【正文】 課 程 設(shè) 計 報 告 學(xué)生姓名 : 學(xué) 號： 學(xué) 院 : 電氣工程學(xué)院 班 級 : 題 目 : 基于 MATLAB的電力系統(tǒng)潮流計算 指導(dǎo)教師： 職稱 : 職稱： 2021年 1 月 10 日 目錄： 一、 電力系統(tǒng)潮流計算概述 ....................................................................................... 4 二、 潮流計算方法概述 ............................................................................................... 4 2． 1 節(jié)點分類 ........................................................................................................ 4 牛頓 — 拉夫遜法概要 ...................................................................................... 5 牛頓 — 拉夫遜法迭代原理 ................................................................. 5 2． 牛 頓法的框圖及求解過程 .............................................................. 6 三、 課程設(shè)計任務(wù) ........................................................................................................ 8 題目原始數(shù)據(jù) .................................................................................................. 8 課程設(shè)計要求 .................................................................................................. 9 四、 初步分析 ................................................................................................................ 9 節(jié)點設(shè)置及分類 .............................................................................................. 9 參數(shù)計算 ....................................................................................................... 10 等值電路繪制 ................................................................................................ 11 五、 潮流計算 .............................................................................................................. 12 給定負(fù)荷下的 潮流計 算 ...................................................................... 12 B1/B2 矩陣的形成 ........................................................................... 12 潮流調(diào)整及分析 .............................................................................. 12 仿真比較 .......................................................................................... 14 變電所負(fù)荷變化 時的潮流計算 ................................................................... 15 4 個變 電所負(fù)荷同時以 2%的比例增大 ........................................ 15 4 個變電所負(fù)荷成比例 2%下降 .................................................... 17 4 號負(fù)荷 下降， 3 號負(fù)荷 上升 .......................................... 19 仿真比較 .......................................................................................... 20 斷線潮流計算 ................................................................................................ 22 斷開 3 節(jié)點間的一條支路 ...................................................... 22 斷開 5 支路的一條線 ................................................................ 23 斷開 7 支路的一條線 ................................................................ 25 斷開 9 支路的一條線 ................................................................ 26 斷開 9 支路的一條線 ................................................................ 28 仿真比較 ........................................................................................ 29 六、 潮流分析總結(jié) ...................................................................................................... 31 七、 心得體會 .............................................................................................................. 32 參考文獻(xiàn) ： .................................................................................................................. 33 附錄： .......................................................................................................................... 34 潮流計算課程設(shè)計 摘要 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(jù)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(shè)計和現(xiàn)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的分析比較供電方案或運行方式的合理性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。此外，電力系統(tǒng)的潮流計算也是計算機(jī)系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定和靜態(tài)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，所以潮流計算是研究電力系統(tǒng)的一種重要的計算。 潮流計算在數(shù)學(xué)上是多元非線性方程組的求解問題，求解的方法有很多種，牛頓 — 拉夫遜法是數(shù)學(xué)上解非線性 方程組的有效方法，有較好的收斂性。本文應(yīng)用了電力系統(tǒng)潮流計算仿真軟件 DDTR 與利用程序計算的結(jié)果進(jìn)行比較，使計算的結(jié)果更加準(zhǔn)確。利用成形的程序?qū)ο到y(tǒng)中出現(xiàn)的各種情況，例如負(fù)荷的變化以及線路上所發(fā)生的變化進(jìn)行計算，并對母線上不滿足范圍的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)控，使得系統(tǒng)處于一個較穩(wěn)定的狀態(tài)。 關(guān)鍵詞 ： 牛頓 — 拉夫遜法 MATLAB DDRTS 潮流計算 一 、 電力系統(tǒng)潮流計算 概述 在電力系統(tǒng)的正常運行中，隨著用電負(fù)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(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，計算機(jī)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)。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(jī)存儲容量的要求以及計算的方便、靈活等。 牛頓 拉夫遜法是數(shù)學(xué)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(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的，只要我們能在迭代過程中盡可能保持方程式系數(shù)矩陣的稀疏性，就可以大大提高潮流計算的效率。 二、潮流計算方法概述 2． 1 節(jié)點分類 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?。胶夤?jié)點（電壓的大小及相角） 。 第一類稱 PQ節(jié)點： 等值負(fù)荷功率 PLi、 QLi和等值電源功率 PGi、 QGi是給定的，從而注入功率 P、 Q是給定的，待求的則是節(jié)點電壓的大小 Ui和相位角 。 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。 第二類稱 PV節(jié)點： 等值負(fù)荷和等值電源的有功功率 PLi、 PGi是給定的，從而注入有功功率 Pi是給定的。等值負(fù)荷的無功功率 QLi和節(jié)點電壓的大小 Ui也是給定的。待求的則是等值電源的無功功率 QGi，從而注入無功功率 Qi和節(jié)點電壓的相位角。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。 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(fù)荷功率 PLs、QLs是給定的，節(jié)點電壓的大小和相位也是給定的。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。 — 拉夫遜法概要 牛頓 — 拉夫遜法迭代原理 已知一個變量 X函數(shù)為： 0)( ?Xf ， 由適當(dāng)?shù)慕浦?)0(X 出發(fā)，根據(jù)： ,... ...)2,1()( )( )( )()()1( ????? nXf XfXX nnnn 反復(fù)進(jìn)行計算，當(dāng) )(nX 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 n 次迭代得到的解語真值之差，即 )(nX的誤差為 ? 時，則： 0)( )( ???nXf 把 )( )( ??nXf 在 )(nX 附近對 ? 用泰勒級數(shù)展開 0......)(!2)()()( )(2)()()( ????????? nnnn XfXfXfXf ??? 上式省略去 2? 以后部分 0)()( )()( ??? nn XfXf ? )(nX 的誤差可以近似由上式計算出來。 )( )( )()(nnXf Xf???? 比較兩式，可以看出牛頓 — 拉夫遜法的休整量和 )(nX 的誤差的一次項相等。 用同樣的方法考慮，給出 n 個變量的 n 個方程： ??????????0),(0),(0),(21212211nnnnXXXfXXXfXXXf???????? 對其近似解 1X? 得修正量 1X?? 可以通過解下邊的方程來確定： ??????????????????????????????