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1、昆 明 学 院 2014 届毕业论文（设计）论文（设计）题目基于MATLAB的电力系统潮流计算 子课题题目 姓 名 白春涛 学 号 201004170201 所属院系 自动控制与机械工程 专业年级 电气工程及其自动化2010级 指导教师 王荔芳 2014 年 5 月1 摘 要 电力系统潮流计算是最基本、最常用的计算。根据系统给定的运行条件、网络及元件参数，通过电力系统潮流计算可以确定珉各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率发布以及功率损耗等。电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。因此潮流计算在电力系统的规划设计、生产运行、调度管理及科学研究中都有着广泛的应用。由于电力系
2、统是一个具有高度非线性的复杂系统，在潮流计算时涉及到大量的矢量计算和矩阵运算，手工计算已经无法满足需要，因而需要一个具有高效处理矩阵运算的语言。本次设计的主要目的就是利用MATLAB最重要的组件之一Simlink中的电力元件库（SimPowerSystens）构建电力系统仿真模型。对电力系统进行仿真计算，利用MATLAB的强大计算功能，编写M语言，设置变量参数，得出计算结果并进行分析，并得出结论。结果表明运用MATLAB对复杂电力系统潮流进行分析与仿真，能够准确直观地考察电力系统稳态的静态特征，验证了MATLAB在电力系统仿真中的强大作用。关键词：电力系统潮流计算；MATLAB；仿真 Abst
3、ract Power system power flow calculation is the most basic, the most commonly used computing.According to the system of a given operation conditions, network and component parameters, through the power system flow calculation on each busbar voltage can be determined (amplitude and phase Angle), rele
4、ased in the network power and power loss, etc.The result of the power system flow calculation is the basis of the calculation and fault analysis of power system stability.So the power flow calculation in power system planning and design, production, scheduling management and has a wide application i
5、n scientific research.Because of the power system is a highly nonlinear complex system, when the power flow calculation involves a lot of vector and matrix calculation, manual calculation has been unable to meet this need, and therefore need a language with efficient processing matrix operations.The
6、 main purpose of this design is to use one of the most important component of MATLAB in the Simlink power component library (SimPowerSystens) power system simulation model was constructed.For power system simulation, using the powerful calculation function of MATLAB, write M language, set a variable
7、 parameters, it is concluded that the calculation results and analysis, and conclusion.Results show that using the MATLAB to complex trend analysis and simulation, power system accurately visually inspect the static characteristics of electric power system steady state, the powerful functions of MAT
8、LAB in power system simulation is verified.Key words: power system flow calculation;MATLAB;The simulation 目 录第一章 绪 论11.1电力系统概述11.1.1电力系统的定义及功能11.1.2 电力系统的发展简况11.1.3电力系统的模型21.2任务的提出与方案论证21.3主要关键技术、工艺参数和理论依据31.4 基于MATLAB潮流计算的发展前景31.5 设计（论文）的创新之处4第二章 潮流计算基本原理52.1电力网络的数学模型52.1.1 电力网络的基本方程式52.1.2自导纳和互导纳的
9、确定方法52.1.3 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82.2潮流计算的数学模型102.2.1节点类型的确定102.2.2潮流计算的约束条件112.3潮流计算的步骤12第三章 潮流计算的方法133.1高斯赛德尔法潮流计算133.1.1高斯赛德尔法潮流计算原理133.1.2高斯-塞德尔法计算潮流过程133.2 牛顿拉夫逊法潮流计算143.2.1牛顿拉夫逊法潮流计算原理143.2.2 牛顿法在两种坐标系下的区别153.2.3牛顿法的步骤163.3 PQ分解法183.3.1 PQ分解法潮流计算原理183.3.2 PQ分解法的特点：19第四章 基于MATLAB的实例仿真与分
10、析204.1仿真实例204.2用MATPOWER计算潮流204.2.1运行程序及说明204.2.2运行结果254.3潮流计算仿真模型264.3.1电力系统元件的模型选择264.3.2参数计算及设置274.3.3结果分析30参考文献32谢辞331 基于MATLAB的电力系统潮流计算第一章 绪 论1.1电力系统概述1.1.1电力系统的定义及功能电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的系统。电力系统将自然界的一次能源（如：水能、电能、风能、太阳能等）通过电力装置转化为电能，再经过输送、变换和配送将电能供应到各用户。为实现电力系统的功能在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，以便对
11、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、优质可靠的电能，来满足人们日常的生产生活需要。建立结构合理的大型电力系统使电能的生产、消费、系统的统一调度更方便，减少总装机容量，节约了设备的投资，利于地区能源的合理开发和利用，更大限度地满足地区用电量日益增长的需求。电力系统是国家及地区国民经济规划的重要部分。 1.1.2 电力系统的发展简况电能应用初期由小容量发电机单独向灯塔、轮船、车间等照明系统供电，可看作是简单的住户式供电系统。白炽灯发明后，出现了中心电站式供电系统，1882年爱迪生在纽约主持建造的珍珠街电站。它装有6台直流发电机总容量约670千瓦，用11V
12、电压供1300盏电灯照明。19世纪90年代，三相交流输电系统研制成功，并取代了直流输电，成为电力系统发展的重要标志。 20世纪以后，人们意识到扩大电力系统的规模可以在能源开发、工业施工、负荷调整、系统安全与经济运行等方面带来显著的社会效益。因此电力系统的规模不断增大。世界上覆盖面积最大的电力系统是前苏联的统一电力系统。它东西横越7000多千米。南北纵贯3000多千米，覆盖了约1000万平方千米的土地。我国的电力系统从50年代开始迅速发展。1991年底，电力系统装机容量为14600万瓦，年发电量为6750亿千瓦时，居世界第四位。输电线路以220千伏、330千伏和500千伏为网络骨干，形成了4个装
13、机容量超过1500万千瓦的大区电力系统和9个超过百万千瓦的电力系统，大区之间的联网工作也已经开始。此外，1989年，台湾省建立了装机容量为1659万千瓦的电力系统。 1.1.3电力系统的模型广义的电力系统由生产、变换、输送、分配电能等各种消耗电能的设备组成（如：发电机、变压器、电力线路、电动机、电灯）电力系统加上动力设备称动力系统（如：锅炉、水库、反应堆、水轮机、汽轮机等）。电力网是电力系统中输送和分配电能的部分，包含升压变压器、降压变压器和各种电压等级的输电线路。 图1-1 动力系统、电力系统和电力网示意图1.2任务的提出与方案论证潮流计算是电力系统中最基本最重要的运算，是在给定电力系统网络
14、结构、参数和系统运行状态的边界条件的情况下确定系统稳定运行状态的一种方法，是电力系统规划和运行中不可或缺的重要组成部分。潮流计算是电力系统分析中最基本、最重要的计算，是系统安全、经济分析和实施控制与调度的基础。潮流计算的任务是根据给定的运行条件和网络结构确定整个系统的运行状态（如：母线上的电压幅值与相角、网络中的功率发布及损耗等）。潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。在电力系统运行方式和规划方案的研究中，都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。为了实时监控电力系统的运行状态的，也需要进行大量而快速的潮流计算。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。在系统的规划设计和安排系统的运行方式中，采用离线潮流计算；在电力系统运行状态的实时监控中，则采用在线潮流计算，是电力系统研究人员长期研究的一个重要课题。它既是对电力系统规划设计和运行方式的合理性、
