潮流計(jì)算-開題報(bào)告

1、鬲昌大序科學(xué)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題 目：電力系統(tǒng)潮流分析計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)學(xué)科部：信息學(xué)科部專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)：電氣082班學(xué) 號(hào)：名：指導(dǎo)教師：填表日期： 2011年 12 月 5 日選題的依據(jù)及意義:電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況的一種基本電氣計(jì)算。它的任務(wù)是根據(jù) 給定的運(yùn)行條件和網(wǎng)路結(jié)構(gòu)確定整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如各母線上的電壓（幅值及相角）、 網(wǎng)絡(luò)中的功率分布以及功率損耗等。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的結(jié)果是電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算和故障分 析的基礎(chǔ)。潮流計(jì)算經(jīng)歷了一個(gè)由手工，利用交、直流計(jì)算臺(tái)到應(yīng)用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程。 現(xiàn)在的潮流算法都以計(jì)算機(jī)的應(yīng)用為前提。利用電子

2、計(jì)算機(jī)進(jìn)行潮流計(jì)算從20世紀(jì)50年代中期就已經(jīng)開始。此后，潮流計(jì)算曾采 用了各種不同的方法，這些方法的發(fā)展主要是圍繞著對(duì)潮流計(jì)算的一些基本要求進(jìn)行的。一 般要滿足四個(gè)基本要求：a）可靠收斂b）計(jì)算速度快c）使用方便靈活d）內(nèi)存占用量少它們也是對(duì)潮流算法進(jìn)行評(píng)價(jià)的主要依據(jù)。在電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和規(guī)劃方案的研究中，都需要進(jìn)行潮流計(jì)算以比較運(yùn)行方式或規(guī)劃 供電方案的可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，為了實(shí)時(shí)監(jiān)控電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，也需要進(jìn) 行大量而快速的潮流計(jì)算。因此，潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、最基本和最重要的一 種電氣運(yùn)算。在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和安排系統(tǒng)的運(yùn)行方式時(shí)，采用離線潮流計(jì)算；在電力系統(tǒng)運(yùn) 行狀

3、態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控中，則采用在線潮流計(jì)算。二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）：在用數(shù)字計(jì)算機(jī)求解電力系統(tǒng)潮流問題的開始階段，人們普遍采用以節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣為基 礎(chǔ)的高斯-賽德爾迭代法（一下簡(jiǎn)稱導(dǎo)納法）成。這個(gè)方法的原理比較簡(jiǎn)單，要求的數(shù)字計(jì) 算機(jī)的內(nèi)存量也比較小，適應(yīng)當(dāng)時(shí)的電子數(shù)字計(jì)算機(jī)制作水平和電力系統(tǒng)理論水平，于是電 力系統(tǒng)計(jì)算人員轉(zhuǎn)向以阻抗矩陣為主的逐次代入法（以下簡(jiǎn)稱阻抗法）23。20世紀(jì)60年代初，數(shù)字計(jì)算機(jī)已經(jīng)發(fā)展到第二代，計(jì)算機(jī)的內(nèi)存和計(jì)算速度發(fā)生了很 大的飛躍，從而為阻抗法的采用創(chuàng)造了條件。阻抗矩陣是滿矩陣，阻抗法要求計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存表 征系統(tǒng)接線和參數(shù)的阻抗矩陣。這就需要較大的內(nèi)存量

4、。而且阻抗法每迭代一次都要求順次 取阻抗矩陣中的每一個(gè)元素進(jìn)行計(jì)算，因此，每次迭代的計(jì)算量很大。阻抗法改善了電力系統(tǒng)潮流計(jì)算問題的收斂性，解決了導(dǎo)納法無法解決的一些系統(tǒng)的潮 流計(jì)算，在當(dāng)時(shí)獲得了廣泛的應(yīng)用，曾為我國(guó)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和研究作出了很大的貢獻(xiàn)。 但是，阻抗法的主要缺點(diǎn)就是占用計(jì)算機(jī)的內(nèi)存很大，每次迭代的計(jì)算量很大。當(dāng)系統(tǒng)不斷 擴(kuò)大時(shí)，這些缺點(diǎn)就更加突出。為了克服阻抗法在內(nèi)存和速度方面的缺點(diǎn)，后來發(fā)展了以阻 抗矩陣為基礎(chǔ)的分塊阻抗法3,4。這個(gè)方法把一個(gè)大系統(tǒng)分割為幾個(gè)小的地區(qū)系統(tǒng)，在計(jì)算 機(jī)內(nèi)只需存儲(chǔ)各個(gè)地區(qū)系統(tǒng)的阻抗矩陣及它們之間的聯(lián)絡(luò)線的阻抗，這樣不僅大幅度的節(jié)省 了內(nèi)存容量，

5、同時(shí)也提高了計(jì)算速度?？朔杩狗ㄈ秉c(diǎn)的另一途徑是采用牛頓-拉夫遜法（以下簡(jiǎn)稱牛頓法）5,6。牛頓法是數(shù) 學(xué)中求解非線性方程式的典型方法，有較好的收斂性。解決電力系統(tǒng)潮流計(jì)算問題是以導(dǎo)納 矩陣為基礎(chǔ)的，因此，只要在迭代過程中盡可能保持方程式系數(shù)矩陣的稀疏性，就可以大大 提高牛頓潮流程序的計(jì)算效率。自從20世紀(jì)60年代中期采用了最佳順序消去法7以后，牛 頓法在收斂性、內(nèi)存要求、計(jì)算速度方面都超過了阻抗法，成為直到目前仍被廣泛采用的優(yōu) 秀方法。在牛頓法的基礎(chǔ)上，根據(jù)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，抓住主要矛盾，對(duì)純數(shù)學(xué)的牛頓法進(jìn)行了改 造，得到7P-Q分解法8。P-Q分解法在計(jì)算速度方面有顯著的提高，迅速得到了推廣

6、。牛頓法的特點(diǎn)是將非線性方程線性化。20世紀(jì)70年代后期，有人提出采用更精確的模 型，即將泰勒級(jí)數(shù)的高階項(xiàng)也包括進(jìn)來，希望以此提高算法的性能，這便產(chǎn)生了保留非線性 的潮流算法。另外，為了解決病態(tài)潮流計(jì)算，出現(xiàn)了將潮流計(jì)算表示為一個(gè)無約束非線性規(guī) 劃問題的模型，即非線性規(guī)劃潮流算法。近20多年來，潮流算法的研究仍然非?；钴S，但是大多數(shù)研究都是圍繞改進(jìn)牛 頓法和P-Q分解法進(jìn)行的。此外，隨著人工智能理論的發(fā)展，遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)、模糊算法也逐漸被引入潮流計(jì)算1。但是，到目前為止這些新的模型和算法還 不能取代牛頓法和P-Q分解法的地位。由于電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)計(jì)算速度的 要求不斷提高，計(jì)

7、算機(jī)的并行計(jì)算技術(shù)也將在潮流計(jì)算中得到廣泛的應(yīng)用13，成為重要的研究領(lǐng)域。三、本課題研究?jī)?nèi)容熟悉電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的相關(guān)理論。在綜合分析各種電力系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)，提出一種合理高效的潮流 計(jì)算算法。熟練運(yùn)用程序設(shè)計(jì)語言如C語言。通過軟件編程實(shí)現(xiàn)所提出的算法，并通過典型系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。四、本課題研究方案1、確定一種計(jì)算方法，如牛頓-拉夫遜法。2、結(jié)合C語言，編寫一套適用的程序完成潮流計(jì)算。3、選取一典型模型進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)程序是否可靠。五、研究目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度：畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)各階段工作內(nèi)容起訖日期備注1查找準(zhǔn)備相關(guān)的書籍 資料及開題報(bào)告2復(fù)習(xí)電力系統(tǒng)理論知 識(shí)3復(fù)習(xí)計(jì)算機(jī)

8、編程語言4編寫調(diào)試形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo) 納矩陣程序5編寫調(diào)試高斯-塞德爾 法潮流計(jì)算程序6編寫調(diào)試極、直角坐標(biāo) 牛-拉法潮流計(jì)算程序7編寫調(diào)試PQ分解法潮 流計(jì)算程序8將以上程序鏈接構(gòu)成 一個(gè)整體進(jìn)行多個(gè)節(jié) 點(diǎn)復(fù)雜例題的調(diào)試校 驗(yàn)9編寫完成畢業(yè)論文六、參考文獻(xiàn)(References)G.W.Stagg,A.H.El-Abiad.Computer Methods in Power SystemsJ. McGraw Hill,1968關(guān)根泰次.電力系統(tǒng)解析理論M.東京：電氣書院，1975西安交通大學(xué).電力系統(tǒng)計(jì)算M.北京：水利電力出版社，1978R.G.Andreich,H.E.Brown,H.H.Happ

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