潮流计算课程设计论文

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1、目录第一章 课程设计概述11.1 设计目的11.2 设计要求11.3 设计题目11.4 设计内容21.5 设计时间2第二章（针对该课程设计题目的）设计思路32.1 潮流计算题目32.2 对课题的分析及求解思路3第三章 电力系统潮流计算概述53.1 电力系统叙述53.2 潮流计算简介53.3 潮流计算的意义及其发展6第四章 导纳矩阵的原理及计算方法84.1 自导纳和互导纳的确定方法84.2 潮流计算的基本方程124.3 电力系统节点分类154.4 潮流计算的约束条件16第五章牛顿拉夫逊法及程序代码185.1 牛顿拉夫逊法185.1.1 牛顿拉夫逊法概要185.1.2 牛顿拉夫逊法的求解过程195

2、.1.3 程序框图如下：215.2 潮流计算程序代码21第六章 运行结果分析306.1 正常运行结果分析306.1.1 MATLAB 运行结果306.1.2 PowerWorld 运行结果356. 1. 3 综合分析366.2 非正常运行结果分析376.2.1 若某发电站发电量减半时对系统供电影响376.2.2 若某发电站发电量为零时对系统供电影响396.2.3 若某负荷切掉时对系统供电影响406.2.4 若系统环网解开对系统的影响42第七章总结44参考文献45第一章 课程设计概述1.1 设计目的1. 掌握电力系统潮流计算的基本原理和电力系统运行方式的变化2. 让学生结合课程教学内容了解实际电

3、力系统分析中的某些最基本的计算、 分析过程、常规典型计算方法和结果分析等方面知识，加深电力系统分析 课程的理解和掌握3. 掌握并能熟练运用一门计算机语言（MATLAB语言或C语言或C+语言）；4. 采用计算机语言对潮流计算进行计算机编程计算。5. 培养和提高学生对电力系统分析与设计能力。1.2 设计要求1. 程序源代码；2. 选定算例的输入，输出文件；3. 程序说明；4. 选定算例的程序计算过程；5. 选定算例的手算过程（至少迭代2次）（可选）。学生开展课程设计可以7人选择同一题目，但每个人必须独立完成所有给定 任务，学生必须按计划开展课程设计, 每一阶段完成情况必须接受教师检查。编 程实现部

4、分，学生可以根据自己掌握的编程工具情况选择，女如MATLAB. C、VC等, 最后必须提供程序代码，课程设计必须完成对系统的分析与设计任务,编写相应 的分析与设计报告。1.3 设计题目1高压输电网潮流的计算机算法程序设计（PQ分解法、牛顿-拉夫逊法）2. 中压配电网潮流的计算机算法程序设计（前推后代法、同伦延拓法等）3. 电力系统短路故障的计算机算法程序设计（要求不限）本设计选择为高压输电网潮流的计算机算法程序设计（PQ分解法、牛顿-拉 夫逊法）1.4 设计内容1. 根据电力系统网络推导电力网络数学模型，写出节点导纳矩阵；2. 赋予各节点电压变量（直角坐标系形式）初值后，求解不平衡量；3. 形

5、成雅可比矩阵；4. 求解修正量后，重新修改初值，从2开始重新循环计算；5. 求解的电压变量达到所要求的精度时，再计算各支路功率分布、功率损耗 和平衡节点功率;6. 上机编程调试；连调；7. 计算分析给定系统潮流分析。8. 准备计算机演示答辩，书写该课程设计说明书（必须计算机打印）。1.5 设计时间2013年春季17周至18周第二章（针对该课程设计题目的）设计思路2.1 潮流计算题目23150MW 30Mvar如图所示，变压器参数为：Zt1=3+j110, Zt2=0.8+j23,变比分别为231/110kV,231/121kV;220kV线路参数为：Z12=5.9+j31.5;110kV 线路

6、: Z45=65+j100; 34段，Z=65+j100,所有阻抗都已经归算至220kV侧。2.2 对课题的分析及求解思路2.2.1 等值电路的计算电压是衡量电力系统电能质量的标准之一。电压过高或过低，都将对人身及 其用电设备产生重大的影响。保证用户的电压接近额定值是电力系统调度的基本 任务之一。当系统的电压偏离允许值时，电力系统必须应用电压调节技术调节系 统电压的大小，使其维持在允许值范围内。本文经过手算形成了等值电路图，并 编写好了程序得出节点电压标幺值，使其满足所要求的调整范围。我们首先对给定的程序输入部分作了简要的分析，程序开始需要我们确定输 入节点数、支路数、平衡母线号、支路参数矩阵

7、、节点参数矩阵。（1）为了保证整个系统潮流计算的完整性，我们把凡具有母线及发电机处 均选作节点，这样，可以确定有 5 个节点，节点号见等值电路图。（2）确定完节点及编号后，各条支路也相应确定了，网络中总计有 5 条支 路，我们对各支路参数进行了计算。根据所给实际电路图和题中的已知条件，有 以下公式计算各输电线路的阻抗和对地支路电容的标幺值和变压器的阻抗标幺 值。选择电压基准值为U二220KV和功率基准值S二100MVABB所以 Z =b = 4840BSB2.2.2数据的输入该系统中，母线1为平衡节点，保持定值电压U=220+j0kV,5节点为PV节点, 注入有功功率为40MW，无功功率为30

8、Mvar，其余节点均为PQ节点，注入功率 分别为S2=-j10MVA，S3=-180-j100MVA, S4=-50-j30MVA.首先计算节点数据矩阵如下，%(bus#)(volt)(ang)(p)(q)(bus type)bus=11.000.000.000.003;21.000.000.00-0.101;31.000.00-1.80-1.001;41.000.00-0.50-0.301;51.000.000.400.302;然后计算线路数据矩阵如下，%b#1b#2(R)(X)(G)(B)(K)line=125.931.50.00.00;1531100.00.01.230.8230.00.

9、01.34651000.00.00;45651000.00.00这就形成了计算潮流的原始数据，把它代入程序中就可以计算潮流分布。第三章 电力系统潮流计算概述3.1 电力系统叙述电力工业发展初期，电能是直接在用户附近的发电站（或称发电厂）中生产 的，各发电站孤立运行。随着工农业生产和城市的发展，电能的需要量迅速增加， 而热能资源和水能资源丰富的地区又往往远离用电比较集中的城市和工矿区，为 了解决这个矛盾，就需要在动力资源丰富的地区建立大型发电站，然后将电能远 距离输送给电力用户。同时，为了提高供电的可靠性以及资源利用的综合经济性， 又把许多分散的各种形式的发电站，通过送电线路和变电所联系起来。这

10、种由发 电机、升压和降压变电所，送电线路以及用电设备有机连接起来的整体，即称为 电力系统。现代电力系统提出了“灵活交流输电和新型直流输电”的概念。灵活交流输 电技术是指运用固态电子器件与现代自动控制技术对交流电网的电压、相位角、 阻抗、功率以及电路的通断进行实时闭环控制，从而提高高压输电线路的诉讼能 力和电力系统的稳态水平。新型直流输电技术是指应用现电力电子技术的最新成 果，改善和简化变流站的造价等。运营方式管理中，潮流是确定电网运行方式的基本出发点：在规划领域，需 要进行潮流分析验证规划方案的合理性；在实时运行环境，调度员潮流提供了电 网在预想操作预想下的电网的潮流分布以及校验运行的可靠性。

11、在电力系统调度 运行的多个领域都涉及到电网潮流计算。潮流是确定电力网咯运行状态的基本因 素，潮流问题是研究电力系统稳态问题的基础和前提。3.2潮流计算简介电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，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：各母线的电压。 各元件中流过的功率，系统的功率损耗等等。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的分析比较供电方案或运行 方式的合理性。可靠性和经济性。此外，电力系统的潮流计算也是计算机系统动 态稳定和静态稳定的基础，所以潮流计算是研究电力系统的一种和重要和基础的 计算。电力系统潮流

12、计算也分为离线计算和在线计算两种，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。利用电子数字计算机进行潮流计算从 50年代中期就已经开始了。在这 20 年内，潮流计算曾采用了各种不同的方法，这些方法的发展主要围绕着对潮流计 算的一些基本要求进行的，对潮流计算的要求可以归纳为以下几点：（1）计算方法的可靠性或收敛性；（2）对计算机内存量的要求；（3）计算速度；（4）计算的方便性和灵活性。3.3潮流计算的意义及其发展电力系统潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，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。潮流计算的目标是求取电力系统在给

13、 定运行状态的计算，即节点电压和功率分布，用以检查系统各元件是否过负荷。 各点电压是否满足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率损耗等。对现有的 电力系统的运行和扩建，对新的电力系统进行规划设计以及对电力系统进行静态 和稳态分析都是以潮流计算为基础。潮流计算结果可用如电力系统稳态研究，安 全估计或最优潮流等对潮流计算的模型和方法有直接影响。实际电力系统的潮流 技术那主要采用牛顿拉夫逊法。运行方式管理中，潮流是确定电网运行方式的基本出发点；在规划领域，需 要进行潮流分析验证规划方案的合理性；在实时运行环境，调度员潮流提供了多 个在预想操作情况下电网的潮流分布以及校验运行可靠性。在电力系统调度运行

14、 的多个领域问题是研究电力系统稳态问题的基础和前提。在用数字见算计算机解电力系统潮流问题的开始阶段，普遍采取以节点导纳 矩阵为基础的逐次代入法。这个方法的原理比较简单，要求的数字计算机内存量 比较差下，适应 50年代电子计算机制造水平和当时电力系统理论水平，但它的 收敛性较差，当系统规模变大时，迭代次数急剧上升，在计算中往往出现迭代不 收敛的情况。这就迫使电力系统的计算人员转向以阻抗矩阵为基础的逐次代入 法。阻抗法改善了系统潮流计算问题的收敛性，解决了导纳无法求解的一些系统 的潮流计算，在 60年代获得了广泛的应用，阻抗法德主要缺点是占用计算机内 存大，每次迭代的计算量大。当系统不断扩大时，这

15、些缺点就更加突出，为了克 服这些缺点，60 年代中期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，在计算机内只需要存储各个地区系统的阻 抗矩阵及它们之间联络的阻抗，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。克服阻抗法缺点是另一个途径是采用牛顿-拉夫逊法。这是数学中解决非线 性方程式的典型方法，有较好的收敛性。在解决电力系统潮流计算问题时，是以 导纳矩阵为基础的，因此，只要我们能在迭代过程中尽可能保持方程式系数矩阵 的稀疏性，就可以大大提高牛顿法潮流程序的效率。自从 60 年代中期，牛顿法 中利用了最佳顺序消去法以后，牛顿法在收敛性。内存要求。速度方面都超过了 阻抗法，成为了 60年