課設(shè)論文-電力系統(tǒng)潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì)

電力系統(tǒng)潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（1）設(shè)計(jì)名稱：電力系統(tǒng)潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)性質(zhì)：理論計(jì)算，計(jì)算機(jī)仿真與驗(yàn)證計(jì)劃學(xué)時：兩周一、 設(shè)計(jì)目的 1. 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的能力；2. 培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，靈活運(yùn)用所學(xué)知識分析工程問題的能力3. 編制程序或利用電力系統(tǒng)分析計(jì)算軟件進(jìn)行電力系統(tǒng)潮流分析。二、 原始資料1、系統(tǒng)圖：IEEE30節(jié)點(diǎn)。2、原始資料：見IEEE30節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫三、 課程設(shè)計(jì)基本內(nèi)容：1. 采用PSAT仿真工具中的潮流計(jì)算軟件計(jì)算系統(tǒng)潮流；1) 熟悉PSAT仿真工具的功能；2) 掌握IEEE標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式內(nèi)容；3) 將IEEE標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為PSAT計(jì)算數(shù)據(jù)；2. 分別采用NR法和PQ分解法計(jì)算潮流，觀察NR法計(jì)算潮流中雅可比矩陣的變化情況，分析兩種方法計(jì)算潮流的優(yōu)缺點(diǎn)；3. 分析系統(tǒng)潮流情況，包括電壓幅值、相角，線路過載情況以及全網(wǎng)有功損耗情況。4. 選擇以下內(nèi)容之一進(jìn)行分析：1) 找出系統(tǒng)中有功損耗最大的一條線路，給出減小該線路損耗的措施，比較各種措施的特點(diǎn)，并仿真驗(yàn)證；2) 找出系統(tǒng)中電壓最低的節(jié)點(diǎn)，給出調(diào)壓措施，比較各種措施的特點(diǎn)，并仿真驗(yàn)證；3) 找出系統(tǒng)中流過有功功率最大的一條線路，給出減小該線路有功功率的措施，比較各種措施的特點(diǎn)，并仿真驗(yàn)證；5. 任選以下內(nèi)容之一作為深入研究：（不做要求）1) 找出系統(tǒng)中有功功率損耗最大的一條線路，改變發(fā)電機(jī)有功出力，分析對該線路有功功率損耗靈敏度最大的發(fā)電機(jī)有功功率，并進(jìn)行有效調(diào)整，減小該線路的損耗；2) 找出系統(tǒng)中有功功率損耗最大的一條線路，進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，分析對該線路有功功率損耗靈敏度最大的負(fù)荷無功功率，并進(jìn)行有效調(diào)整，減小該線路的損耗；3) 找出系統(tǒng)中電壓最低的節(jié)點(diǎn)，分析對該節(jié)點(diǎn)電壓幅值靈敏度最大的發(fā)電機(jī)端電壓，并有效調(diào)整發(fā)電機(jī)端電壓，提高該節(jié)點(diǎn)電壓水平；四、 課程設(shè)計(jì)成品基本要求：1. 繪制系統(tǒng)潮流圖，潮流圖應(yīng)包括：1) 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)2) 節(jié)點(diǎn)電壓幅值及相角3) 線路和變壓器的首末端有功功率和無功功率2. 撰寫設(shè)計(jì)報告，報告內(nèi)容應(yīng)包括以下幾點(diǎn)：1) 本次設(shè)計(jì)的目的和設(shè)計(jì)的任務(wù)；2) 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的計(jì)算機(jī)方法原理，分析NR法和PQ分解法計(jì)算潮流的特點(diǎn)；3) 對潮流計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，評價該潮流斷面的運(yùn)行方式安全性和經(jīng)濟(jì)性；4) 找出系統(tǒng)中運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)，如電壓較低點(diǎn)或負(fù)載較大線路，給出調(diào)整措施；5) 分析各種調(diào)整措施的特點(diǎn)并比較它們之間的差異；6) 結(jié)論部分以及設(shè)計(jì)心得；五、 考核形式1. 平時表現(xiàn)：3人一組，考查本組學(xué)生平時紀(jì)律、態(tài)度等；2. 報告質(zhì)量：設(shè)計(jì)成品的完成質(zhì)量、撰寫水平等；3. 答辯考核：參照設(shè)計(jì)成品，對計(jì)算機(jī)方法進(jìn)行電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的相關(guān)問題等進(jìn)行答辯；4. 考核最終成績由平時表現(xiàn)、報告成績、答辯成績組成。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算摘要：電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)內(nèi)容。通過對電力網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算我們可以對系統(tǒng)的安全性，經(jīng)濟(jì)型，穩(wěn)定性進(jìn)行分析判斷。并且能夠準(zhǔn)確的，快速的對電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行調(diào)整。潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)最基本，最常用的計(jì)算。Newton-Raphson法是數(shù)學(xué)上解非線性方程式的有效方法，有較好的收斂性。本次課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是基于PSAT的潮流計(jì)算和分析。針對問題一：通過題目中給的ieee格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和理解，將其轉(zhuǎn)換為PSAT標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)。然后使用PSAT利用N-R法對題目中的6機(jī)30節(jié)點(diǎn)的電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行潮流計(jì)算。針對問題二：通過對PSAT中的N-R法的中斷控制可以得到N-R法每次迭代的雅克比矩陣。通過對這些雅克比矩陣的分析得到雅克比矩陣的變化規(guī)律，即每次迭代出來的雅克比矩陣的個元素都在減小并且變化率也越來越小。利用P-Q法再次對題目中的數(shù)據(jù)進(jìn)行潮流計(jì)算，得到的潮流的結(jié)果與N-R法求得的結(jié)果一樣，計(jì)算的時間短于N-R法。然而，利用N-R法計(jì)算潮流其收斂性要好于P-Q分解法。針對問題三：利用PSAT中的simulink功能畫出此6機(jī)30節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)。將目中的數(shù)據(jù)以PSAT標(biāo)準(zhǔn)格式填入此網(wǎng)絡(luò)中。并對此網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真運(yùn)行得到voltage mangnitudes圖，voltage angles圖，line flows圖。通過對這三個圖的分析得到此網(wǎng)絡(luò)的電壓水平和潮流情況。針對問題四：通過對voltage mangntudes圖的觀察可以看出30節(jié)點(diǎn)的電壓較低，需要提高30節(jié)點(diǎn)的電壓。因此我采用了4種方法來提高30節(jié)點(diǎn)的電壓。(1)提高8節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓，提高30節(jié)點(diǎn)的電壓。(2)提高27和28節(jié)點(diǎn)之間的變壓器變比，提高30節(jié)點(diǎn)的電壓。(3)在27節(jié)點(diǎn)和30節(jié)點(diǎn)之間串聯(lián)電容，提高30節(jié)點(diǎn)的電壓。(4)在母線10或24處并聯(lián)電容器，提高30節(jié)點(diǎn)的電壓。關(guān)鍵詞：PSAT 潮流計(jì)算 牛頓-拉夫遜法 P-Q分解法二課程設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作2.1牛頓-拉夫遜法原理及應(yīng)用牛頓-拉夫遜法按照電壓的表示方法不同，又分為直角坐標(biāo)形式和極坐標(biāo)形式，牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算具有二階收斂特性，計(jì)算中收斂速度較快，但是當(dāng)導(dǎo)納矩陣階數(shù)較高時，初值敏感性問題突出，如果初值選取的合適，則計(jì)算會非常快速準(zhǔn)確。若初值選取不合適則計(jì)算有可能會不收斂。牛頓-拉夫遜法設(shè)計(jì)原理：設(shè)有非線性方程組 ； ； ；其近似解。近似解與精確解分別相差則有如下：；對上述每一項(xiàng)式按泰勒級數(shù)展開忽略的高次方，可得如下修正方程組：；簡寫為： ；其中：J稱為函數(shù)的雅可比矩陣。求解功率方程步驟如下：；代入及得：；將上式的實(shí)部與虛部分開列寫如下：；及分別為i節(jié)點(diǎn)的電壓幅值及相角，及分別為i節(jié)點(diǎn)注入的有功功率、無功功率。修正方程式如下：有功功率不平衡量、無功功率不平衡量、分別由下式計(jì)算：1、 當(dāng)時雅可比矩陣各個元素分別為：；2、 當(dāng)時雅可比矩陣各個元素為：；牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算步驟有以下幾步：(1)形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣。(2)設(shè)各節(jié)點(diǎn)的電壓的初值。(3)利用各節(jié)點(diǎn)的電壓初值計(jì)算修正方程的不平衡量。(4)利用各節(jié)點(diǎn)電壓初值求出雅克比矩陣的各個元素(5)解修正方程，求出各節(jié)點(diǎn)電壓的變化量，即修正量。如果符合要求則跳出，如果不符合要求則繼續(xù)下一步。(6)計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓的新值，即修正后的值。(7)御用各節(jié)點(diǎn)電壓的新值自第三步開始下一次迭代。(8)計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)的功率和線路功率。牛頓-拉夫遜法計(jì)算框圖：輸入原始數(shù)據(jù)形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣啟動設(shè)節(jié)點(diǎn)電壓初值，置迭代次數(shù)對PQ節(jié)點(diǎn)：計(jì)算、對PV節(jié)點(diǎn)：計(jì)算、置節(jié)點(diǎn)號i=1雅克比矩是否已全部形成計(jì)算雅克比矩陣元素增大節(jié)點(diǎn)號i=i+1否解修正方程式，由和J求各節(jié)點(diǎn)電壓變量、；i=1,2,n,is是求出、迭代是否收斂，、？計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)功率和線路功率停止是計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓新值i=1,2,n;is增大迭代次數(shù)，k=k+1否圖一：牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算流程圖2.2 P-Q分解法原理P-Q分解法是極坐標(biāo)牛頓-拉夫遜法的一種簡化算法快速分解法，有兩個主要特點(diǎn): (1)降階在潮流計(jì)算的修正方程中利用了有功功率主要與節(jié)點(diǎn)電壓相位有關(guān),無功功率主要與節(jié)點(diǎn)電壓幅值有關(guān)的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)P-Q分解,使系數(shù)矩陣由原來的2N2N階降為NN階,N為系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)(不包括緩沖節(jié)點(diǎn))。(2)因子表固定化利用了線路兩端電壓相位差不大的假定,使修正方程系數(shù)矩陣元素變?yōu)槌?shù),并且就是節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納的虛部。由于以上兩個特點(diǎn),使快速分解法每一次迭代的計(jì)算量比牛頓法大大減少。P-Q分解法只具有一次收斂性,因此要求的迭代次數(shù)比牛頓法多,但總體上快速分解法的計(jì)算速度仍比牛頓法快。快速分解法只適用于高壓網(wǎng)的潮流計(jì)算,對中、低壓網(wǎng),因線路電阻與電抗的比值大,線路兩端電壓相位差不大的假定已不成立,用快速分解法計(jì)算,會出現(xiàn)不收斂問題。P-Q分解法的計(jì)算步驟與牛頓-拉夫遜法的計(jì)算步驟略有不同，在開始迭代之前就形成了系數(shù)矩陣和并得到了他們的逆陣。P-Q分解法計(jì)算步驟如下：(1)形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。(2)形成系數(shù)矩陣,。(3)給定電壓初值，。(4)求功率不平衡量。(5)接修正方程式得。(6)求功率不平衡量。(7)解修正方程式得。(8)修正電壓初值。(9)判斷若滿足條件則計(jì)算功率,若不滿足條件則返回第3步重新求解。P-Q分解法的計(jì)算框圖如下：啟動輸入原始數(shù)據(jù)形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣形成陣，并求其逆陣形成陣，并求其逆陣設(shè)節(jié)點(diǎn)電壓：和（i=1,2,3,n）設(shè)置迭代次k=0置=0，=0計(jì)算，i=1,2,n is迭代是否收斂，？是置=0=0？是計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)功率和線路功率計(jì)算，(i=1,2,n,is)計(jì)算新的值，增大迭代次數(shù)kk+1置置增大迭代次數(shù)kk+1計(jì)算,(i=1,2,m,is)迭代是否收斂，？計(jì)算，(i=1,2,n,is)計(jì)算新的值，置?結(jié)束是否是否否圖二：P-Q分解法流程圖三、課程設(shè)計(jì)問題分析與解答3.1采用PSAT仿真工具中的潮流計(jì)算軟件計(jì)算系統(tǒng)潮流3.1.1對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析將我的數(shù)據(jù)30IEEE.DAT格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到psat軟件中生成一個m-file。這個m-file是psat標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式。具體數(shù)據(jù)見表一至表六。表一：母線參數(shù)母線號電壓基準(zhǔn)值電壓標(biāo)幺值電壓相角11001.060.0000021001.03-0.0869231001.02-0.2218341001.018-0.1801251001.02-0.1532761001.05-0.2481971001.062-0.2331881001.05-0.2331891001.056-0.26075101001.051-0.26354111001.057-0.25813121001.055-0.26302131001.05-0.26442141001.035-0.27978表二：平衡節(jié)點(diǎn)參數(shù)節(jié)點(diǎn)號功率基準(zhǔn)值(MVA)電壓基準(zhǔn)值(KV)電壓幅值電壓相角最大無功功率最小無功功率最大電壓最小電壓有功功率11001001.0609999-999.91.10.90.50386表三：pv節(jié)點(diǎn)參數(shù)節(jié)點(diǎn)號功率基準(zhǔn)值電壓基準(zhǔn)值有功功率電壓幅值最大無功最小無功最大電壓最小電壓21001000.41.030.5-0.41.10.931001000.51.020.401.10.961001000.51.050.24-0.061.10.9810010011.050.24-0.061.10.9表四：pq節(jié)點(diǎn)的參數(shù)節(jié)點(diǎn)號功率基準(zhǔn)值電壓基準(zhǔn)值有功功率無功功率最大電壓最小電壓21001000.2170.1271.10.931001000.5420.091.10.941001000.1780.0391.10.951001000.5760.1161.10.961001000.1120.0751.10.991001000.2950.1661.10.9101001000.090.0581.10.9111001000.5350.3181.10.9121001000.1610.1161.10.9131001000.1350.0881.10.9141001000.1490.071.10.9表五：對地電納參數(shù)節(jié)點(diǎn)號功率基準(zhǔn)值電壓基準(zhǔn)值頻率電導(dǎo)電感91001006000.19表六：線路參數(shù)線路始端線路末端功率基準(zhǔn)值電壓基準(zhǔn)值頻率線路長度單位電阻單位電抗單位電納線路變比5610010060000.2520200.9324710010060000.2091200.9784910010060000.5561800.969121001006000.019380.059170.05280231001006000.046990.197970.04380241001006000.058110.176320.03740151001006000.054030.223040.04920251001006000.056950.173880.0340341001006000.067010.171030.03460451001006000.013350.042110.012807810010060000.17615007910010060000.11001009101001006000.031810.0845006111001006000.094980.1989006121001006000.122910.25581006131001006000.066150.13027009141001006000.127110.270380010111001006000.082050.192070012131001006000.220920.199880013141001006000.170930.34802003.1.2對數(shù)據(jù)進(jìn)行求解通過psat生成這些數(shù)據(jù)之后，我利用牛頓-拉夫遜法進(jìn)行求解得到的結(jié)果如下：GLOBAL SUMMARY REPORT總發(fā)電機(jī)功率視在功率p.u. 3.0452 有功功率p.u. 1.1919 總負(fù)荷功率視在功率p.u. 2.99 有功功率p.u. 1.0675 總損耗視在功率p.u. 0.05524 有功功率p.u. 0.1244 表7：POWER FLOW RESULTSBusVPhaseP genQ genP loadQ loadBUS-11.0600.645240.5501300BUS-100.99364-0.09121000.090.058BUS-110.96366-0.13733000.5350.318BUS-121.0074-0.12373000.1610.116BUS-131.0175-0.11778000.1350.088BUS-140.99376-0.10597000.1490.07BUS-21.03-0.011920.4-0.226180.2170.127BUS-31.02-0.030750.50.056480.5420.09BUS-41.0104-0.03924000.1780.039BUS-51.0075-0.0506000.5760.116BUS-61.05-0.106790.50.569380.1120.075BUS-71.02320.013210000BUS-81.050.1779110.2421100BUS-91.0143-0.066000.295-0.02948表八：LINE FLOWSFROM BUSTO BUSLINEP FLOWQ FLOWP LOSSQ LOSSBUS-5BUS-610.219740.121800.01567BUS-4BUS-72-0.253460.053200.01374BUS-4BUS-930.047780.0505500.00264BUS-1BUS-240.358030.391820.00528-0.04157BUS-2BUS-350.106480.004460.00054-0.04376BUS-2BUS-460.180170.037750.00196-0.03298BUS-1BUS-570.287210.158310.00563-0.02937BUS-2BUS-580.24910.037990.0035-0.02461BUS-3BUS-490.063950.01470.00033-0.03481BUS-4BUS-5100.26951-0.02250.00095-0.01002BUS-7BUS-811-1-0.0729700.16914BUS-7BUS-9120.746540.1124300.05989BUS-9BUS-10130.346470.121680.004170.01108BUS-6BUS-11140.304640.31270.016420.03438BUS-6BUS-12150.125370.115180.003230.00672BUS-6BUS-13160.177730.172630.003680.00725BUS-9BUS-14170.152850.008260.002890.00616BUS-10BUS-11180.25230.05260.005520.01292BUS-12BUS-1319-0.03886-0.007550.000340.00031BUS-13BUS-1420-0.000150.069520.00080.00163表九：LINE FLOWFROM BUSTO BUSLINEP FLOWQ FLOWP LOSSQ LOSSBUS-6BUS-51-0.21974-0.1061300.01567BUS-7BUS-420.25346-0.0394600.01374BUS-9BUS-43-0.04778-0.0479100.00264BUS-2BUS-14-0.35276-0.433380.00528-0.04157BUS-3BUS-25-0.10595-0.048220.00054-0.04376BUS-4BUS-26-0.17821-0.070740.00196-0.03298BUS-5BUS-17-0.28158-0.187690.00563-0.02937BUS-5BUS-28-0.2456-0.06260.0035-0.02461BUS-4BUS-39-0.06362-0.049510.00033-0.03481BUS-5BUS-410-0.268560.012480.00095-0.01002BUS-8BUS-71110.2421100.16914BUS-9BUS-712-0.74654-0.0525400.05989BUS-10BUS-913-0.3423-0.11060.004170.01108BUS-11BUS-614-0.28822-0.278320.016420.03438BUS-12BUS-615-0.12214-0.108450.003230.00672BUS-13BUS-616-0.17405-0.165380.003680.00725BUS-14BUS-917-0.14995-0.00210.002890.00616BUS-11BUS-1018-0.24678-0.039680.005520.01292BUS-13BUS-12190.03920.007850.000340.00031BUS-14BUS-13200.00095-0.06790.00080.001633.2觀察NR法計(jì)算潮流中雅可比矩陣的變化情況，分別采用NR法和PQ分解法計(jì)算潮流，分析兩種方法計(jì)算潮流的優(yōu)缺點(diǎn)3.2.1觀察牛頓-拉夫遜法雅克比矩陣找到psat里fm_spf.m這段子程序，通過對“if Settings.distrsw, DAE.kg = DAE.kg + inc(end); end”這段命令的中斷控制得到每次迭代后的雅克比矩陣。雅克比矩陣見下：第一次迭代雅克比矩陣（部分，下同）：10000000032.33471-5.13856-5.50541-5.563230000-4.817799.990482-5.1726900000-5.17635-5.3446739.64437-22.20750-5.0489834100-5.326240-22.588936.21387-3.94286000000-3.9428618.8337100000-5.048980021.56978277-6.3304第二次迭代雅克比矩陣：10000000032.56461-5.04192-5.41028-5.488520000-5.004510.29105-5.2865500000-5.31507-5.2401939.67242-22.35420-4.938339200-5.355050-22.20435.9915-3.93372000000-3.9337218.1701100000-4.938340020.73693015-6.11274第三次迭代的雅克比矩陣：10000000032.46863-5.04534-5.37035-5.454660000-5.0005410.24205-5.2415100000-5.27457-5.2066839.14478-22.04790-4.830063100-5.318290-21.8935.57703-3.90649000000-3.9064918.0510500000-4.830060020.2584549-6.01845第四次迭代雅克比矩陣：10000000032.46738-5.04538-5.3698-5.454210000-5.0004910.24139-5.240900000-5.27396-5.2061639.13689-22.04360-4.8282732300-5.31770-21.885435.57086-3.90606000000-3.9060618.0490500000-4.828270020.24990738-6.01676已知雅克比矩陣的基本形式為：其中各個元素為， ，。這些元素都是關(guān)于電壓的函數(shù)，所以雅克比矩陣的變化時隨著電壓的變化而變化的。因?yàn)槊看蔚妷憾紩咏鎸?shí)值，各個元素的數(shù)值也是在不斷減小知道滿足精度要求。通過對比分析雅克比矩陣的各個元素，找到了以下規(guī)律：(1)雅克比矩陣為稀疏陣，但不是對稱陣。這是因?yàn)椤?2)雅克比矩陣的各個元素的數(shù)值在不斷的減小，直至迭代結(jié)束滿足精度要求。(3)各個元素的變化率在不斷減小，這是因?yàn)槊恳淮蔚紩咏咏鎸?shí)值，在運(yùn)行剛剛開始的時候數(shù)值變化較大，隨著迭代的次數(shù)不斷增加變化越來越小。3.2.2 運(yùn)用P-Q分解法進(jìn)行潮流計(jì)算并與牛頓-拉夫遜法進(jìn)行對比P-Q分解法是源自于牛頓-拉夫遜法的極坐標(biāo)表示形式，它是基于對修正方程的兩個簡化假設(shè)得到的。對修正方程的第一個簡化是：計(jì)及電力網(wǎng)絡(luò)中各元件的電抗遠(yuǎn)大于電阻，以至于節(jié)點(diǎn)電壓相位的改變主要影響各元件的有功功率潮流，從而影響為節(jié)點(diǎn)的注入有功功率；各節(jié)點(diǎn)電壓大小的影響主要影響注入的無功功率。因此將雅克比矩陣中的N、J略去。對修正方程的第二個假簡化是：基于對狀態(tài)變量的的約束條件，從而可以得出,。與牛頓-拉夫遜法相比P-Q分解法有以下特點(diǎn)(1)以一個(n-1)階和一個(m-1)階的系數(shù)矩陣和代替原有的(n+m-2)階的雅克比矩陣，提高了計(jì)算的速度。(2)在迭代過程中保持不變的系數(shù)矩陣和代替變化的雅克比矩陣，顯著的提高了計(jì)算的速度。(3)以對稱的系數(shù)矩陣和代替不對稱的雅克比矩陣，是求逆等運(yùn)算量和所需的儲存容量都大為減少。首先在psat中導(dǎo)入原始數(shù)據(jù)，將潮流計(jì)算方法改為XB fast decoupled。然后進(jìn)行潮流計(jì)算。通過與牛頓-拉夫遜法得到的結(jié)果相對比，發(fā)現(xiàn)兩種計(jì)算結(jié)果是一樣的。運(yùn)用牛頓-拉夫遜法迭代次數(shù)與迭代時間為：PF solver: Newton-Raphson methodSingle slack bus modelIteration = 1 Maximum Convergency Error = 0.40573Iteration = 2 Maximum Convergency Error = 0.015461Iteration = 3 Maximum Convergency Error = 0.00040656Iteration = 4 Maximum Convergency Error = 2.0894e-007Power Flow completed in 0.047 s用P-Q分解法計(jì)算迭代次數(shù)與迭代時間為：PF solver: XB fast decoupled methodSingle slack bus modelIteration = 1 Maximum Convergency Error = 0.6258Iteration = 2 Maximum Convergency Error = 0.074761Iteration = 3 Maximum Convergency Error = 0.010438Iteration = 4 Maximum Convergency Error = 0.0005484Iteration = 5 Maximum Convergency Error = 0.00013099Iteration = 6 Maximum Convergency Error = 2.1114e-005Iteration = 7 Maximum Convergency Error = 1.1852e-006Power Flow completed in 0.046 s將以上數(shù)據(jù)導(dǎo)入到EXCEL中，利用其繪圖功能，繪制出兩種方法的對數(shù)收斂特性曲線進(jìn)行直觀的分析。圖三：牛頓-拉夫遜法和P-Q分解法收斂特性圖通過對以上信息的分析可以得到以下結(jié)論：(1)P-Q分解法與牛頓-拉夫遜法所算出潮流結(jié)果是一樣的。(2)P-Q分解法迭代次數(shù)要多于N-R法，但是總需要時間與N-R法相差無幾。故P-Q分解法每次迭代所要的時間要小于N-R法。(3)通過對P-Q和N-R收斂特性圖的仔細(xì)比較，會發(fā)現(xiàn)P-Q分解法收斂速度要好于N-R法。這是因?yàn)镹-R法事具有二階收斂特性，而P-Q分解法事具有一階收斂特性的。(4) P-Q分解法是利用了電網(wǎng)的高電壓特性所以只適用于高壓網(wǎng)的潮流計(jì)算,對中、低壓網(wǎng),因線路電阻與電抗的比值大,線路兩端電壓相位差不大的假定已不成立,用快速分解法計(jì)算,會出現(xiàn)不收斂問題。3.3 分析系統(tǒng)潮流情況，包括電壓幅值、相角，線路過載情況以及全網(wǎng)有功損耗情況3.3.1利用psat繪制出5機(jī)14節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖在psat中利用psat simulink library功能繪制出網(wǎng)絡(luò)圖，并將原始數(shù)據(jù)按照psat的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式填入到此網(wǎng)絡(luò)中。simulink library仿真圖可以很直觀的表示出整個網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況，有助于分析和解決問題。網(wǎng)絡(luò)見下圖：圖四：simulink library仿真圖及潮流運(yùn)算結(jié)果3.3.2分析電壓幅值、相角、和潮流分布情況通過對圖五的仿真運(yùn)行，得到各節(jié)點(diǎn)電壓幅值并且可以繪制出電壓幅值network bisualisation圖。 表十：電壓幅值表節(jié)點(diǎn)號電壓幅值Bus011.06Bus021.03Bus031.02Bus041.0104Bus051.0075Bus061.05Bus071.0232Bus081.05Bus091.0143Bus100.99364Bus110.96366Bus121.0074Bus131.0175Bus140.99376圖五：全網(wǎng)電壓幅值圖結(jié)論：通過對全網(wǎng)電壓圖和電壓幅值表的分析，很容易看出11節(jié)點(diǎn)的電壓最低。1節(jié)點(diǎn)的電壓高同樣的方法繪制出電壓相角圖： 表十一：電壓相角表節(jié)點(diǎn)號電壓相角Bus010Bus02-0.01192Bus03-0.03075Bus04-0.03924Bus05-0.0506Bus06-0.10679Bus070.01321Bus080.17791Bus09-0.066Bus10-0.09121Bus11-0.13733Bus12-0.12373Bus13-0.11778Bus14-0.10597圖六：電壓相角圖結(jié)論：通過對電壓相角圖和電壓相角表的分析，可以看出6節(jié)點(diǎn)電壓相角最小，11節(jié)點(diǎn)電壓相角最大。做出全網(wǎng)功率潮流圖：圖七：全網(wǎng)潮流圖表十二：各條線路的有功和無功線路始端線路末端有功功率無功功率線路始端線路末端有功功率無功功率Bus02Bus01-0.35276-0.43338Bus01Bus020.358030.39182Bus02Bus030.106480.00446Bus03Bus02-0.10595-0.04822Bus06Bus110.304640.3127Bus11Bus06-0.28822-0.27832Bus06Bus120.125370.11518Bus12Bus06-0.12214-0.10845Bus06Bus130.177730.17263Bus13Bus06-0.17405-0.16538Bus09Bus140.152850.00826Bus14Bus09-0.14995-0.0021Bus11Bus10-0.24678-0.03968Bus10Bus110.25230.0526Bus12Bus13-0.03886-0.00755Bus13Bus120.03920.00785Bus13Bus14-0.000150.06952Bus14Bus130.00095-0.0679Bus02Bus040.180170.03775Bus04Bus02-0.17821-0.07074Bus01Bus050.287210.15831Bus05Bus01-0.28158-0.18769Bus02Bus050.24910.03799Bus05Bus02-0.2456-0.0626Bus03Bus040.063950.0147Bus04Bus03-0.06362-0.04951Bus05Bus04-0.268560.01248Bus04Bus050.26951-0.0225Bus08Bus0710.24211Bus07Bus08-1-0.07297Bus07Bus090.746540.11243Bus09Bus07-0.74654-0.05254Bus10Bus09-0.3423-0.1106Bus09Bus100.346470.12168Bus05Bus060.219740.1218Bus06Bus05-0.21974-0.10613Bus04Bus07-0.253460.0532Bus07Bus040.25346-0.03946Bus04Bus090.047780.05055Bus09Bus04-0.04778-0.04791結(jié)論：可以看出BUS07到BUS08流過的有功功率最大，BUS12到BUS13流過的功率最小。BUS07到BUS08之間的線路將會過載。3.4找出系統(tǒng)中電壓最低的節(jié)點(diǎn)，給出調(diào)壓措施，比較各種措施的特點(diǎn)，并仿真驗(yàn)證通過上面的分析得出11節(jié)點(diǎn)的電壓最低，我們知道調(diào)壓的措施總共有四種：(1)借改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓調(diào)壓(2)借改變變壓器變比調(diào)壓(3)串聯(lián)電容調(diào)壓(4)并聯(lián)補(bǔ)償機(jī)調(diào)壓通過觀察整個網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)全網(wǎng)共有發(fā)電機(jī)5臺其中一臺為平衡節(jié)點(diǎn);有3臺變壓器;11節(jié)點(diǎn)連接著6節(jié)點(diǎn)和10節(jié)點(diǎn)。因此我的調(diào)壓方案就是分別將4臺pv發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓提升到原來的1.05倍，但不超過其發(fā)電機(jī)的運(yùn)行極限；分別將調(diào)整3臺變壓器的變比；分別將11節(jié)點(diǎn)所連接的兩個之路的電抗減少0.03；在11節(jié)點(diǎn)并聯(lián)一個0.3的電容。經(jīng)過調(diào)壓之后要對以上四類措施進(jìn)行一下橫向比較和縱向比較，選出一種更加經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定的調(diào)壓措施。3.4.1借改變發(fā)電機(jī)極端電壓調(diào)壓在simulink 仿真網(wǎng)絡(luò)中對每臺發(fā)電機(jī)分別進(jìn)行調(diào)壓，調(diào)壓幅度為增大5%并且不使其超過發(fā)電機(jī)運(yùn)行極限。然后對其仿真運(yùn)行，記錄數(shù)據(jù)，觀察調(diào)壓的效果。數(shù)據(jù)見下表：表十三：改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓節(jié)點(diǎn)號原始電壓幅值6節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)調(diào)至1.12節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)調(diào)制1.0858節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)調(diào)制1.13節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)調(diào)至1.071Bus011.061.061.061.061.06Bus021.031.031.08151.031.03Bus031.021.021.021.021.071Bus041.01041.01841.03061.01581.0228Bus051.00751.01731.02831.01111.0154Bus061.051.11.051.051.05Bus071.02321.03581.03241.04791.0288Bus081.051.051.051.11.05Bus091.01431.03661.02311.03171.0197Bus100.993641.02181.0011.00830.99816Bus110.963661.00490.967670.971620.96612Bus121.00741.05721.00811.00881.0079Bus131.01751.06461.01881.02011.0183Bus140.993761.02760.999421.0050.99724并且運(yùn)用excel畫出電壓幅值對比圖以便于觀察分析電壓的變化情況：圖八：4臺發(fā)電機(jī)調(diào)壓效果散點(diǎn)圖通過對數(shù)據(jù)表和數(shù)據(jù)圖的分析，可以看出只有調(diào)節(jié)6節(jié)點(diǎn)的發(fā)電機(jī)會明顯使11節(jié)點(diǎn)的電壓升高，并且調(diào)節(jié)完之后會使全網(wǎng)的電壓有明顯的改善。使原來其它不符合要求的節(jié)點(diǎn)的電壓也能有一定的提高。而調(diào)節(jié)其它發(fā)電機(jī)并沒有使11節(jié)點(diǎn)的電壓有明顯改善，并且對全網(wǎng)電壓的也沒有更好的提高，僅使它周圍的電壓有所改善。因此調(diào)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓方法應(yīng)選擇改變6節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓。3.4.2借改變變壓器變比調(diào)壓在simulink仿真圖中分別將每臺變壓器的變比分別提高1.05倍，仿真運(yùn)行之后，記錄數(shù)據(jù)并分析結(jié)果。調(diào)壓前后數(shù)據(jù)見下表：表十四：改變變比調(diào)壓節(jié)點(diǎn)號原始電壓幅值將5、6節(jié)點(diǎn)變壓器變比提高至1.05將4、7節(jié)點(diǎn)變壓器變比提高至1.05將4、9節(jié)點(diǎn)變壓器變比提高至1.05將4、7節(jié)點(diǎn)變壓器變比降至0.85將4、9節(jié)點(diǎn)變壓器變比降至0.85Bus011.061.061.061.061.061.06Bus021.031.031.031.031.031.03Bus031.021.021.021.021.021.02Bus041.01041.02331.01821.01040.994121.0045Bus051.00751.02871.01231.00750.997551.004Bus061.051.051.051.051.051.05Bus071.02321.0290.999881.02321.06051.0303Bus081.051.051.051.051.051.05Bus091.01431.01970.999411.01431.03771.0322Bus100.993640.99820.981060.993641.01331.0087Bus110.963660.966130.956790.963660.974380.97187Bus121.00741.00791.00621.00741.00921.0088Bus131.01751.01831