设计（论文）II 摘 要随着社会的发展，生产和人民生活用电的不断增长，负荷密度明显增大，配电网络的负荷也越来越重，不但电能损耗很大，而且也难以保证电压质量。为满足日益增长的电力需求，减少不必要的浪费，以及提供更好的电力能源，要对原有的配电网络进行改造。闭
4、视网络潮流控制和潮流计算有助于更好的分配电力资源，了解电力系统中各个组成部分的名称及作用。本课程设计主要研究某一电力系统网络，对此网络进行潮流计算。电力系统的潮流计算是电力系统分析中的基本计算之一，是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。本文研究次电力网的支路功率分布，并完成对支路加入附加电势， 使系统实现支路功率经济分布的效果。在电力网中会出现功率损失，为使电能质量可靠，保证电能的质量要求，则需对系统进行功率补偿，本次设计对串联补偿器进行设计， 并设计其硬件电路图， 以满足电力用户需要的电能质量。并通过潮流计算使系统实现支路功率的经济分布，用MATLAB进行仿真并对输出波形图进行
5、研究和分析，使电力系统实现支路功率经济分布。本课程设计阐述了闭式网络潮流控制的基本思想，画出了系统等值电路图并计算了各元件参数，对系统进行潮流计算和计算系统支路自然功率分布，在此基础上采用在L2 支路加入合适的附加电势（串联变压器），实现支路功率经济分布的方法；最后用MATLAB进行了仿真和波形分析。通过分析，证明了潮流经济的正确性。本文中设计的串联补偿器可有效的解决这种问题，且自动补偿无需人员手工操作，成功实现了本次设计的全部要求。关键词： 潮流计算；经济分布；功率补偿；MATLAB 本科生课程设计（论文）III 目 录第 1 章 绪论 . 1 1.1 电力系统潮流控制概述. 1 1.2 本
6、文设计内容. 2 第 2 章 电力系统潮流经济控制原理. 3 2.1 电力系统潮流计算基本原理. 3 2.2 简单闭式网潮流经济分布. 3 2.3 经济潮流控制附加电动势的计算. 4 第 3 章 电力系统经济潮流控制计算. 5 3.1 系统等值电路及元件参数计算. 5 3.2 系统等值电路及其化简. 6 3.3 潮流经济分布计算. 7 3.4 潮流经济分布控制方法. 8 第 4 章 潮流经济分布的仿真. 10 4.1 功率自然分布仿真模型的建立. 10 4.2 功率经济分布仿真模型的建立. 12 4.3 仿真结果及分析. 12 第 5 章 总结 . 14 参考文献 . 15 本科生课程设计（论
7、文）1 第1章 绪论1.1 电力系统潮流控制概述电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算。它的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。是电力系统稳定计算和故障分析的基础。在电力系统规划的设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用潮流计算来定量地分析比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。所以潮流计算是研究电力系统的一种很重要和很基础的计算。电力系统潮流计算也分为离线计算那和在线计算两种，前者主要用于系统规划设计和安排系统的运行方式， 后者则用于正在运行系统的经常监视及实时控制。电力
8、系统潮流计算问题在数学上是一组多元非线性方程式求解问题，其解法都离不开迭代。由于电力系统结构及参数的一些特点，并且随着电力系统不断扩大，潮流问题的方程式阶数越来越高，对这样的方程式并不是任何数学方法都能保证给出正确的答案的。这种情况成为促使电力系统计算人员不断寻求新的更可靠方法的重要因素。潮流经济运行就是指电网在供电成本率低或发电能源消耗率及网损率最小的条件下运行。电网经济运行就是一项实用性很强的节能技术。这项技术是在保证技术安全、经济合理的条件下，充分利用现有的设备、元件，不投资或有较少的投资，通过相关技术论证，选取最佳运行方式、调整负荷、提高功率因数、调整或更换变压器、 电网改造等， 在传
9、输相同电量的基础上， 以达到减少系统损耗，从而达到提高经济效益的目的。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。对潮流计算的要求可以归纳为下面三点：算法的可靠性或收敛性；计算速度和内存占用量；计算的方便性和灵活性。在用数字计算机求解电力系统潮流问题的开始阶段，人们普遍采用以节点导纳矩阵为基础的导纳法。这个方法的原理比较简单，要求的数字计算机的内存量也比较小，适应当时的电子数字计算机 制作水平和电力系统理论水平。20 世纪 60 年代初，数字计算机已经发展到第二代，计算机的内存
10、和计算速度发生了很大的飞跃，从而为阻抗法的采用创造了条件。阻抗法改善了电力系统潮流计算问题的收敛性，解决了导纳法无本科生课程设计（论文）2 法解决的一些系统的潮流计算，在当时获得了广泛的应用，曾为我国电力系统设计、运行和研究作出了很大的贡献。但是，阻抗法的主要缺点就是占用计算机的内存很大，每次迭代的计算量很大。当系统不断扩大时，这些缺点就更加突出。为了克服阻抗法在内存和速度方面的缺点，后来发展了以阻抗矩阵为基础的分块阻抗法。这个方法把一个大系统分割为几个小的地区系统，在计算机内只需存储各个地区系统的阻抗矩阵及它们之间的联络线的阻抗，这样不仅大幅度的节省了内存容量，同时也提高了计算速度。克服阻抗
11、法缺点的另一途径是采用牛顿法。牛顿法是数学中求解非线性方程式的典型方法，有较好的收敛性。在牛顿法的基础上，根据电力系统的特点，抓住主要矛盾，对纯数学的牛顿法进行了改造，得到了 P-Q分解法。 P-Q分解法在计算速度方面有显著的提高，迅速得到了推广。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，即导纳法、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
12、的特点，提出了采用直角坐标的保留非线性快速潮流算法。随着电力系统潮流控制理论的不断研究深入和日趋完善，导纳法、牛顿法和快速解耦法等一系列电力系统潮流控制方法将更加完善，为现在乃至未来的电力系统潮流控制领域带来新的突破。1.2 本文设计内容本文通过给出的电力网系统图， 从而画出系统等值电路图， 计算各元件参数，了解并阐述闭式网络潮流计算及其经济控制的基本思想，完成电力系统网络的潮流计算，继而完成电力网的支路功率分布，并完成对一支路加入附加电势，使系统实现支路功率经济分布的效果。由于在电力网中会出现功率损失，因而需对系统进行功率补偿，本次设计对串联补偿器进行设计，并设计其硬件电路图，并用MATLA
13、B 进行仿真，得出仿真波形，从而对计算结果进行分析比较，并得出结论。本科生课程设计（论文）3 第2章 电力系统潮流经济控制原理2.1电力系统潮流计算基本原理潮流计算是电力系统分析中的基本的计算之一，它的任务是对给定的运行条件确定系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布及功率损耗等。电力系统潮流计算的结果的是电力系统稳定计算和故障分析的基础。潮流计算根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。潮流计算是电力系统非常重要的分析计算，用以研究系统规划和运行中提出的各种问题。对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求:对运行的电力系统， 通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内， 系统中各种元件（线路、变压器等）是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。2.2 简单闭式网潮流经济分布在环网中引入环路电势使产生循环功率，是对环网进行潮流控制和改善功率分布的有效手段。在简单环网中，其功率
