【正文】 李 子 劍完成日期 ：20101227 目錄一、內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書………………………………………………2二、中英文摘要………………………………………………………………………………4 第一章 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算…………………………………………………………5第一節(jié) 潮流計(jì)算簡(jiǎn)介 …………………………………………………………5第二節(jié) 潮流計(jì)算的意義及其發(fā)展………………………………………………5第二章 潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型………………………………………………………6第一節(jié) 導(dǎo)納矩陣的原理及計(jì)算方法……………………………………………6 第二節(jié) 潮流計(jì)算的基本方程 …………………………………………………8第三節(jié) 電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分類 ……………………………………………………11第四節(jié) 潮流計(jì)算的約束條件 …………………………………………………11第三章 牛頓－拉夫遜法概述 ……………………………………………………12第一節(jié) 牛頓拉夫遜法基本原理 ……………………………………………12第二節(jié) 牛頓拉夫遜法求解過程………………………………………………13第四章 Matlab簡(jiǎn)介 ………………………………………………………………15 第一節(jié) Matlab簡(jiǎn)介 ……………………………………………………15 第二節(jié) 矩陣的簡(jiǎn)單基本運(yùn)算 ………………………………………………………16第五章 牛頓—拉夫遜法潮流具體計(jì)算…………………………………17 第一節(jié) 牛頓—拉夫遜直角坐標(biāo)法潮流計(jì)算Matlab程序及運(yùn)行結(jié)果………17 第二節(jié) 本程序的符號(hào)說(shuō)明……………………………………………………26總結(jié)及感想 …………………………………………………………………………27參考文獻(xiàn)及資料 ……………………………………………………………………28內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目?jī)蓹C(jī)五節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算—牛拉法指導(dǎo)教師劉景霞時(shí)間1周一、教學(xué)要求電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析課程設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)和優(yōu)化電力系統(tǒng)的潮流分析為重點(diǎn)，提高學(xué)生綜合能力為目標(biāo)，盡可能結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行。5） 分為優(yōu)、良、中、合格、不合格五個(gè)等級(jí)。PQ分解法是極坐標(biāo)形式牛頓拉潮流計(jì)算的一種簡(jiǎn)化計(jì)算方法。用手算和計(jì)算機(jī)算法對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。Key words： Electrical power system tidal current Rough abdicates the law tidal current current putation mathematical Rough abdicates the rectangular coordinates law tidal current putation. 第一章 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算概述第一節(jié) 潮流計(jì)算簡(jiǎn)介電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況的一種計(jì)算，它根據(jù)給定的運(yùn)行條件及系統(tǒng)接線情況確定整個(gè)電力系統(tǒng)各部分的運(yùn)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。所以潮流計(jì)算是研究電力系統(tǒng)的一種很重要和基礎(chǔ)的計(jì)算。對(duì)潮流計(jì)算的要求可以歸納為下面幾點(diǎn)：（1）計(jì)算方法的可靠性或收斂性；（2）對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存量的要求；（3）計(jì)算速度；（4）計(jì)算的方便性和靈活性。這種情況成為促使電力系統(tǒng)計(jì)算人員不斷尋求新的更可靠方法的重要因素。各點(diǎn)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。在運(yùn)行方式管理中，潮流是確定電網(wǎng)運(yùn)行方式的基本出發(fā)點(diǎn)；在規(guī)劃領(lǐng)域，需要進(jìn)行潮流分析驗(yàn)證規(guī)劃方案的合理性；在實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境，調(diào)度員潮流提供了多個(gè)在預(yù)想操作情況下電網(wǎng)的潮流分布以校驗(yàn)運(yùn)行可靠性。在解決電力系統(tǒng)潮流計(jì)算問題時(shí)，是以導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的，因此，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，就可以大大提高牛頓法潮流程序的效率。 第二章 潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型第一節(jié) 導(dǎo)納矩陣的原理及計(jì)算方法一． 自導(dǎo)納和互導(dǎo)納的確定方法電力網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)電壓方程： (21)為節(jié)點(diǎn)注入電流列向量，注入電流有正有負(fù)，注入網(wǎng)絡(luò)的電流為正，流出網(wǎng)絡(luò)的電流為負(fù)。在電力系統(tǒng)中一般以地為參考節(jié)點(diǎn)。節(jié)電導(dǎo)納矩陣的節(jié)點(diǎn)電壓方程： 展開為： ： (22)是一個(gè)n*n階節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，其階數(shù)就等于網(wǎng)絡(luò)中除參考節(jié)點(diǎn)外的節(jié)點(diǎn)數(shù)。i=1，2，…?；?dǎo)納的這些性質(zhì)決定了節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是一個(gè)對(duì)稱稀疏矩陣。（1）發(fā)電機(jī)（注入電流或功率）（2）負(fù)荷（注入負(fù)的電流或功率）（3）輸電線支路（電阻，電抗）（4）變壓器支路（電阻，電抗，變比）（5）母線上的對(duì)地支路（阻抗和導(dǎo)納）（6）線路上的對(duì)地支路（一般為線路充電點(diǎn)容導(dǎo)納）集中了以上各類型的元件的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)如圖(a).采用導(dǎo)納矩陣時(shí)，節(jié)點(diǎn)注入電流和節(jié)點(diǎn)電壓構(gòu)成以下線性方程組 (211)其中 可展開如下形式 (212)由于實(shí)際電網(wǎng)中測(cè)量的節(jié)點(diǎn)注入量一般不是電流而是功率，因此必須將式中的注入電流用節(jié)點(diǎn)注入功率來(lái)表示。（3）由于方程中的電壓和導(dǎo)納既可以表為直角坐標(biāo)，又可表為極坐標(biāo)，因而潮流方程有多種表達(dá)形式極坐標(biāo)形式，直角坐標(biāo)形式和混合坐標(biāo)形式。取， ，得到潮流方程的混合坐標(biāo)形式： (217)（4）它是一組n個(gè)復(fù)數(shù)方程，因而實(shí)數(shù)方程數(shù)為2n個(gè)但方程中共含4n個(gè)變量：P，Q，U和，i=1，2，n，故必須先指定2n個(gè)變量才能求解。所以，根據(jù)電力系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)性質(zhì)的不同，很自然地把節(jié)點(diǎn)分成三類：① PQ節(jié)點(diǎn)對(duì)這一類點(diǎn)，事先給定的是節(jié)點(diǎn)功率(P，Q)，待求的未知量是節(jié)點(diǎn)電壓向量(U，)，所以叫PQ節(jié)點(diǎn)。在潮流計(jì)算中，系統(tǒng)大部分節(jié)點(diǎn)屬于PQ節(jié)點(diǎn)。通常選擇有一定無(wú)功功率儲(chǔ)備的發(fā)電機(jī)母線或者變電所有無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的母線做PU節(jié)點(diǎn)處理。Q，整個(gè)系統(tǒng)的功率平衡由這一節(jié)點(diǎn)承擔(dān)。第四節(jié) 潮流計(jì)算的約束條件 電力系統(tǒng)運(yùn)行必須滿足一定技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的要求。3. 節(jié)點(diǎn)的有功功率和無(wú)功功率應(yīng)滿足4. (219)PQ節(jié)點(diǎn)的有功功率和無(wú)功功率，以及PU節(jié)點(diǎn)的有功功率，在給定是就必須滿足上述條件，因此，對(duì)平衡節(jié)點(diǎn)的P和Q以及PU節(jié)點(diǎn)的Q應(yīng)按上述條件進(jìn)行檢驗(yàn)。常用的方法是迭代法和牛頓法，在計(jì)算過程中，或得出結(jié)果之后用約束條件進(jìn)行檢驗(yàn)。即節(jié)點(diǎn)電壓和功率分布，用以檢查系統(tǒng)各元件是否過負(fù)荷。實(shí)際電力系統(tǒng)的潮流技術(shù)那主要采用牛頓拉夫遜法。對(duì)于非線性代數(shù)方程組： 即 (311)在待求量x的某一個(gè)初始估計(jì)值附近，將上式展開成泰勒級(jí)數(shù)并略去二階及以上的高階項(xiàng)，得到如下的經(jīng)線性化的方程組： (312)上式稱之為牛頓法的修正方程式。k為迭代次數(shù)。而且其迭代次數(shù)與所計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模基本無(wú)關(guān)。如果初值選擇不當(dāng)，算法有可能根本不收斂或收斂到一個(gè)無(wú)法運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)上。也可以先用直流法潮流求解一次以求得一個(gè)較好的角度初值，然后轉(zhuǎn)入牛頓法迭代。（320）對(duì)PQ節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，是給定的，因而可以寫出 （321） （322）對(duì)PV節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，給定量是，因此可以列出式（322） 求解過程大致可以分為以下步驟：（1）形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣（2）將各節(jié)點(diǎn)電壓設(shè)初值U，（3）將節(jié)點(diǎn)初值代入相關(guān)求式，求出修正方程式的常數(shù)項(xiàng)向量（4）將節(jié)點(diǎn)電壓初值代入求式，求出雅可比矩陣元素（5）求解修正方程，求修正向量（6）求取節(jié)點(diǎn)電壓的新值（7）檢查是否收斂，如不收斂，則以各節(jié)點(diǎn)電壓的新值作為初值自第3步重新開始進(jìn)行狹義次迭代，否則轉(zhuǎn)入下一步（8）計(jì)算支路功率分布，PV節(jié)點(diǎn)無(wú)功功率和平衡節(jié)點(diǎn)柱入功率。對(duì)潮流計(jì)算方法有五方面的要求：（1）計(jì)算速度快（2）內(nèi)存需要少（3）計(jì)算結(jié)果有良好的可靠性和可信性（4）適應(yīng)性好，亦即能處理變壓器變比調(diào)整、系統(tǒng)元件的不同描述和與其它程序配合的能力強(qiáng)（5）簡(jiǎn)單。MATLAB與C語(yǔ)言和FORTRAN語(yǔ)言相比更容易被掌握。MATLAB設(shè)計(jì)中，原始數(shù)據(jù)的填寫格式是很關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，它與程序使用的方便性和靈活性有著直接的關(guān)系。矩陣的加、減、乘運(yùn)算符分別為“+，—，*” ，用法與數(shù)字運(yùn)算幾乎相同，但計(jì)算時(shí)要滿足其數(shù)學(xué)要求 在MATLAB中矩陣的除法有兩種形式：左除“\”和右除“/”。節(jié)點(diǎn)總數(shù)為：39。)。JD=[2,3,4,5]e=[ 1 1 1 1]。P2=。P4=。G=[,0,0。0,0,]。,0。disp(39。節(jié)點(diǎn)電納矩陣B為:39。0,0。for n=1:5 I(1,1)=I(1,1)+G(1,n)*e(n)B(1,n)*