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1、摘要电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种重要的分析计算,它根据给定的运行条件及系统接线情况确定整个电力系统各部分的运行状态。在电力系统规划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。MALB使用方便，有着其他高级语言无法比拟的强大的矩阵处理功能。这样使MALA成为电力系统潮流计算的首选计算机语言。牛顿拉夫逊法师电力系统潮流计算的常用算法之一，它收敛性好，迭代次数少。介绍了电力系统潮流计算机辅分析的基本知识及潮流计算牛顿-拉普逊法，最后介绍了利用malbG 制作潮流计算软件的过程。关键词：电力系统潮流计算；牛顿-拉
2、普逊法；mata GUIAbsractPower Flow acuatio f Pweryste is aimportnt analys and caltion o pwer systmsadyse opi, hich accring tothegien oeratig conition and system wiri o etrine te varou parts of th poer ym runnigs. In the tu of ower ystem design nd t curent peration ar rquire Power Fow lculaio to quantitat
3、e analye ad compared to tpogra orru mode powsuply reaoable, reliabiliand enom or notMATLAB is easy to use， te owefulmarxpocein s the othe high-level lauagecn ot be omparedwith.his allwsMATLB to emte pered omputer langug oower calcuation.Neton Rapso pwerlocalcution i oe te ost cmmnly sedagriths, whic
4、 as go convegnce an ewer iteions .harticleescrie the power fo compter assistd alysis f the asic knowldgead por flo etn ason method, Fall it desrbe how to uemala t make the powe flw lcuatin sfwreKeyords: powefo alcultin; Neto- Raphsn mth；malabI目录第1章绪论1.1 课题背景12 选题意义1.3 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
5、 电力系统潮流计算基本原理21 电力网络的数学模型42.1电力网络的基本方程式421. 自导纳和互导纳的确定方法2.3节点导纳矩阵的性质及意义72.1.4 非标准变比变压器等值电路2 潮流计算的数学模型1022. 潮流计算的节点类型1022 潮流计算基本方程02. 潮流计算的约束条件1224 潮流计算方法132.41 牛顿拉夫逊法12.2 高斯赛德尔法132.4. 分解法142.4. 拟牛顿算法625Malab简介16.1 Matab概述162.5.2 mtab UI简介162.5. I 设计模板及设计窗口74 GUI 设计的基本操作7第3章 牛顿拉夫逊潮流计算理论分析83.1 概述8. 牛顿
6、法基本原理13.3 牛顿法潮流计算方程2.节点功率方程2.3.2 修正方程2334 牛顿法潮流计算主要流程26第4章 基于ml潮流计算软件的实现284 登陆界面的设计实现284.2 潮流计算主界面设计实现42. 主界面介绍284.22数据初始化942 潮流计算30.4 数据处理32.2.数据的传递问题2第5章 实例仿真与分析335.1 实例仿真3352运行结果分析3第章 小结3第1章 绪论1.1 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
7、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。潮流计算是在给定电力系统网络结构、参数和决定系统运行状态的边界条件的情况下确定系统稳态运行状态的一种基本方法，是电力系统规划和运营中不可缺少的一个重要组成部分。可以说，它是电力系统分析中最基本、最重要的计算，是系统安全、经济分析和实时控制与调度的基础。是电力系统研究人员长期研究的一个课题。MTB自198年问世以
8、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MALAB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。1.2 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：(1) 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、
9、调峰、调相、调压的要求。 (2) 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。 (3) 正常检修及特殊运行方式下的潮流计算，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。 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。1.3 潮流计算及其现状及其发展趋势利用电子计算机进行潮流计算从20世纪5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
10、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。知道现在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、人工
11、神经网络、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
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。岩本伸一等提出了一种保留非线性的快速潮流计算法，但用的是指教坐标系,因而没法利用-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-解耦。这样，既利用了保留非线性的快速算法，在迭代中使用常数雅克比矩阵，又保留了-Q解耦的优点。另外，为了优化系统的运行，从所有以上的可行潮流解中挑选出满足一定指标要求的一个最佳方案就是最优潮流问题。最优潮流是一种同时考虑经济性和安全性的电力网络分析优化问题。本毕业设计主要工作本文致力于研究分析电力网络的运行情况。结合电力系统潮流计算的特点,设计一款基于matla的潮流计算软件，该软件能够进行电力系统潮流计算
13、并且具有一定的辅助分析功能。具体来讲要完成如下工作:1:研究电力系统潮流计算的基本原理和基本方法。：完成电力系统网络的数学建模。3：利用mtlb的M语言进行编程实现电力系统的潮流计算。：利用matl GUI完成软件的登陆界面及主界面的制作5：利用该软件进行某电力系统的潮流计算，并对计算结果进行分析以验证该软件的可用性。第2章 电力系统潮流计算基本原理2.1 电力网络的数学模型21.1电力网络的基本方程式电力网络可以用结点方程式或回路方程式表示出来。在结点方程式中表示网络状态的变量是各节点的电压,在回路方程式中是各回路中的回路电流。一般若给出网络的支路数b,结点数n,则回路方程式数为m=b-n1结点方程式数为-1因此,回路方程式数比结点方程式数多d=m-=b-2n+在一般电力系统中，各结点(母线)和大地间有发电机、负荷 、线路电容等对地支路，还有结点和结点之间也有输电线路和变压器之路,一般b2n,用结点方程式表示比用回路方程式表示方程式数目要少。而且如以下所示,用结点方程式表示容易建立直观的方程式,输电线的连接状态等变化时也很容易变更网络方程式。基于上述理由,电力系统的基础网络方程式一般都用结点方程式表示。如图21所示,1 Net k N 图2-1
