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1、河南城建学院本科毕业设计（论文） 摘要基于MATLAB的电力系统潮流计算摘 要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（幅值及相角），各元件中流过的功率、整个系统的功率损耗等。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设计、生产运行、调度管理及科学研究中都有着广泛的应用。本次设计的主要目的就是面向一般的电力网络，形成节点导纳矩阵，确定合适的算法，编写通用的计算程序，得到计算结果。设计中主要介绍了牛顿拉夫逊和PQ分解两种算法，PQ分解法虽然在结构上比牛顿法更加简化，但是针对
2、一般网络现代计算机在存储空间及计算速度上已经十分强大，鉴于对牛顿法的熟悉与其算法的直观性，本次设计在编程时采用了牛顿拉夫逊法的直角坐标形式。解方程的过程利用Matlab的强大计算功能，编写M语言，合理设置变量，实现通用计算功能。关键词: 电力系统，潮流计算，牛顿拉夫逊法，Matlab。 I 河南城建学院本科毕业设计（论文） AbstractAbstractPower system load flow calculation is the most basic and commonly used calculations. Given according to the system operat
3、ing conditions, the network connection and device parameters can be determined by power flow calculation of the bus voltage (magnitude and phase angle), the power flowing through the components, overall system power consumption and so on. Flow calculation is to achieve economic development of power
4、system supply the necessary means and important part of the work. Therefore flow calculation in power system planning and design, production and operation, scheduling management, and scientific research have a wide range of applications.The main purpose of this design is for the general electricity
5、network, the formation of the node admittance matrix, determine the appropriate method, the preparation of general-purpose computer program to get results. Introduces the design and the PQ decomposition Newton Raphson two algorithms, PQ decomposition although the structure is more streamlined than t
6、he Newton method, but for the general network of modern computer storage space and computing speed has been very strong, in view of the Newton Familiar with its intuitive algorithm, this design in programming using Newton Raphson polar form. The process of solving equations using matlab powerful com
7、puting capabilities, the preparation of M language, a reasonable set variables, to achieve general-purpose computing functions.Keywords: power system, power flow calculation, Newton - Raphson method, Matlab.河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录 目录摘 要IAbstractII目录III1 引言11.1 潮流计算目的11.2 潮流计算意义11.3 潮流计算发展史11.4基于MATLAB 的
8、电力系统潮流计算发展前景22简单电力系统潮流计算42.1简单辐射网络的潮流计算42.1.1简单支路的潮流分布和电压降落42.1.2 辐射型网络的手工潮流计算方法62.2 简单环网的潮流计算72.2.1两端电压相等72.2.2两端电压不相等83 复杂电力系统潮流计算的计算机算法103.1电力网络方程及等值电路103.2节点导纳矩阵形成及修改113.3节点的分类143.3.1 PQ节点143.3.2 PV节点143.3.3 平衡节点143.4潮流计算的约束条件153.5牛顿-拉夫逊法（直角坐标）153.5.1牛顿-拉夫逊法的推导过程153.5.2潮流计算时的修正方程（直角坐标）173.5.3雅可比
9、矩阵的特点:193.5.4牛顿-拉夫逊法计算步骤193.6 P-Q分解法潮流计算203.6.1 P-Q分解法潮流计算概述203.6.2 P-Q分解法的潮流计算步骤203.6.3 P-Q分解法的特点214 Matlab概述224.1Matlab简介224.2 Matlab中的变量224.3 Matlab编程234.3.1矩阵的输入234.3.2矩阵的运算244.3.3 MatLab的控制流245 牛顿法潮流计算程序设计及实例265.1手算265.2计算机算法的数据输入295.3潮流计算程序305.3 计算结果分析36结 论37参考文献38附录A 程序流程图39附录B Matlab仿真40致谢43
10、河南城建学院本科毕业设计（论文） 引言1 引言1.1 潮流计算目的 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。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。1.2 潮流计算意义 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、调峰、调相、调压的要求。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
11、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。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。 预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行方式调整方案。总结为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。同时，为了实时监控电力系统的运行状态，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。1.3 潮流计算发展史 回顾电力系统潮流计算的发
12、展史，其经历了几个阶段：开始是手算，只能求解简单系统的潮流，而且还需采用一些简化假设。其后在20世纪50年代曾广泛采用计算台(包括直流计算台和交流计算台)解算潮流。这实际上是一种物理模拟方法。限于其规模，只能进行小型电力系统的潮流解算。自50年代开始，随着数字计算机的出现，电力工作者立即采用这一强有力工具，进行了计算机求解潮流问题的研究。最初，并没有取得多少成功，因为它仅仅是手工劳动的替代而没有充分发挥计算机的潜力；采用的数学模型是回路电流方程，需要大量的数据准备工作。50年代中期，美国学者Ward和Hale应用节点形式的数学模型取得了成功，基于节点导纳矩阵的迭代算法，即GS(高斯赛德尔)迭代
13、问世。到60年代，电力系统的规模越来越大，GS迭代的收敛性差，速度慢的缺点日益突出，于是出现了牛顿法和基于节点阻抗矩阵的算法。此后，潮流汁算便沿着这两条路线向前发展：在NR迭代的基础上于70年代提出了PQ解耦迭代，后又在直角坐标NR迭代基础上提出了带二阶项的牛顿法；在节点阻抗矩阵法的基础上采用了分块矩阵和分割系统的方法。直到今天，潮流计算仍在继续研究中，新的算法不断出现。其发展方向不外是改善收敛、提高速度和减少内存。同时，新的潮流问题，如动态潮流、谐波潮流、状态估计潮流、概率潮流、最优潮流等，也得到了研究。对潮流计算的要求可以归纳为下面几点：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
14、和灵活性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。1.4基于MATLAB 的电力系统潮流计算发展前景 MATLAB 自1980 年问世以来，以其学习简单、使用方便以及其它高级语言所无可比拟的强大的矩阵处理功能越来越受到世人的关注。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，其它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MATLAB 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。MATLAB 语言允许用户以数学形式的语言编写程序,更接近书写的数学表达格式, 且程序易于调试。在计算要求相同的情况下, 使用MATLAB 编程, 工作量将会大为减少。基于MATLAB 的电力系统潮流计算使计算机在计算、分析
