【正文】 課程設(shè)計論文基于MATLAB的電力系統(tǒng)潮流計算 學(xué)院:電氣工程學(xué)院專業(yè):電氣工程及其自動化班級:電自班學(xué)號:姓名:內(nèi)容摘要潮流計算是電力系統(tǒng)最基本最常用的計算。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的電壓（幅值和相角），各支路流過的功率，整個系統(tǒng)的功率損耗。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)劃計算，生產(chǎn)運行，調(diào)度管理及科學(xué)計算中都有著廣泛的應(yīng)用。潮流計算在數(shù)學(xué)上是多元非線性方程組的求解問題，牛頓—拉夫遜NewtonRaphson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。運用電子計算機計算一般要完成以下幾個步驟：建立數(shù)學(xué)模型，確定解算方法，制訂計算流程，編制計算程序。關(guān)鍵詞 牛頓拉夫遜法（NewtonRaphson） 無功調(diào)節(jié) 高斯消去法 潮流計算 Mtlab 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——、電源發(fā)出的有功、無功功率——、母線或節(jié)點的電壓大小和相位——、 、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, 、主要受、的控制, 、主要受、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 對沒有電源的節(jié)點則為對狀態(tài)變量的約束條件則是 對某些狀態(tài)變量還有如下的約束條件 節(jié)點的分類：⑴ 第一類稱PQ節(jié)點。等值負荷功率、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)點電壓的大小和相位角。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。⑵ 第二類稱PV節(jié)點。等值負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。等值負荷的無功功率和節(jié)點電壓的大小 也是給定的。待求的則是等值電源的無功功率，從而注入無功功率和節(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；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、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．牛頓—拉夫遜法概要1．首先對一般的牛頓—拉夫遜法作一簡單的說明。已知一個變量X函數(shù)為： 到此方程時，由適當?shù)慕浦党霭l(fā)，根據(jù)：反復(fù)進行計算，當滿足適當?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真值之差，即的誤差為時，則：把在附近對用泰勒級數(shù)展開上式省略去以后部分的誤差可以近似由上式計算出來。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相等。用同樣的方法考慮，給出個變量的個方程：對其近似解得修正量可以通過解下邊的方程來確定：式中等號右邊的矩陣都是對于的值。這一矩陣稱為雅可比（JACOBI）矩陣。按上述得到的修正向量后，得到如下關(guān)系這比更接近真實值。這一步在收斂到希望的值以前重復(fù)進行，一般要反復(fù)計算滿足為預(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 。 ⑵給這各節(jié)點電壓初始值 。 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 。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。⑸解修正方程式，求各節(jié)點電壓的變化量，即修正量。 ⑹計算各節(jié)點電壓的新值，即修正后值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 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，對于PQ結(jié)點，按式計算ΔP(r),ΔQ(r)對于PV結(jié)點，按式計算Δ，Δ，啟動是否|ΔP(r),ΔQ(r)＜ε| ？計算雅克比矩陣各元素解修正方程式，求Δe(r),Δf(r)用e(r+1)=e(r) –Δe(r), f (r+1)=f(r) –Δf (r)修正結(jié)點電壓以e(r+1)→e(r), f (r+1)→f (r)以(r+1)→r按系統(tǒng)的潮流分布計算平衡節(jié)點功率及線路功率輸出 根據(jù)牛頓法，用MATLAB軟件進行編程如下：——————————————程——序————————————————本程序的功能是用牛頓——拉夫遜法進行潮流計算B1矩陣：支路首端號；末端號；支路阻抗；支路對地電納 支路的變比；支路首端處于K側(cè)為1，1側(cè)為0 B2矩陣：該節(jié)點發(fā)電機功率；該節(jié)點負荷功率；節(jié)點電壓初始值 PV節(jié)點電壓V的給定值；節(jié)點所接的無功補償設(shè)備的容。節(jié)點分類標號clear。n=10。 input(39。請輸入節(jié)點數(shù)：n=39。)。nl=10。 input(39。請輸入支路數(shù)：nl=39。)。isb=1。 input(39。請輸入平衡母線節(jié)點號：isb=39。)。pr=。 input(39。請輸入誤差精度：pr=39。)。B1=[1 3 + 1 0。 1 4 + 1 0。 2 5 + 1 0。 2 6 + 1 0。 3 4 + 1 0。 4 5 + 1 0。 3 7 + 0 1 1。 4 8 + 0 1 1。 5 9 + 0 1 1。 6 10 + 0 1 1]。 input(39。請輸入由支路參數(shù)形成的矩陣： B1=39。)。B2=[0 0 230 230 0 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+ 220 0 0 2。 0 60+ 220 0 0 2。 0 50+ 220 0 0 2。 0 45+ 220 0 0 2]。 input(39。請輸入各節(jié)點參數(shù)形成的矩陣： B2=39。)。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=220。ym=input(39。您輸入的參數(shù)是標么值？（若不是則輸入一個不為零的數(shù)值）39。)。if ym~=0 SB=input(39。請輸入功率基準值:SB=39。)。 UB=input(39。請輸入電壓基準值:UB=39。)。 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(39。B1矩陣B1=39。)。 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。 B2(i,5)=B2(i,5)./SB。 end disp(39。B2矩陣B2=39。)。 disp(B2)endfor i=1:nl 支路數(shù) if B1(i,6)==0 左節(jié)點處于低壓側(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。 對角元K側(cè) Y(p,p)=Y(p,p)+1./B1(i,3)+B1(i,4)./2。 對角元1側(cè) end求導(dǎo)納矩陣disp(39。導(dǎo)納矩陣 Y=39。)。disp(Y)G=real(Y)。B=imag(Y)。 分解出導(dǎo)納陣的實部和虛部 for i=1:n 給定各節(jié)點初始電壓的實部和虛部 e(i)=real(B2(i,3))。 f(i)=imag(B2(i,3))。 V(i)=B2(i,4)。 PV節(jié)點電壓給定模值 endfor i=1:n 給定各節(jié)點注入功率 S(i)=B2(i,1)B2(i,2)。 i節(jié)點注入功率SGSL B(i,i)=B(i,i)+B2(i,5)。 i節(jié)點無功補償量 end===================================================================P=real(S)。Q=imag(S)。ICT1=0。IT2=1。N0=2*n。N=N0+1。a=0。while IT2~=0 IT2=0。a=a+1。 for i=1:n if i~=isb 非平衡節(jié)點 C(i)=0。D(i)=0。 for j1=1:n C(i)=C(i)+G(i,j1)*e(j1)B(i,j1)*f(j1)。%Σ(Gij*ejBij*fj) D(i)=D(i)+G(i,j1)*f(j1)+B(i,j1)*e(j1)。%Σ(Gij*fj+Bij*ej) end P1=C(i)*e(i)+f(i)*D(i)。%節(jié)點功率P計算eiΣ(Gij*ejBij*fj)+fiΣ(Gij*fj+Bij*ej) Q1=C(i)*f(i)e(i)*D(i)。%節(jié)點功率Q計算fiΣ(Gij*