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1、基于MALAB的牛顿拉夫逊法潮流计算基于MALAB的牛顿拉夫逊法潮流计算摘 要 本文，首先简单介绍了基于在MALAB中行潮流计算的原理、意义，然后用具体的实例，简单介绍了如何利用MALAB去进行电力系统中的潮流计算。 众所周知，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。 此外，在进行电力系统静态及暂态稳定计算时，要利用潮流计算的结果作为
2、其计算的基础；一些故障分析以及优化计算也需要有相应的潮流计算作配合；潮流计算往往成为上述计算程序的一个重要组成部分。以上这些，主要是在系统规划设计及运行方式安排中的应用，属于离线计算范畴。 牛顿拉夫逊法在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。本文介绍了电力系统潮流计算机辅助分析的基本知识及潮流计算牛顿拉夫逊法，最后介绍了利用MTALAB程序运行的结果。 关键词：电力系统潮流计算，牛顿拉夫逊法，MATLAB I ABSTRACT This article first introduces the flow calculation based on the principle o
3、f MALAB Bank of China, meaning, and then use specific examples, a brief introduction, how to use MALAB to the flow calculation in power systems. As we all know, is the study of power flow calculation of power system steady-state operation of a calculation, which according to the given operating cond
4、itions and system wiring the entire power system to determine the operational status of each part: the bus voltage flowing through the components power, system power loss and so on. In power system planning power system design and operation mode of the current study, are required to quantitatively c
5、alculated using the trend analysis and comparison of the program or run mode power supply reasonable, reliability and economy. In addition, during the power system static and transient stability calculation, the results of calculation to take advantage of the trend as its basis of calculation; numbe
6、r of fault analysis and optimization also requires a corresponding flow calculation for cooperation; power flow calculation program often become the an important part. These, mainly in the way of system design and operation arrangements in the application areas are off-line calculation. Newton - Rap
7、hson power flow calculation in power system is one commonly used method, it is good convergence of the iteration number of small, introduce the trend of computer-aided power system analysis of the basic knowledge and power flow Newton - Raphson method, introduced by the last matlab run results. Keyw
8、ords：power system flow calculation, Newton Raphson method, matlab目 录1 绪 论11.1 课题背景11.2 电力系统潮流计算的意义21.3 电力系统潮流计算的发展21.4 潮流计算的发展趋势42 潮流计算的数学模型52.1 电力线路的数学模型及其应用52.2 等值双绕组变压器模型及其应用62.3 电力网络的数学模型82.4 节点导纳矩阵92.4.1 节点导纳矩阵的形成92.4.2 节点导纳矩阵的修改102.5 潮流计算节点的类型112.6 节点功率方程1227 潮流计算的约束条件133 牛顿拉夫逊法潮流计算基本原理143.1 牛
9、顿-拉夫逊法的基本原理143.2 牛顿-拉夫逊法潮流计算的修正方程173.3 潮流计算的基本特点203.4 节点功率方程214牛顿拉夫逊法分解潮流程序2241 牛顿拉夫逊法分解潮流程序原理总框图224.2 形成节点导纳矩阵程序框图及代码234.2。1 形成节点导纳矩阵程序框图234.2.2 形成节点导纳矩阵的程序代码2443 雅克比矩阵求取的程序框图及代码25431 形成节点导纳矩阵程序框图25432 形成雅克比矩阵程序的代码2544 求取Df、De的程序框图及代码28441 求取Df、De的程序框图28442 求取Df、De的程序代码285 实例与分析305.1 一个6节点算例3052 根据
10、算例输入相应节点的线路参数315.3 算例运行335.3.1 原始数据的输入335.3.2 原始数据输入程序段345.3.3 导纳矩阵的形成355.3.4 导纳矩阵Y为365.3.5 雅克比矩阵J（k=0）365.3.6 算例运行结果输出程序段365.3.7 算例运行结果输出385.4 潮流计算GUI界面40全文总结45参考文献46致谢47附录A 潮流计算程序48附录B“清除数据”按钮回调函数57附录C“关闭”按钮回调函数58河南城建学院本科毕业设计（论文） 1 绪论1 绪 论1.1 课题背景潮流计算是研究电力系统的一种最基本和最重要的计算，最初，电力系统潮流计算是通过人工手算的，后来为了适应
11、电力系统日益发展的需要，采用了交流计算台。随着电子数字计算机的出现，1956年Ward等人编制了实际可行的计算机潮流计算程序。这样，就为日趋复杂的大规模电力系统提供了极其有利的计算手段。经过几十年的时间，电力系统潮流计算已经发展的十分成熟。潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，是根据给定的运行的条件及系统接线情况确定整个电力系统各个部分运行的状态，如各母线的电压、各元件中流过的电流、系统的功率损耗等等。电力系统潮流计算是计算系统动态稳定和静态稳定的基础。在电力系统规划设计和现有电力系统运行的方式研究中，都需要利用电力系统潮流计算来定量的比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。
12、电力系统潮流计算分为离线计算和在线计算，离线计算主要用于系统规划设计、安排系统的运行方式，在线计算则用于运算中系统的实时监测和实施控制。两种计算的原理在本质上是相同的。 实际电力系统的潮流技术主要采用牛顿拉夫逊法。牛顿拉夫逊法早在50年代末就已应用于求解电力系统潮流问题，但作为一种适用的、有竞争力的电力系统潮流计算方法，则是在应用了稀疏矩阵技巧和高斯消元法求修正方程式以后。牛顿拉夫逊法是求解非线性代数方程有效的迭代计算，本设计就是采用牛顿拉夫逊法计算电力系统潮流的。1.2 电力系统潮流计算的意义 (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
13、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。 (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。 (4)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。 总之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
14、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。在系统规划设计和安排系统的运行方式时，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。 1.3 电力系统潮流计算的发展 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几点： （1）算法的可靠性或收敛性 （2）计算速度和内存占用量 （3）计算的方便性和灵活性 电力系统潮流计算属于稳态分析范畴，
15、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。 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高斯-赛德尔迭代法（以下简称导纳法）。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，于是电力
