基于MATLAB的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì)論文

1、課程設(shè)計(jì)論文基于MATLAB的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算 學(xué)院:電氣工程學(xué)院專業(yè):電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí):電自班學(xué)號(hào):姓名:內(nèi)容摘要潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)最基本最常用的計(jì)算。根據(jù)系統(tǒng)給定的運(yùn)行條件，網(wǎng)絡(luò)接線及元件參數(shù)，通過潮流計(jì)算可以確定各母線的電壓（幅值和相角），各支路流過的功率，整個(gè)系統(tǒng)的功率損耗。潮流計(jì)算是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)發(fā)供電的必要手段和重要工作環(huán)節(jié)。因此，潮流計(jì)算在電力系統(tǒng)的規(guī)劃計(jì)算，生產(chǎn)運(yùn)行，調(diào)度管理及科學(xué)計(jì)算中都有著廣泛的應(yīng)用。潮流計(jì)算在數(shù)學(xué)上是多元非線性方程組的求解問題，牛頓拉夫遜Newton-Raphson法是數(shù)學(xué)上解非線性方程組的有效方法，有較好的收斂性。運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)計(jì)算一般要完成

2、以下幾個(gè)步驟：建立數(shù)學(xué)模型，確定解算方法，制訂計(jì)算流程，編制計(jì)算程序。關(guān)鍵詞牛頓-拉夫遜法（Newton-Raphson） 無(wú)功調(diào)節(jié)高斯消去法潮流計(jì)算 Mtlab一 .電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的概述在電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行中，隨著用電負(fù)荷的變化和系統(tǒng)運(yùn)行方式的改變，網(wǎng)絡(luò)中的損耗也將發(fā)生變化。要嚴(yán)格保證所有的用戶在任何時(shí)刻都有額定的電壓是不可能的，因此系統(tǒng)運(yùn)行中個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)電壓的偏移是不可避免的。為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，要進(jìn)行潮流調(diào)節(jié)。隨著電力系統(tǒng)及在線應(yīng)用的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成，為電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析計(jì)算中最基本的內(nèi)容，也是電力系統(tǒng)運(yùn)行及設(shè)計(jì)中必不可少的工

3、具。根據(jù)系統(tǒng)給定的運(yùn)行條件、網(wǎng)絡(luò)接線及元件參數(shù)，通過潮流計(jì)算可以確定各母線電壓的幅值及相角、各元件中流過的功率、整個(gè)系統(tǒng)的功率損耗等。潮流計(jì)算是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)發(fā)供電的必要手段和重要工作環(huán)節(jié)，因此潮流計(jì)算在電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行、調(diào)度管理及科學(xué)研究中都有著廣泛的應(yīng)用。它的發(fā)展主要圍繞這樣幾個(gè)方面：計(jì)算方法的收斂性、可靠性；計(jì)算速度的快速性；對(duì)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)容量的要求以及計(jì)算的方便、靈活等。常規(guī)的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中一般具有三種類型的節(jié)點(diǎn)：PQ、PV及平衡節(jié)點(diǎn)。一個(gè)節(jié)點(diǎn)有四個(gè)變量，即注入有功功率、注入無(wú)功功率，電壓大小及相角。常規(guī)的潮流計(jì)算一般給定其中的二個(gè)變量：PQ節(jié)點(diǎn)（注入有功功率及無(wú)功

4、功率），PV節(jié)點(diǎn)（注入有功功率及電壓的大小），平衡節(jié)點(diǎn)（電壓的大小及相角）。1、變量的分類：負(fù)荷消耗的有功、無(wú)功功率、電源發(fā)出的有功、無(wú)功功率、母線或節(jié)點(diǎn)的電壓大小和相位、 、在這十二個(gè)變量中，負(fù)荷消耗的有功和無(wú)功功率無(wú)法控制，因它們?nèi)Q于用戶，它們就稱為不可控變量或是擾動(dòng)變量。電源發(fā)出的有功無(wú)功功率是可以控制的自變量，因此它們就稱為控制變量。母線或節(jié)點(diǎn)電壓的大小和相位角是受控制變量控制的因變量。其中,、主要受、的控制,、主要受、的控制。這四個(gè)變量就是簡(jiǎn)單系統(tǒng)的狀態(tài)變量。為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行必須滿足以下的約束條件：對(duì)控制變量 對(duì)沒有電源的節(jié)點(diǎn)則為對(duì)狀態(tài)變量的約束條件則是對(duì)某些狀態(tài)變量還有如下

5、的約束條件2、節(jié)點(diǎn)的分類： 第一類稱PQ節(jié)點(diǎn)。等值負(fù)荷功率、和等值電源功率、是給定的，從而注入功率、是給定的，待求的則是節(jié)點(diǎn)電壓的大小和相位角。屬于這類節(jié)點(diǎn)的有按給定有功、無(wú)功率發(fā)電的發(fā)電廠母線和沒有其他電源的變電所母線。 第二類稱PV節(jié)點(diǎn)。等值負(fù)荷和等值電源的有功功率、是給定的，從而注入有功功率是給定的。等值負(fù)荷的無(wú)功功率和節(jié)點(diǎn)電壓的大小 也是給定的。待求的則是等值電源的無(wú)功功率，從而注入無(wú)功功率和節(jié)點(diǎn)電壓的相位角。有一定無(wú)功功率儲(chǔ)備的發(fā)電廠和有一定無(wú)功功率電源的變電所母線都可以作為PV節(jié)點(diǎn)； 第三類平衡節(jié)點(diǎn)。潮流計(jì)算時(shí)一般只設(shè)一個(gè)平衡節(jié)點(diǎn)。等值負(fù)荷功率、是給定的，節(jié)點(diǎn)電壓的大小和相位也是給

6、定的。擔(dān)負(fù)調(diào)整系統(tǒng)頻率任務(wù)的發(fā)電廠母線往往被選作為平衡節(jié)點(diǎn)。二牛頓拉夫遜法概要1首先對(duì)一般的牛頓拉夫遜法作一簡(jiǎn)單的說明。已知一個(gè)變量X函數(shù)為：到此方程時(shí)，由適當(dāng)?shù)慕浦党霭l(fā)，根據(jù)：反復(fù)進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)滿足適當(dāng)?shù)氖諗織l件就是上面方程的根。這樣的方法就是所謂的牛頓拉夫遜法。這一方法還可以做下面的解釋，設(shè)第次迭代得到的解語(yǔ)真值之差，即的誤差為時(shí)，則：把在附近對(duì)用泰勒級(jí)數(shù)展開上式省略去以后部分的誤差可以近似由上式計(jì)算出來(lái)。比較兩式，可以看出牛頓拉夫遜法的休整量和的誤差的一次項(xiàng)相等。用同樣的方法考慮，給出個(gè)變量的個(gè)方程：對(duì)其近似解得修正量可以通過解下邊的方程來(lái)確定：式中等號(hào)右邊的矩陣都是對(duì)于的值。這一矩陣稱

7、為雅可比（JACOBI）矩陣。按上述得到的修正向量后，得到如下關(guān)系這比更接近真實(shí)值。這一步在收斂到希望的值以前重復(fù)進(jìn)行，一般要反復(fù)計(jì)算滿足為預(yù)先規(guī)定的小正數(shù)，是第n次迭代的近似值2用牛頓法計(jì)算潮流時(shí)，有以下的步驟：輸入線路，電氣元件參數(shù)，形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣 。 給這各節(jié)點(diǎn)電壓初始值 。 將以上電壓初始值代入式（438a）式（438c）或式（445c）、（445a），求出修正方程式中的不平衡量 。將各節(jié)點(diǎn)電壓的初值代入式（4-41a）、式（4-41b）或式（4-49a）式（4-49d）,求修正方程式的系數(shù)矩陣雅克比矩陣的各個(gè)元素。解修正方程式，求各節(jié)點(diǎn)電壓的變化量，即修正量。 計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓的新值

8、，即修正后值運(yùn)用各節(jié)點(diǎn)電壓的新值自第三步開始進(jìn)入下一次迭代。計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)功率和線路功率。其中，平衡節(jié)點(diǎn)功率為線路功率為從而，線路上損耗的功率為3程序框圖如下：輸入原始數(shù)據(jù)形成導(dǎo)納矩Y陣給定電壓初值，對(duì)于PQ結(jié)點(diǎn)，按式計(jì)算P(r),Q(r)對(duì)于PV結(jié)點(diǎn)，按式計(jì)算，啟動(dòng)是否|P(r),Q(r)| ？計(jì)算雅克比矩陣各元素解修正方程式，求e(r),f(r)用e(r+1)=e(r) e(r), f (r+1)=f(r) f (r)修正結(jié)點(diǎn)電壓以e(r+1)e(r), f (r+1)f (r)以(r+1)r按系統(tǒng)的潮流分布計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)功率及線路功率輸出根據(jù)牛頓法，用MATLAB軟件進(jìn)行編程如下：程序本程序

9、的功能是用牛頓拉夫遜法進(jìn)行潮流計(jì)算B1矩陣：1、支路首端號(hào)；2、末端號(hào)；3、支路阻抗；4、支路對(duì)地電納5、支路的變比；6、支路首端處于K側(cè)為1，1側(cè)為0B2矩陣：1、該節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)功率；2、該節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率；3、節(jié)點(diǎn)電壓初始值4、PV節(jié)點(diǎn)電壓V的給定值；5、節(jié)點(diǎn)所接的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的容;6、節(jié)點(diǎn)分類標(biāo)號(hào)clear;n=10; input(請(qǐng)輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)：n=);nl=10; input(請(qǐng)輸入支路數(shù)：nl=);isb=1; input(請(qǐng)輸入平衡母線節(jié)點(diǎn)號(hào)：isb=);pr=0.00001; input(請(qǐng)輸入誤差精度：pr=);B1=1 3 13.6+32.16i 0.0002224i 1 0; 1

10、 4 13.6+32.16i 0.0002224i 1 0; 2 5 7.56+18.09i 0.0005004i 1 0; 2 6 8.5+20.1i 0.000556i 1 0; 3 4 15.3+36.18i 0.0002502i 1 0; 4 5 5.95+14.07i 0.0003892i 1 0; 3 7 1.781+53.885i 0 1 1; 4 8 1.781+53.885i 0 1 1; 5 9 1.494+40.333i 0 1 1; 6 10 1.494+40.333i 0 1 1; input(請(qǐng)輸入由支路參數(shù)形成的矩陣： B1=);B2=0 0 230 230 0

11、1; 160 0 230 230 0 3; 0 0 220 0 0 2; 0 0 220 0 0 2; 0 0 220 0 0 2; 0 0 220 0 0 2; 0 70+43.38i 220 0 0 2; 0 60+37.18i 220 0 0 2; 0 50+26.99i 220 0 0 2; 0 45+27.88i 220 0 0 2; input(請(qǐng)輸入各節(jié)點(diǎn)參數(shù)形成的矩陣： B2=);Y=zeros(n);e=zeros(1,n);f=zeros(1,n);V=zeros(1,n);sida=zeros(1,n);S1=zeros(nl);修改部分ym=1;SB=100;UB=22

12、0;ym=input(您輸入的參數(shù)是標(biāo)么值？（若不是則輸入一個(gè)不為零的數(shù)值）);if ym=0SB=input(請(qǐng)輸入功率基準(zhǔn)值:SB=);UB=input(請(qǐng)輸入電壓基準(zhǔn)值:UB=); YB=SB./UB./UB; BB1=B1; BB2=B2; for i=1:nl B1(i,3)=B1(i,3)*YB; B1(i,4)=B1(i,4)./YB; end disp(B1矩陣B1=); disp(B1) for i=1:n B2(i,1)=B2(i,1)./SB; B2(i,2)=B2(i,2)./SB; B2(i,3)=B2(i,3)./UB; B2(i,4)=B2(i,4)./UB; B

13、2(i,5)=B2(i,5)./SB; end disp(B2矩陣B2=); disp(B2)end-for i=1:nl 支路數(shù) if B1(i,6)=0 左節(jié)點(diǎn)處于低壓側(cè) p=B1(i,1);q=B1(i,2); else p=B1(i,2);q=B1(i,1); end Y(p,q)=Y(p,q)-1./(B1(i,3)*B1(i,5); 非對(duì)角元 Y(q,p)=Y(p,q); Y(q,q)=Y(q,q)+1./(B1(i,3)*B1(i,5)2)+B1(i,4)./2; 對(duì)角元K側(cè) Y(p,p)=Y(p,p)+1./B1(i,3)+B1(i,4)./2; 對(duì)角元1側(cè) end求導(dǎo)納矩陣d

14、isp(導(dǎo)納矩陣 Y=);disp(Y)-G=real(Y);B=imag(Y); 分解出導(dǎo)納陣的實(shí)部和虛部 for i=1:n 給定各節(jié)點(diǎn)初始電壓的實(shí)部和虛部 e(i)=real(B2(i,3); f(i)=imag(B2(i,3); V(i)=B2(i,4); PV節(jié)點(diǎn)電壓給定模值 endfor i=1:n 給定各節(jié)點(diǎn)注入功率 S(i)=B2(i,1)-B2(i,2); i節(jié)點(diǎn)注入功率SG-SL B(i,i)=B(i,i)+B2(i,5); i節(jié)點(diǎn)無(wú)功補(bǔ)償量 end=P=real(S);Q=imag(S);ICT1=0;IT2=1;N0=2*n;N=N0+1;a=0;while IT2=0

15、 IT2=0;a=a+1; for i=1:n if i=isb 非平衡節(jié)點(diǎn) C(i)=0;D(i)=0; for j1=1:n C(i)=C(i)+G(i,j1)*e(j1)-B(i,j1)*f(j1);%(Gij*ej-Bij*fj) D(i)=D(i)+G(i,j1)*f(j1)+B(i,j1)*e(j1);%(Gij*fj+Bij*ej) end P1=C(i)*e(i)+f(i)*D(i);%節(jié)點(diǎn)功率P計(jì)算ei(Gij*ej-Bij*fj)+fi(Gij*fj+Bij*ej) Q1=C(i)*f(i)-e(i)*D(i);%節(jié)點(diǎn)功率Q計(jì)算fi(Gij*ej-Bij*fj)-ei(Gi

16、j*fj+Bij*ej)求P,Q V2=e(i)2+f(i)2; 電壓模平方= 以下針對(duì)非PV節(jié)點(diǎn)來(lái)求取功率差及Jacobi矩陣元素 = if B2(i,6)=3 非PV節(jié)點(diǎn) DP=P(i)-P1; 節(jié)點(diǎn)有功功率差 DQ=Q(i)-Q1; 節(jié)點(diǎn)無(wú)功功率差 = 以上為除平衡節(jié)點(diǎn)外其它節(jié)點(diǎn)的功率計(jì)算 = 求取Jacobi矩陣 = for j1=1:n if j1=isb&j1=i 非平衡節(jié)點(diǎn)&非對(duì)角元 X1=-G(i,j1)*e(i)-B(i,j1)*f(i);% dP/de=-dQ/df X2=B(i,j1)*e(i)-G(i,j1)*f(i);% dP/df=dQ/de X3=X2; % X2

17、=dp/df X3=dQ/de X4=-X1; % X1=dP/de X4=dQ/df p=2*i-1;q=2*j1-1; J(p,q)=X3;J(p,N)=DQ;m=p+1; J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1; J(p,q)=X4;J(m,q)=X2; elseif j1=i&j1=isb 非平衡節(jié)點(diǎn)&對(duì)角元 X1=-C(i)-G(i,i)*e(i)-B(i,i)*f(i); dP/de X2=-D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i); dP/df X3=D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i); dQ/de X4=-C(i)+G(i,i)

18、*e(i)+B(i,i)*f(i); dQ/df p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X3;J(p,N)=DQ; 擴(kuò)展列Q m=p+1; J(m,q)=X1;q=q+1;J(p,q)=X4;J(m,N)=DP; 擴(kuò)展列P J(m,q)=X2; end end else= 下面是針對(duì)PV節(jié)點(diǎn)來(lái)求取Jacobi矩陣的元素 = DP=P(i)-P1; PV節(jié)點(diǎn)有功誤差 DV=V(i)2-V2; PV節(jié)點(diǎn)電壓誤差 for j1=1:n if j1=isb&j1=i 非平衡節(jié)點(diǎn)&非對(duì)角元 X1=-G(i,j1)*e(i)-B(i,j1)*f(i); dP/de X2=B(i,j1)*e(i)

19、-G(i,j1)*f(i); dP/df X5=0;X6=0; p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X5;J(p,N)=DV; m=p+1; J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;J(p,q)=X6; J(m,q)=X2; elseif j1=i&j1=isb 非平衡節(jié)點(diǎn)&對(duì)角元 X1=-C(i)-G(i,i)*e(i)-B(i,i)*f(i); dP/de X2=-D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);dP/df X5=-2*e(i); X6=-2*f(i); p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X5;J(p,N)=DV; m=p+1

20、; J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;J(p,q)=X6; J(m,q)=X2; end end end end end= 以上為求雅可比矩陣的各個(gè)元素 = for k=3:N0 N0=2*n （從第三行開始，第一、二行是平衡節(jié)點(diǎn)） k1=k+1;N1=N; N=N0+1 即 N=2*n+1擴(kuò)展列P、Q for k2=k1:N1 擴(kuò)展列P、Q J(k,k2)=J(k,k2)./J(k,k); 非對(duì)角元規(guī)格化 end J(k,k)=1; 對(duì)角元規(guī)格化 if k=3 不是第三行= k4=k-1; for k3=3:k4 用k3行從第三行開始到當(dāng)前行前的k4行消去 for k2=k

21、1:N1 k3行后各行下三角元素 J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);%消去運(yùn)算 end J(k3,k)=0; end if k=N0 break; end= for k3=k1:N0 for k2=k1:N1 J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);%消去運(yùn)算 end J(k3,k)=0; end else for k3=k1:N0 for k2=k1:N1 J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);%消去運(yùn)算 end J(k3,k)=0; end end end=上面是用線性變換方式將Jacobi矩陣化成

22、單位矩陣= for k=3:2:N0-1 L=(k+1)./2; e(L)=e(L)-J(k,N); 修改節(jié)點(diǎn)電壓實(shí)部 k1=k+1; f(L)=f(L)-J(k1,N); 修改節(jié)點(diǎn)電壓虛部 end-修改節(jié)點(diǎn)電壓- for k=3:N0 DET=abs(J(k,N); if DET=pr 電壓偏差量是否滿足要求 IT2=IT2+1; 不滿足要求的節(jié)點(diǎn)數(shù)加1 end end ICT2(a)=IT2; ICT1=ICT1+1;end用高斯消去法解w=-J*Vdisp(迭代次數(shù)：);disp(ICT1);disp(沒有達(dá)到精度要求的個(gè)數(shù)：);disp(ICT2);for k=1:n V(k)=sqr

23、t(e(k)2+f(k)2); sida(k)=atan(f(k)./e(k)*180./pi; E(k)=e(k)+f(k)*j;end%= 計(jì)算各輸出量 =disp(各節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓標(biāo)幺值E為(節(jié)點(diǎn)號(hào)從小到大排列)：);disp(E);EE=E*UB;disp(EE);disp(-);disp(各節(jié)點(diǎn)的電壓大小V為(節(jié)點(diǎn)號(hào)從小到大排列)：);disp(V);VV=V*UB;disp(VV);disp(-);disp(各節(jié)點(diǎn)的電壓相角sida為(節(jié)點(diǎn)號(hào)從小到大排列)：);disp(sida);for p=1:n C(p)=0; for q=1:n C(p)=C(p)+conj(Y(p,q)*

24、conj(E(q); end S(p)=E(p)*C(p);enddisp(各節(jié)點(diǎn)的功率S為(節(jié)點(diǎn)號(hào)從小到大排列)：);disp(S);disp();SS=S*SB;disp(SS);disp(-);disp(各條支路的首端功率Si為(順序同您輸入B1時(shí)一致)：);for i=1:nl p=B1(i,1);q=B1(i,2); if B1(i,6)=0 Si(p,q)=E(p)*(conj(E(p)*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(p)*B1(i,5)-conj(E(q)*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5); Siz(i)=Si(p,q); else Si(p,

25、q)=E(p)*(conj(E(p)*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(p)./B1(i,5)-conj(E(q)*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5); Siz(i)=Si(p,q); end disp(Si(p,q); SSi(p,q)=Si(p,q)*SB; ZF=S(,num2str(p),num2str(q),)=,num2str(SSi(p,q); disp(ZF); %disp(SSi(p,q); disp(-);enddisp(各條支路的末端功率Sj為(順序同您輸入B1時(shí)一致)：);for i=1:nl p=B1(i,1);q=B1(i,2); if

26、 B1(i,6)=0 Sj(q,p)=E(q)*(conj(E(q)*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(q)./B1(i,5)-conj(E(p)*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5); Sjy(i)=Sj(q,p); else Sj(q,p)=E(q)*(conj(E(q)*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(q)*B1(i,5)-conj(E(p)*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5); Sjy(i)=Sj(q,p); end disp(Sj(q,p); SSj(q,p)=Sj(q,p)*SB; ZF=S(,num2str(q),num

27、2str(p),)=,num2str(SSj(q,p); disp(ZF); %disp(SSj(q,p); disp(-);enddisp(各條支路的功率損耗DS為(順序同您輸入B1時(shí)一致)：);for i=1:nl p=B1(i,1);q=B1(i,2); DS(i)=Si(p,q)+Sj(q,p); disp(DS(i); DDS(i)=DS(i)*SB; ZF=DS(,num2str(p),num2str(q),)=,num2str(DDS(i); disp(ZF); %disp(DDS(i); disp(-);endfigure(1);subplot(2,2,1);plot(V);x

28、label(節(jié)點(diǎn)號(hào));ylabel(電壓標(biāo)幺值);grid on;subplot(2,2,2);plot(sida);xlabel(節(jié)點(diǎn)號(hào));ylabel(電壓角度);grid on;subplot(2,2,3);bar(S);xlabel(節(jié)點(diǎn)注入有功);ylabel(節(jié)點(diǎn)注入無(wú)功);grid on;subplot(2,2,4);bar(Siz);xlabel(支路首端有功);ylabel(支路首端無(wú)功);grid on;程序三 . 算例電力系統(tǒng)潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、 題目原始資料1、系統(tǒng)圖：兩個(gè)發(fā)電廠分別通過變壓器和輸電線路與四個(gè)變電所相連。變電所4變電所3變電所2變電所135kV母線

29、35kV母線10kV母線10kV母線一次側(cè)電壓220kV一次側(cè)電壓220kV線路長(zhǎng)為90km線路長(zhǎng)為70km線路長(zhǎng)為90km線路長(zhǎng)為80km線路長(zhǎng)為80km線路長(zhǎng)為100km母線2母線1。母線32*QFQ-50-22*TQN-100-2TQN-100-23*QFs-50-2電廠二電廠一2、發(fā)電廠資料：母線1和2為發(fā)電廠高壓母線，發(fā)電廠一總裝機(jī)容量為350MW，母線3為機(jī)壓母線，機(jī)壓母線上裝機(jī)容量為100MMW，最大負(fù)荷和最小負(fù)荷分別為40MW和20MW；發(fā)電廠二總裝機(jī)容量為200WM。3、變電所資料：(一) 變電所1、2、3、4低壓母線的電壓等級(jí)分別為：10KV 10KV 35KV 35KV(

30、二) 變電所的負(fù)荷分別為：（1）50MW 50MW 70MW 60MW （2）60MW 80MW 50MW 45MW （3）50MW 40MW 55MW 70MW （4）70MW 50MW 60MW 60MW （5）70MW 60MW 50MW 45MW（6）40MW 50MW 60MW 70MW（7）70MW 40MW 50MW 60MW（8）30MW 40MW 50MW 60MW（9）40MW 40MW 50MW 60MW（10）50MW 40MW 40MW 60MW(三) 每個(gè)變電所的功率因數(shù)均為cos=0.85；(四) 變電所1和變電所2分別配有兩臺(tái)容量為75MVA的變壓器，短路損耗4

31、14KW，短路電壓（%）=16.7；變電所3和變電所4分別配有兩臺(tái)容量為63MVA的變壓器，短路損耗為245KW，短路電壓（%）=10.5；4、輸電線路資料：發(fā)電廠和變電所之間的輸電線路的電壓等級(jí)及長(zhǎng)度標(biāo)于圖中，單位長(zhǎng)度的電阻為，單位長(zhǎng)度的電抗為，單位長(zhǎng)度的電納為。二、 課程設(shè)計(jì)基本內(nèi)容：1. 對(duì)給定的網(wǎng)絡(luò)查找潮流計(jì)算所需的各元件等值參數(shù)，畫出等值電路圖2. 輸入各支路數(shù)據(jù)，各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)利用給定的程序進(jìn)行在變電所在某一負(fù)荷情況下的潮流計(jì)算，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。3. 跟隨變電所負(fù)荷按一定比例發(fā)生變化，進(jìn)行潮流計(jì)算分析。1) 4個(gè)變電所的負(fù)荷同時(shí)以2%的比例增大；2) 4個(gè)變電所的負(fù)荷同時(shí)以2%的

32、比例下降3) 1和4號(hào)變電所的負(fù)荷同時(shí)以2%的比例下降，而2和3號(hào)變電所的負(fù)荷同時(shí)以2%的比例上升；4. 在不同的負(fù)荷情況下，分析潮流計(jì)算的結(jié)果，如果各母線電壓不滿足要求，進(jìn)行電壓的調(diào)整。（變電所低壓母線電壓10KV要求調(diào)整范圍在9.5-10.5之間；電壓35KV要求調(diào)整范圍在35-36之間）5. 輪流斷開環(huán)網(wǎng)一回線，分析潮流的分布。6. 利用DDRTS軟件，進(jìn)行繪制系統(tǒng)圖進(jìn)行上述各種情況潮流的分析，并進(jìn)行結(jié)果的比較。7. 最終形成課程設(shè)計(jì)成品說明書。2. 等值電路的計(jì)算過程電壓是衡量電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一。電壓過高或過低，都將對(duì)人身及其用電設(shè)備產(chǎn)生重大的影響。保證用戶的電壓接近額定值是電

33、力系統(tǒng)調(diào)度的基本任務(wù)之一。當(dāng)系統(tǒng)的電壓偏離允許值時(shí)，電力系統(tǒng)必須應(yīng)用電壓調(diào)節(jié)技術(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓的大小，使其維持在允許值范圍內(nèi)。本文經(jīng)過手算形成了等值電路圖，并編寫好了程序得出節(jié)點(diǎn)電壓標(biāo)幺值，使其滿足所要求的調(diào)整范圍。 系統(tǒng)的等值電路圖我們首先對(duì)給定的程序輸入部分作了簡(jiǎn)要的分析，程序開始需要我們確定輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)、支路數(shù)、平衡母線號(hào)、支路參數(shù)矩陣、節(jié)點(diǎn)參數(shù)矩陣。為了保證整個(gè)系統(tǒng)潮流計(jì)算的完整性，我們把凡具有母線處均選作節(jié)點(diǎn)，這樣，共有10條母線即選定10個(gè)節(jié)點(diǎn)，我們確定發(fā)電廠一母線為平衡節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)號(hào)為，發(fā)電廠二母線為PV節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)號(hào)為，其余節(jié)點(diǎn)均為PQ節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)號(hào)見等值電路圖。確定完節(jié)點(diǎn)及編號(hào)后，各條

34、支路也相應(yīng)確定了，網(wǎng)絡(luò)中總計(jì)有10條支路，我們對(duì)各支路參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。根據(jù)所給實(shí)際電路圖和題中的已知條件，有以下公式計(jì)算各輸電線路的阻抗和對(duì)地支路電容的標(biāo)幺值和變壓器的阻抗標(biāo)幺值。選擇電壓基準(zhǔn)值為 和功率基準(zhǔn)值，所以 。 計(jì)算各線路參數(shù)：支路阻抗 支路對(duì)地電容 1 3支路80km輸電線路：1 4支路80km輸電線路：3 4支路90km輸電線路：4 5支路70km同桿架設(shè)雙回線：2 5支路90km同桿架設(shè)雙回線：2 6支路100km銅桿架設(shè)雙回線： 計(jì)算各變器參數(shù)：變壓器1，2：兩臺(tái)變壓器并聯(lián)，得阻抗變壓器3，4： 電阻的標(biāo)么值為：0.006173 電抗的標(biāo)么值為：0.1667兩臺(tái)變壓器并聯(lián)，得

35、阻抗為：0.003087+j0.0834以上計(jì)算結(jié)果列表：首端號(hào)末端號(hào)阻抗有名值阻抗標(biāo)幺值電納有名值電納標(biāo)幺值1313.6+32.160.0281+0.0664j0.0002224j0.1081413.6+j32.160.0281+0.0664j0.0002224j0.108257.65+j18.090.0156+j0.037j0.0005004j0.2422268.5+j20.10.01756+j0.037j0.00056j0.26913415.3+j36.180.0316+j0.075j0.00025020.1211450.0123+j0.0291j0.0003892j0.1884371.

36、78+j53.890.0037+j0.111300481.78+j53.890.0037+j0.111300591.495+j40.330.0031+j0.0833006101.495+j40.330.0031+j0.083300假設(shè)我們所采用的變壓器有5個(gè)抽頭，電壓調(diào)節(jié)范圍為2*2.5%，對(duì)應(yīng)的分接頭開始時(shí)設(shè)變壓器高壓側(cè)主分接頭, 形成節(jié)點(diǎn)參數(shù)矩陣時(shí)，還需要我們計(jì)算出各節(jié)點(diǎn)所接發(fā)電機(jī)功率，節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率（可根據(jù)負(fù)荷有功功率，發(fā)電機(jī)有功功率及已知的功率因數(shù)計(jì)算）變電所1 變電所2 變電所3 變電所4 平衡節(jié)點(diǎn)為1節(jié)點(diǎn)，所設(shè)節(jié)點(diǎn)電壓的初始值為，給定值為1.045PV節(jié)點(diǎn)為2節(jié)點(diǎn)，給定電壓值為1.0

37、45，四. 用牛頓拉夫遜法進(jìn)行潮流計(jì)算分析與DDRTS潮流計(jì)算比較(一) 變電所負(fù)荷為題目所給數(shù)據(jù)進(jìn)行求解 變電所的負(fù)荷分別為70MW 、60MW、50MW、45MW，由2.2中等值電路取各節(jié)點(diǎn)編號(hào)和參數(shù)，由2.1中各支路等值參數(shù)，按照3中的算法框圖，通過潮流計(jì)算程序1進(jìn)行參數(shù)的輸入并求解。數(shù)據(jù)輸入格式如下：1、NN節(jié)點(diǎn)數(shù)，NL線路數(shù)、ISB平衡母線節(jié)點(diǎn)號(hào)、PR誤差精度；2、支路參數(shù)形成的矩陣B1 1）某之路的首端號(hào)P； 2）末端號(hào)Q；且PQ； 3）支路的阻抗（R+jX）； 4）支路的對(duì)地容抗； 5）支路的變比； 6）折算到哪一側(cè)的標(biāo)志 （如果支路的首端P出入高壓側(cè)輸入“1”，否則輸入“0”）

38、。3、輸入節(jié)點(diǎn)參數(shù)形成的矩陣B2； 1）節(jié)點(diǎn)所接發(fā)電機(jī)的功率Sg； 2）節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的功率Sl； 3）節(jié)點(diǎn)電壓的初始值； 4）PV節(jié)點(diǎn)電壓V的給定值； 5）節(jié)點(diǎn)所接的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的容量； 6）節(jié)點(diǎn)分類號(hào)igl（1平衡節(jié)點(diǎn)、2PQ節(jié)點(diǎn)、3PV節(jié)點(diǎn)）1.形成B1、B2矩陣：根據(jù)所求參數(shù)，以及B1矩陣的含義，列寫B(tài)1矩陣如下：發(fā)電廠一、二的總裝機(jī)容量分別為100 MW和200 MW。為了平衡兩發(fā)電廠發(fā)出的電量，令發(fā)電廠二的功率為100 MW，為了減小線路上的損耗，令發(fā)電機(jī)的電壓為額定電壓的1.05倍。并且，根據(jù)前面敘述的節(jié)點(diǎn)分類，形成B2矩陣如下：由于各節(jié)點(diǎn)電壓不應(yīng)超過各自的允許范圍，由題目要求知，發(fā)電

39、廠電壓標(biāo)幺值在1到1.05變化時(shí)，變壓器高壓側(cè)電壓標(biāo)幺值變化范圍如下表：節(jié)點(diǎn)3456電壓下限0.950.9511電壓上限1.051.051.02851.0285同時(shí)保證發(fā)電廠發(fā)出的有功功率要大于變電所有功功率，并且兩者差值越小表明線路有功功率損耗越小，越滿足實(shí)際要求。1.編寫程序并運(yùn)行由于程序較復(fù)雜，故將其放入附錄中，具體程序和結(jié)果分別見附錄一，二。由附錄2的結(jié)果可以觀察到各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓標(biāo)幺值分別為:節(jié)點(diǎn)12345678910電壓1.051.051.00851.01901.02501.03130.95180.97190.99681.006節(jié)點(diǎn)12345678910電壓實(shí)際值23023022222

40、4226227209.4213.8219.3221.4節(jié)點(diǎn)12345678910電壓相角02.9-1.16-0.30.752.1-5.7-4.1-1.50.07結(jié)果分析：變電所1，2的低壓母線電壓要求調(diào)整范圍在9.510.5之間，變電所3的低壓母線電壓與要求的相比，略微偏低，極端電壓已經(jīng)達(dá)到最大，所以，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，將節(jié)點(diǎn)9的無(wú)功功率減少4var.Q=26.99VAR調(diào)節(jié)后的參數(shù)為：節(jié)點(diǎn)12345678910電壓1.051.051.00881.01961.02611.03130.95220.97261.00131.0062節(jié)點(diǎn)12345678910電壓實(shí)際值230230221.92242262

41、27209.4213.96220.3221.4節(jié)點(diǎn)12345678910電壓相角02.9-1.17-0.30.722.1-5.7-4.1-1.60.07節(jié)點(diǎn)123電壓功率0.6988 + 0.5738i1.6000 - 0.0271i0.0000 +0.0000i 節(jié)點(diǎn)456 電壓功率0.0000 +0.0000i-0.0000+0.0000i-0.0000- 0.0000i節(jié)點(diǎn)789 電壓功率-0.7000-0.4338i-0.6000-0.3718i-0.5000- 0.2699i節(jié)點(diǎn) 10 電壓功率-0.4500-0.2788i由上表觀察到，進(jìn)行最后一次調(diào)節(jié)時(shí)節(jié)點(diǎn)7，8，9，10的電壓均在題目允許的范圍內(nèi)，對(duì)線路損耗進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)調(diào)整后各個(gè)支路的功率損耗的標(biāo)幺值，記錄于下表：功率損耗已調(diào)整(1,3)支路0.0096 - 0.0908i(1,4)支路0.0038 - 0.1059i(2,5)支路0.0189 - 0.2147i(2,6)支路0.0038 - 0.2812i(3,4)支路0.0017 - 0.1205i(4,5)支路0.0046 - 0.1863i(3,7)支路0.0028 + 0.0833i(4,8)支路0.0019 + 0.0586i(5,9)支路0.0010 + 0.02