【正文】 課 程 設(shè) 計 報 告 學(xué)生姓名 : 學(xué)號： 學(xué) 院 : 班 級 : 題 目 : 電力系統(tǒng)潮流計算課程設(shè)計 指導(dǎo)教師： 年 月 日 課設(shè)題目及要求 一 .題目原始資料 系統(tǒng)圖： 兩個發(fā)電廠分別通過變壓器和輸電線路與四個變電所相連。 發(fā)電廠資料： 母線 1和 2為發(fā)電廠高壓母線，發(fā)電廠一總裝機容量為（ 300MW ），母線 3為機壓母線，機壓母線上裝機容量為（ 100MW ），最大負荷和 最小負荷分別 為50MW 和 20MW；發(fā)電廠二總裝機容量為（ 200MW ）。 變電所資料： (一 ) 變電所 4 低壓母線的電壓等級分別為： 35KV 10KV 35KV 10KV (二 ) 變電所的負荷分別為： 60MW 40MW 40MW 50MW (三 ) 每個變電所的功率因數(shù)均為 cosφ =； (四 ) 變電所 1 和變電所 3 分別配有兩臺容量為 75MVA 的變壓器，短路損耗414KW，短路電壓（ %） =；變電所 2 和變電所 4 分別配有兩臺容量變電所 1 變電所2 變電所3 變電所 4 35kV母線 10kV母線 35kV母線 10kV母線 一次側(cè)電壓 220kV 一次側(cè)電壓 220kV 母線 1 母線 3 母線 2 線路長為 100km 線路長為 50km 線路長為 90km 線路長為 100km 2*QFQ502 2*QFS502 TQN1002 2*TQN1002 。。 線路長為 80km 。。 電廠一 電廠二 為 63MVA 的變壓器，短路損耗為 245KW，短路電壓（ %） =； 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及長度標(biāo)于圖中，單位長度的電阻為 ? ，單位長度的電抗為 ? ，單位長度的電納為 S610* 。 二、 課程設(shè)計基本內(nèi)容： 1. 對給定 的網(wǎng)絡(luò)查找潮流計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)點數(shù)據(jù)利用給定的程序進行在變電所在某一負荷情況下的潮流計算，并對計算結(jié)果進行分析。 3. 跟隨變電所負荷按一定比例發(fā)生變化，進行潮流計算分析。 1) 4 個變電所的負荷同時以 2%的比例增大； 2) 4 個變電所的負荷同時以 2%的比例下降 3) 1 和 4 號變電所的負荷同時以 2%的比例下降，而 2 和 3 號變電所的負荷同時以 2%的比例上升； 4. 在不同的負荷情況下，分析潮流計算的結(jié)果，如果各母線電壓不滿足要求，進行電壓的調(diào)整。（變電所低壓母線電壓 10KV要求調(diào)整范圍在 之間；電壓 35KV要求調(diào)整范圍在 3536 之間） 5. 輪流斷開 支路雙回線中的一條 ，分析潮流的分布。 （幾條支路斷幾次） 6. 利用 DDRTS 軟件，進行繪制系統(tǒng)圖進行上述各種情況潮流的分析，并進行結(jié)果的比較。 7. 最終形成課程 設(shè)計成品說明書。 三、課程設(shè)計成品基本要求： 1. 在讀懂程序的基礎(chǔ)上畫出潮流計算基本流程圖 2. 通過輸入數(shù)據(jù)，進行潮流計算輸出結(jié)果 3. 對不同的負荷變化，分析潮流分布，寫出分析說明。 4. 對不同的負荷變化，進行潮流的調(diào)節(jié)控制，并說明調(diào)節(jié)控制的方法，并列表表示調(diào)節(jié)控制的參數(shù)變化。 5. 打印利用 DDRTS 進行潮流分析繪制的系統(tǒng)圖，以及潮流分布圖。 潮流計算概述 一 .電力系統(tǒng)潮流計算的概述 在電力系統(tǒng)的正常運行中，隨著用電負荷的變化和系統(tǒng)運行方式的改變，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刻都有額定的電壓是不可能 的，因此系統(tǒng)運行中個節(jié)點出現(xiàn)電壓的偏移是不可避免的。為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，要進行潮流調(diào)節(jié)。 隨著電力系統(tǒng)及在線應(yīng)用的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成，為電力系統(tǒng)的潮流計算提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)潮流計算是電力系統(tǒng)分析計算中最基本的內(nèi)容，也是電力系統(tǒng)運行及設(shè)計中必不可少的工具。根據(jù)系統(tǒng)給定的運行條件、網(wǎng)絡(luò)接線及元件參數(shù)，通過潮流計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、整個系統(tǒng)的功率損耗等。潮流計算是實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟發(fā)供電的必要手段和重要工作環(huán)節(jié)，因此潮流計算在電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計、生產(chǎn)運行、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方面：計算方法的收斂性、可靠性；計算速度的快速性；對計算機存儲容量的要求以及計算的方便、靈活等。 常規(guī)的電力系統(tǒng)潮流計算中一般具有三種類型的節(jié)點： PQ、 PV及平衡節(jié)點。一個節(jié)點有四個變量，即注入有功功率、注入無功功率，電壓大小及相角。常規(guī)的潮流計算一般給定其中的二個變量： PQ 節(jié)點（注入有功功率及無功功率），PV節(jié)點（注入有功功率及電壓的大?。?，平衡節(jié)點（電壓的大小及相角）。 變量的分類： 負荷消耗的有功、無功功率 —— 1LP 、 1LQ 、 2LP 、 2LQ 電源發(fā)出的有功、無功功率 —— 1GP 、 1GQ 、 2GP 、 2GQ 母線或節(jié)點的電壓大小和相位 —— 1U 、 2U 、 1? 、 2? 在這十二個變量中，負荷消耗的有功和無功功率無法控制，因它們?nèi)Q于用戶，它們就稱為不可控變量或是擾動變量。電源發(fā)出的有功無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)點電壓的大小和相位角 —— 是受控制變量控制的因變量。其中 , 1U 、 2U 主要受 1GQ 、 2GQ 的控制 , 1? 、 2? 主要受 1GP 、 2GP 的控制。這四個變量就是簡單系統(tǒng)的狀態(tài)變量。 為了保證系統(tǒng)的正常運行必須滿足以下的約束條件： 對控制變量 m a xm inm a xm in 。 GiGiGiGiGiGi QPPP ???? 對沒有電源的節(jié)點則為 0。0 ?? GiGi QP 對狀態(tài)變量 iU 的約束條件則是 m axm in iii UUU ?? 對某些狀態(tài)變量 i? 還有如下的約束條件 m axjiji ???? ??? 節(jié)點的分類： ⑴ 第一類稱 PQ節(jié)點。等值負荷功率 LiP 、 LiQ 和等值電源功率 GiP 、 GiQ 是給定的，從而注入功率 iP 、 iQ 是給定的，待求的則是節(jié)點電壓的大小 iU 和相位角 i? 。屬于這類節(jié)點的有按給定有功、無功率發(fā)電的發(fā)電廠母線和沒有其他電源的變電所母線。 ⑵ 第二類稱 PV節(jié)點。等值負荷和等值電源的有功功率 LiP 、 GiP 是給定的，從而注入有功功率 iP 是給定的。等值負荷的無功功率 LiQ 和節(jié)點電壓的大小 iU 也是給定的。待求的則是等值電源的無功功率 GiQ ，從而注入無功功率 iQ 和節(jié)點電壓的相位角 i? 。有一定無功功率儲備的發(fā)電廠和有一定無功功率電源的變電所母線都可以作為 PV 節(jié)點； ⑶ 第三類平衡節(jié)點。潮流計算時一般只設(shè)一個平衡節(jié)點。等值負荷功率 LsP 、 LsQ是給定的，節(jié)點電壓的大小和相位也是給定的。擔(dān)負調(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。 二 .用牛頓法計算潮流時，有以下的步驟： ⑴輸入線路，電氣元件參數(shù)，形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣 BY 。 ⑵給這各節(jié)點電壓初始值 )0()0( ,fe 。 ⑶將以上電壓初始值代入式（ 4— 38a） ~式（ 4— 38c）或式（ 4— 45c）、（ 4— 45a），求出修正方程式中的不平衡量 )0(2)0()0( )(, iii UQP ??? 以及 。 ⑷將各節(jié)點電壓的初值代入式（ 441a）、式（ 441b）或式（ 449a） ~式（ 449d） ,求修正方程式的系數(shù)矩陣 —— 雅克比矩陣的各個元素? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?000000 ijijijijijij SRLJNH 、以及、 。 ⑸解修正方程式，求各節(jié)點電壓的變化量，即修正量 ? ? ? ?00 ii fe ?? 、 。 ⑹計算各節(jié)點電壓的新值，即修正后值 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?001001 。 iiiiii fffeee ?????? ⑺運用各節(jié)點電壓的新值自第三步開始進入下一次迭代。 ⑻計算平衡節(jié)點功率和線路功率。 其中，平衡節(jié)點功率為 ssisiniiss jQPUYUS ???? ????? 1~ 線路功率為 jijiijjjjjijjiijijjiiiiijiijjQPUUyUUIUSjQPUUyUUIUS??????????????????????????)([)]([0~0~ 從而，線路上損耗的功率為 ijijjiijij QjPSSS ??????? ~~~ 三 .MATLAB 程序畫牛頓拉夫遜法的流程圖 問題分析 一 .節(jié)點設(shè)置及分類 啟動 輸入原始數(shù)據(jù) 形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣 分解各節(jié)點初始電壓的實部和虛部 迭代次數(shù) K=0 求 PQ 節(jié)點的 )(kiP? , )(kiQ? ，求 PV 節(jié)點的 )(kiP? ， )(kiU? 置節(jié)點號 i=0 雅克比矩陣是否形成， in 求得雅克比矩陣各元素)(kijH? )(kijN? )(kijJ? )(kijL? )(kijR? )(kijS? 增大節(jié)點號 i=i+1 把雅克比矩陣單位化 求解修正方程，得 )(kie? ， )(kif? 求解最大修正量 max)( || kie? ， max)( || kif? 是否收斂 回帶各電壓新值， K=K+1 計算輸出電壓大小及相角， 節(jié)電功率及支路損耗 停止 否 是 否 是 根據(jù)系統(tǒng)圖可知此系統(tǒng)為兩端供電網(wǎng)路，將母線 1， 2設(shè)為節(jié)點 1， 6，將變電所 4的高低壓側(cè)分別設(shè)為節(jié)點 2， 3， 4， 5， 7， 8， 9， 10。并且，將節(jié)點 1 設(shè)為平衡節(jié)點，將節(jié)點 6設(shè)為 PV 節(jié)點，其余節(jié)點設(shè)為 PQ 節(jié)點。 二 .參數(shù)求取 設(shè)定基準(zhǔn)值 MVASB 100? ， KVUB 220? ，所以 4842 ?? BBB USZ? 根據(jù)題目原始資料，計算發(fā)電廠、變壓器及線路的參數(shù)。 （ 1）運用下列公式計算變壓器參數(shù) （折算到低壓測） ： SUPR NNkT 221000? SUUX NNKT 100 2%? XRZ TTT ?? 計算變壓器分接頭變比 （折算到低壓測）： %)(220 ????K , 11 %)(220 ????K （ 2）計算線路參數(shù) 單位阻抗值為 jxr? ，長度為 L ，則線路總阻抗為 ： LjxrjXRZ )( ???? 單位 電納 y ，總導(dǎo)納為 ： yLY? （ 3）變電所負荷分別為： 變電所 1 LS =60+ 變電所 2 LS =40+ 變電所 3 LS =40+ 變電所 4 LS =50+ 表 1：發(fā)電廠、變壓器及線路的參數(shù) 首端號 末端號 阻抗有名值 電納有名值 1 2 + 1 4 + 1 7 + 6 9 + 7 9 + 2 3 + 0 4 5 + 0 7 8 + 0 9 10 + 0 三 .等值電路圖 四 .MATLAB 潮流計算 1. B B2矩陣 的 形成 ： B1 矩陣： 支路首端號； 末端號； 支路阻抗 線路對地電納 (或變壓器導(dǎo)納 )； 支路的變比； 支路首端處于 K側(cè)為 1， 1 側(cè)為 0； 線路 /變壓器標(biāo)識（ 0/1） 。 根據(jù)所求參數(shù)，以及 B1 矩陣的含義，列寫 B1 矩陣如下 : B1=[1 2 + 1 0 0。 1 4 + 1 0 0。 1 7 + 1 0 0。 6 9 + 1 0 0。 7 9 + 1 0 0。 2 3 + 0 220/ 1 1。 4 5 + 0 220/11 1 1。 7 8 + 0 220/ 1 1。 9 10 + 0 220/11 1 1。] B2 矩陣： 該節(jié)點發(fā)電機功率； 該節(jié)點負荷功率； PQ 節(jié)點電壓初始值，或平衡節(jié)點及 PV節(jié)點電壓的給定值。 節(jié)點所接無功補償并聯(lián)電容（感）的電納。 節(jié)點分類標(biāo)號： 1為平衡節(jié)點（應(yīng)為 1 號節(jié)點）； 2為 PQ 節(jié)點； 3為PV節(jié)點。 由題目只兩個電廠共同供給功率，結(jié)合發(fā)電機效率，功率損耗等條