電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計報告書

1、山東交通學院電力分析課程設(shè)計報告書院(部)別 信息科學與電氣工程學院 班 級 電升131 學 號 130817121 姓 名 張廣驍 指導教師 栗玉霞 時 間 2013.11.18-2013.11.29 山東交通學院 電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書題 目 電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計 學 院 信息科學與電氣工程學院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 電升131 學生姓名 張廣驍 學 號 130817121 11 月 19 日至 12 月 2 日 共 2 周指導教師(簽字) 院 長(簽字) 年 月 日目錄第一節(jié) 設(shè)計任務(wù)2一、設(shè)計內(nèi)容及要求2二、設(shè)計原始資料2三、設(shè)計完成后提交的文件和

2、圖表2四、進程安排3五、主要參考資料3第二節(jié) 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)N-R法潮流分析與計算的設(shè)計4一、設(shè)計題目4二、N-R法的求解過程6第三節(jié) 手算潮流計算8第四節(jié) 計算機算法潮流計算10一、計算機程序的實現(xiàn)10二、計算機程序的結(jié)果11總結(jié)18參考文獻19附錄20第一節(jié) 設(shè)計任務(wù)一、設(shè)計內(nèi)容及要求復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)牛頓拉夫遜法潮流分析與計算的設(shè)計電力系統(tǒng)潮流計算是電力系統(tǒng)中一項最基本的計算，設(shè)計內(nèi)容為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)潮流計算的計算機算法牛頓-拉夫遜法。首先，根據(jù)給定的電力系統(tǒng)簡圖，通過手算完成計算機算法的兩次迭代過程，從而加深對牛頓-拉夫遜法的理解，有助于計算機編程的應(yīng)用。其次，利用計算機編程對電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行的各參數(shù)進行解

3、析和計算；編程完成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點導納矩陣的形成；電力系統(tǒng)支路改變、節(jié)點增減的程序變化；編程完成各元件的功率損耗、各段網(wǎng)絡(luò)的電壓損耗、各點電壓、功率大小和方向的計算。二、設(shè)計原始資料1、給出一個六節(jié)點、環(huán)網(wǎng)、兩電源和多引出的電力系統(tǒng)；2、給出一個五節(jié)點、環(huán)網(wǎng)、兩電源和多引出的電力系統(tǒng)；參數(shù)給定，可以選用直角坐標表示的牛拉公式計算，也可以選用極坐標表示的牛拉公式計算。三、設(shè)計完成后提交的文件和圖表1計算說明書部分設(shè)計報告和手算潮流的步驟及結(jié)果2圖紙部分：電氣接線圖及等值電路；潮流計算的計算機算法，即程序；運算結(jié)果等以圖片的形式附在設(shè)計報告中。四、進程安排第一周：第一天上午：選題，查資料，制定設(shè)計方

4、案；第一天下午第五天：復(fù)習潮流計算的計算機算法，完成給定網(wǎng)絡(luò)的潮流計算；第二周：第一四天：利用matlab編程完成潮流計算，并對照手算結(jié)果，分析誤差第五天下午：答辯，交設(shè)計報告。五、主要參考資料電力系統(tǒng)分析（第三版） 于永源主編，中國電力出版社，2007年電力系統(tǒng)分析，何仰贊 溫增銀編著，華中科技大學出版社，2002年版；電力系統(tǒng)分析，韓楨祥主編，浙江大學出版社，2001年版；電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析，陳珩 編，水利電力出版社；第二節(jié) 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)N-R法潮流分析與計算的設(shè)計電力系統(tǒng)的潮流計算是電力系統(tǒng)分析課程基本計算的核心部分之一。它既有自身的獨立意義，又有電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、運行和研究的理論基礎(chǔ)，因此課

5、程設(shè)計的重要性自不待言。一、設(shè)計題目1.系統(tǒng)圖的確定選擇六節(jié)點、環(huán)網(wǎng)、兩電源和多引出的電力系統(tǒng)，簡化電力系統(tǒng)圖如圖1所示，等值阻抗圖如圖2所示。運用以直角坐標表示的牛頓-拉夫遜計算如圖1所示系統(tǒng)中的潮流分布。計算精度要求各節(jié)點電壓的誤差或修正量不大于。 圖1 電力系統(tǒng)圖圖2 電力系統(tǒng)等值阻抗圖2.各節(jié)點的初值及阻抗參數(shù)該系統(tǒng)中，節(jié)點為平衡節(jié)點，保持=1.05+j0為定值，節(jié)點為PV節(jié)點，其他四個節(jié)點都是PQ節(jié)點。給定的注入電壓標幺值、線路阻抗標幺值、線路阻抗標幺值、輸出功率標幺值和變壓器變比標幺值如圖2所示的注釋。表1 各節(jié)點電壓標幺值參數(shù)UUUUUU1.051.001.001.001.001

6、.05表2 線路、變壓器阻抗標幺值 線路T1L2L3L4L5T2阻抗j0.030.06+j0.250.04+j0.250.08+j0.300.1+j0.35j0.015表3 節(jié)點輸出功率節(jié)點功率2+j11.8+j0.401.6+j0.83.7+j1.35注：各PQ節(jié)點的電壓取1是為了方便計算和最后驗證程序的正確性。二、N-R法的求解過程1、 給定個節(jié)點電壓初始值2、 將以上電壓初始值代入下式（1）式，求出修正方程式常數(shù)項向量、 3、 將電壓初始值代入下式（2）式，求出修正方程式中系數(shù)矩陣（雅可比矩陣）的個元素（為2（n-1）階方陣）。4、 解修正方程式，求出修正量方法：將雅可比矩陣化簡為上三角

7、陣或下三角陣求雅可比矩陣的逆矩陣5、修正各節(jié)點電壓6、將再代入（1）式，求出7、校驗是否收斂，其收斂條件為式中，為向量中大分量的絕對值。這個收斂條件比較直觀，它可以直接顯示出最終結(jié)果的功率誤差8、如果收斂，就進一步計算各段電力線路潮流和平衡節(jié)點功率，并打印出計算結(jié)果；如果不收斂，轉(zhuǎn)回3步進行下一次迭代計算，直到收斂為止。用圖1和圖2的數(shù)據(jù)和等值網(wǎng)絡(luò)形成節(jié)點導納矩陣第三節(jié) 手算潮流計算 1. 節(jié)點導納矩陣 由圖1可知，該系統(tǒng)以串聯(lián)支路的阻抗標幺值和對地并聯(lián)導納標幺值得等值電路如圖2所示。以圖2可得相應(yīng)的節(jié)點導納矩陣。對角線上的元素為：非對角線上的元素為：所以導納矩陣為2.計算各節(jié)點功率的修正方程

8、的初始值（不平衡量）根據(jù)上述N-R法的求解過程，將各節(jié)點電壓的初始值代入（1）式和（2）式，進行潮流計算。設(shè)各節(jié)點電壓初始值為：e1=1.05 f1=0 e2=1 f2=0 e3=1 f3=0 e4=1 f4=0 e5=1 f5=0 e6=1.05 f6=0求出修正方程式常數(shù)項向量=3、將電壓初始值代入（3）式 求得雅克比矩陣各元素。雅科比矩陣JJ= 4解修正方程，求出修正量如下：=5、修正各節(jié)點電壓 結(jié)果如下： =1.0500 =1.14267 =0.93619 =0.86686 =1.09717 =1.0500 =0 =-0.11248 =-0.57420 =-0.58412 =-0.07

9、762 =0.00275第四節(jié) 計算機算法潮流計算一、計算機程序的實現(xiàn)圖2.2 程序流程圖二、計算機程序的結(jié)果總結(jié)通過這次課程設(shè)計，我對牛頓-拉夫遜法算法流程有了深刻的認識，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)潮流計算的計算機算法非常實用，我們應(yīng)該更好的掌握計算機算法。在課程設(shè)計的過程中，我們遇到了很多困難。同學們相互交流，共同合作，有利于解決問題。同時讓我感受到了團隊合作的力量。學會如何跟團隊成員溝通是至關(guān)重要，我們要虛心聽取他人意見，發(fā)現(xiàn)問題及時向團隊成員反饋，這樣有利于發(fā)現(xiàn)問題并且避免進一步的錯誤。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量的有關(guān)資料，得出一個結(jié)論，資料非常多，各個版本的資料闡述牛頓-拉夫遜法方式也各不相同。所以

10、如何學會篩選資料對于提高課程設(shè)計的效率和成功率至關(guān)重要。團隊合作固然重要，但是個人的獨立思考也不能忽視。善于獨立思考有利于樹立自己在團隊合作中的自信心，也為后續(xù)課程設(shè)計增添活力。這次潮流計算的手算部分讓我深深的感覺到了，粗心大意是我們最大的敵人。這也為我今后的學習和工作敲響了警鐘，我們做事情要保持嚴謹踏實的心態(tài)。踏實認真，端正態(tài)度，積極上進，是我們的方向。在設(shè)計的過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計最大的收獲和財富，使我終身受益！對我們的團隊我要表示深深的感謝!同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和老師再次表示忠心的感謝! 參考文獻電力系統(tǒng)分析（第三版） 于永源主編，中國電力出版社，2007年電力系統(tǒng)分析

11、，何仰贊 溫增銀編著，華中科技大學出版社，2002年版；電力系統(tǒng)分析，韓楨祥主編，浙江大學出版社，2001年版；電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析，陳珩 編，水利電力出版社。附錄y11=1/0.03j;y12=-1/(1.05*0.03j);y13=0;y14=0;y15=0;y16=0;y21=y12;y22=0.5j+1/(0.06+0.025j)+1/(0.04+0.25j)+1/(1.052)*0.03j);y23=-1/(0.06+0.025j);y24=0;y25=-1/(0.04+0.25j);y26=0;y31=y13;y32=y23;y33=0.5j+1/(0.06+0.025j)+1/(0.

12、08+0.3j);y34=-1/(0.08+0.3j);y35=0; y36=0;y41=y14;y42=y24;y43=y34;y44=0.5j+1/(0.08+0.3j)+1/(0.1+0.35j);y45=-1/(0.1+0.35j);y46=0;y51=y15;y52=y25;y53=y35;y54=y45;y55=0.5j+1/(0.1+0.35j)+1/(0.04+0.25j)+1/(1.052)*0.015j);y56=-1/(1.05*0.015j);y61=0;y62=0;y63=0;y64=0;y65=y56;y66=1/0.015j;%輸入導納參數(shù)YB=y11 y12 y

13、13 y14 y15 y16; y21 y22 y23 y24 y25 y26;y31 y32 y33 y34 y35 y36; y41 y42 y43 y44 y45 y46;y51 y52 y53 y54 y55 y56;y61 y62 y63 y64 y65 y66%形成導納矩陣%*牛頓拉夫遜法潮流計算* E(2)=1.00;E(3)=1.00;E(4)=1.00;E(5)=1.00;E(6)=1.1;F(2)=0;F(3)=0;F(4)=0;F(5)=0; F(6)=0; %設(shè)定電壓初始值G=real(YB);B=imag(YB); %提取導納實部,虛部分別為G,BS(2)=-2-1j

14、;S(3)=-1.8-0.4j;S(4)=-1.6-0.8j;S(5)=-3.7-1.3j; S(6)=5;%設(shè)定注入功率初始值P=real(S);Q=imag(S); %提取注入功率實部,虛部分別為P,Qk=0;precision=0.1; %設(shè)定參數(shù)k為迭代次數(shù)初值為0及精度大于0.00001N1=5;%設(shè)定除平衡節(jié)點外節(jié)點數(shù)之和while precision > 0.00001 E(1)=1.1;F(1)=0;%輸入平衡節(jié)點電壓實部,虛部e,f for m=2:N1+1 for n=1:N1+1 Pt(n)=(E(m)*(G(m,n)*E(n)-B(m,n)*F(n)+F(m)*(

15、G(m,n)*F(n)+B(m,n)*E(n); Qt(n)=(F(m)*(G(m,n)*E(n)-B(m,n)*F(n)-E(m)*(G(m,n)*F(n)+B(m,n)*E(n);%以設(shè)定值計算的注入功率 end dP(m)=P(m)-sum(Pt); dQ(m)=Q(m)-sum(Qt); %計算功率誤差endfor m=2:N1+1 for n=1:N1+1 Ai(n)=G(m,n)*E(n)-B(m,n)*F(n); Bi(n)=G(m,n)*F(n)+B(m,n)*E(n); end N(m,m)=sum(Ai)+G(m,m)*E(m)+B(m,m)*F(m);%計算dP/de H

16、(m,m)=sum(Bi)-B(m,m)*E(m)+G(m,m)*F(m);%計算dP/df L(m,m)= -sum(Bi)-B(m,m)*E(m)+G(m,m)*F(m);%計算dQ/de J(m,m)= sum(Ai)-G(m,m)*E(m)-B(m,m)*F(m);%計算dQ/df endfor m=2:N1+1 JJ(2*m-3,2*m-3)=N (m,m); JJ(2*m-3,2*m-2)=H(m,m); JJ(2*m-2,2*m-3)=L(m,m); JJ(2*m-2,2*m-2)=J(m,m); end %給雅可比矩陣的對角元素賦值for m=2:N1+1 for n=2:N1

17、+1 if m=n else N(m,n)=G(m,n)*E(m)+B(m,n)*F(m); %計算dP/de H(m,n)=-B(m,n)*E(m)+G(m,n)*F(m); %計算dP/df L(m,n)=-B(m,n)*E(m)+G(m,n)*F(m); %計算dQ/de J(m,n)=-B(m,n)*F(m)-G(m,n)*E(m);%計算dQ/df%*給雅可比矩陣的非對角元素賦值* JJ(2*m-3,2*n-3)=N(m,n); JJ(2*m-3,2*n-2)=H(m,n); JJ(2*m-2,2*n-3)=L(m,n); JJ(2*m-2,2*n-2)=J(m,n); end en

18、d endfor i=1:8JJ(10,i)=0;%修正雅可比矩陣第十行1,到8元素為0endJJ(10,9)=2*E(6); %修正雅可比矩陣第十行9元素為2eJJ(10,10)=2*F(6);%修正雅可比矩陣第十行10元素為2f for m=1:N1 PQ(2*m-1)=dP(m+1); PQ(2*m)=dQ(m+1);end%寫PQ矩陣，奇數(shù)行為dP，偶數(shù)行為dQPQ(10)=1.12-(E(6)2+F(6)2);%修正PQ矩陣第十個元素為du2 dU=inv(JJ)*PQ'%求dU為JJ的逆矩陣乘以PQ' precision=max(abs(PQ); %取精度為PQ的絕對值的最大值 for n=1:N1 E(n+1)=E(n+1)+dU(2*n-1); F(n+