【正文】 ................................................................................................ 21 潮流計算 ........................................................................................................................ 22 數據處理 ........................................................................................................................ 23 數據傳遞的問題 ............................................................................................................ 23 例：某電網接線圖及給定的參數 ................................................................................ 24 運算結果 ......................................................................................................................... 24 第 6 章 系統(tǒng)潮流計算的前沿算法及發(fā)展前景 .................................................................... 31 保留非線性算法 ............................................................................................................ 31 最優(yōu)潮流分析法 ............................................................................................................ 31 OPF 分析法 .................................................................................................................... 32 結論與展望 .............................................................................................................................. 33 致 謝 ...................................................................................................................................... 34 參考文獻 .................................................................................................................................. 35 附 錄 ...................................................................................................................................... 36 附錄 A:基于 MATLAB 的牛頓拉夫遜法潮流計算程序清單 ........................................... 36 附錄 B:外文文獻及譯文 ...................................................................................................... 39 附錄 C:參考文獻的題錄摘要 .............................................................................................. 45 基于 MATLAB 的電力系統(tǒng)潮流計算 IV 插圖清單 圖 21 雙繞組變壓器原理圖 ..................................................................................................... 6 圖 22 變壓器等值電路 ............................................................................................................. 7 圖 23 潮流計算用的電網結構圖 ............................................................................................. 8 圖 24 潮流計算等值網絡 ......................................................................................................... 8 圖 31 牛頓 — 拉夫遜法的程序框圖 ....................................................................................... 17 圖 51 某電網接線圖 ............................................................................................................... 24 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） 1 引言 潮流計算是在給定電力系統(tǒng)網絡結構、參數和決定系統(tǒng)運行狀態(tài)的邊界條件的情 況下確定系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的一種基本方法，是電力系統(tǒng)規(guī)劃和運營中不可缺少的一個重要組成部分?？梢哉f，它是電力系統(tǒng)分析中最基本、最重要的計算，是系統(tǒng)安全、經濟分析和實時控制與調度的基礎。是電力系統(tǒng)研究人員長期研究的一個課題。 MATLAB 自1980 年問世以來，它的強大的矩陣處理功能給電力系統(tǒng)的分析、計算帶來許多方便。在處理潮流計算時，其計算機軟件的速度已無法滿足大電網模擬和實時控制的仿真要求，而高效的潮流問題相關軟件的研究已成為大規(guī)模電力系統(tǒng)仿真計算的關鍵。隨著計算機技術的不斷發(fā)展和成熟，對 MATLAB 潮流計算的 研究為快速、詳細地解決大電網的計算問題開辟了新思路。 電力系統(tǒng)潮流計算是電力系統(tǒng)分析中的一種最基本的計算，是對復雜電力系統(tǒng)正常和故障條件下穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的計算。潮流計算的目標是求取電力系統(tǒng)在給定運行狀態(tài)的計算。即節(jié)點電壓和功率分布，用以檢查系統(tǒng)各元件是否過負荷。各點電壓是否滿足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率損耗等。對現有電力系統(tǒng)的運行和擴建，對新的電力系統(tǒng)進行規(guī)劃設計以及對電力系統(tǒng)進行靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定分析都是以潮流計算為基礎。潮流計算結果可用如電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)研究，安全估計或最優(yōu)潮流等對潮流計算的模型和方法 有直接影響。 在用數字計算機解電力系統(tǒng)潮流問題的開始階段，普遍采取以節(jié)點導納矩陣為基礎的逐次代入法。這個方法的原理比較簡單，要求的數字計算機內存量比較下，適應 50年代電子計算機制造水平和當時電力系統(tǒng)理論水平。但它的收斂性較差，當系統(tǒng)規(guī)模變大時，迭代次數急劇上升，在計算中往往出現迭代不收斂的情況。這就迫使電力系統(tǒng)計算人員轉向以阻抗矩陣為基礎的逐次代入法。阻抗法改善了系統(tǒng)潮流計算問題的收斂性，解決了導納法無法求解的一些系統(tǒng)的潮流計算，在 60年代獲得了廣泛的應用。阻抗法的主要缺點是占用計算機內存大，每次迭代的計算 量大。當系統(tǒng)不斷擴大時，這些缺點就更加突出。為了克服阻抗法在內存和速度方面的缺點， 60年代中期發(fā)展了以阻抗矩陣為基礎的分塊阻抗法。這個方法把一個大系統(tǒng)分割為幾個小的地區(qū)系統(tǒng)，在計算機內只需要存儲各個地區(qū)系統(tǒng)的阻抗矩陣及它們之間聯(lián)絡線的阻抗，這樣不僅大幅度地節(jié)省了內存容量，同時也提高了計算速度?？朔杩狗ㄈ秉c的另一途徑是采用牛頓 拉夫遜法。這是數學中解決非線性方程式的典型方法，有較好的收斂性。在解決電力系統(tǒng)潮流計算問題時，是以導納矩陣為基礎的，因此，只要我們能在迭代過程中盡可能保持方程式系數矩陣的稀疏性，就可 以大大提高牛頓法潮流程序的效率。自從 60 年代中期，在牛頓法中利用了最佳順序消去法以后，牛頓法在收斂性。內存要求。速度方面都超過了阻抗法，成為 60 年代末期以后廣泛采用的優(yōu)秀方法。 基于 MATLAB 的電力系統(tǒng)潮流計算 2 第 1 章 電力系統(tǒng)潮流計算概述 電力系統(tǒng)敘述 電力工業(yè)發(fā)展初期，電能是直接在用戶附近的發(fā)電站 (或稱發(fā)電廠 )中生產的，各發(fā)電站孤立運行。隨著工農業(yè)生產和城市的發(fā)展，電能的需要量迅速增加，而熱能資源 (如煤田 )和水能資源豐富的地區(qū)又往往遠離用電比較集中的城市和工礦區(qū)，為了解決這個矛盾，就需要在動力資源豐富的地區(qū)建立大型發(fā)電站，然 后將電能遠距離輸送給電力用戶。同時，為了提高供電可靠性以及資源利用的綜合經濟性，又把許多分散的各種形式的發(fā)電站，通過送電線路和變電所聯(lián)系起來。這種由發(fā)電機、升壓和降壓變電所，送電線路以及用電設備有機連接起來的整體，即稱為電力系統(tǒng)。 電力系統(tǒng)加上發(fā)電機的原動機 (如汽輪機、水輪機 )，原動機的力能部分 (如熱力鍋爐、水庫、原子能電站的反應堆 )、供熱和用熱設備，則稱為動力系統(tǒng)。 現代電力系統(tǒng)提出了“靈活交流輸電與新型直流輸電”的概念。靈活交流輸電技術是指運用固態(tài)電子器件與現代自動控制技術對交流電網的電壓、相位角、阻抗 、功率以及電路的通斷進行實時閉環(huán)控制，從而提高高壓輸電線路的輸送能力和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。新型直流輸電技術是指應用現電力電子技術的最新成果，改善和簡化變流站的造價等。 運行方式管理中，潮流是確定電網運行方式的基本出發(fā)點；在規(guī)劃領域，需要進行潮流分析驗證規(guī)劃方案的合理性；在實時運行環(huán)境，調度員潮流提供了電網在預想操作情況下電網的潮流分布以校驗運行可靠性。在電力系統(tǒng)調度運行的多個領域都涉及到電網潮流計算。潮流是確定電力網絡運行狀態(tài)的基本因素，潮流問題是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)問題的基礎和前提。 潮流計算簡介 電 力系統(tǒng)潮流計算是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行情況的一種計算，它根據給定的運行條件及系統(tǒng)接線情況確定整個電力系統(tǒng)各部分的運行狀態(tài)：各母線的電壓，各元件中流過的功率，系統(tǒng)的功率損耗等等。在電力系統(tǒng)規(guī)劃的設計和現有電力系統(tǒng)運行方式的研究中，都需要利用潮流計算來定量地分析比較供電方案或運行方式的合理性?？煽啃院徒洕?。此外，電力系統(tǒng)潮流計算也是計算系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定和靜態(tài)穩(wěn)定的基礎。所以潮流計算是研究電力系統(tǒng)的一種很重要和基礎的計算。 電力系統(tǒng)潮流計算也分為離線計算和在線計算兩種，前者主要用于系統(tǒng)規(guī)劃設計和安排系統(tǒng)的運行方式，后 者則用于正在運行系統(tǒng)的經常監(jiān)視及實時控制。 利用電子數字計算機進行電力系統(tǒng)潮流計算從 50年代中期就已經開始。在這 20 年內，潮流計算曾采用了各種不同的方法，這些方法的發(fā)展主要圍繞著對潮流計算的一些基本要求進行的。對潮流計算的要求可以歸納為下面幾點： (1)計算方法的可靠性或收斂性。 (2)對計算機內存量的要求。 (3)計算速度。 (4)計算的方便性和靈活性。 電力系統(tǒng)潮流計算問題在數學上是一組多元非線性方程式求解問題，其解法都離不開迭代。因此，對潮流計算方法，首先要求它能可靠地收斂，并給出正確答案。由 于電力系統(tǒng)結構及參數的一些特點，并且隨著電力系統(tǒng)不斷擴大，潮流計算的方程式階數也安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） 3 越來越高，對這樣的方程式并不是任何數學方法都能保證給出正確答案的。這種情況成為促使電力系統(tǒng)計算人員不斷尋求新的更可靠方法的重要因素。 潮流計算的意義及其發(fā)展 電力系統(tǒng)潮流計算是電力系統(tǒng)分析中的一種最基本的計算，是對復雜電力系統(tǒng)正常和故障條件下穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的計算。潮流計算的目標是求取電力系統(tǒng)在給定運行狀態(tài)的計算。即節(jié)點電壓和功率分布，用以檢查系統(tǒng)各元件是否過負荷。各點電壓是否滿足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率損耗等 。對現有電力系統(tǒng)的運行和擴建，對新的電力系統(tǒng)進行規(guī)劃設計以及對電力系統(tǒng)進行靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定分析都是以潮流計算為基礎。潮流計算結果可用如電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)研究，安全估計或最優(yōu)潮流等對潮流計算的模型和方法有直接影響。實際電力系統(tǒng)的潮流技術那主要采用牛頓 拉夫遜法。 在運行方式管理中，潮流是確定電網運行方式的基本出發(fā)點；在規(guī)劃領域，需要進行潮流分析驗證規(guī)劃方案的合理性；在實時運行環(huán)境，調度員潮流提供了多個在預想操作情況下電網的潮流分