【正文】 陣，且在迭代過(guò)程中保持不變；，與牛頓拉夫遜法相比，當(dāng)收斂到同樣的精度時(shí)需要的迭代次數(shù)較多；。由牛頓法的修正方程進(jìn)行展開(kāi)可得： (235)根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行特性進(jìn)行簡(jiǎn)化：1. 考慮到電力系統(tǒng)中有功功率分布主要受節(jié)點(diǎn)電壓相角的影響，無(wú)功功率分布主要受節(jié)點(diǎn)電壓幅值的影響，所以可以近似的忽略電壓幅值變化對(duì)有功功率和電壓相位變化對(duì)無(wú)功功率分布的影響，即 (236)2. 根據(jù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行條件還可作下列假設(shè)：1) 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)線路兩端的電壓相位角一般變化不大（不超過(guò)10~20度）；2) 電力系統(tǒng)中一般架空線路的電抗遠(yuǎn)大于電阻；3) 節(jié)點(diǎn)無(wú)功功率相應(yīng)的導(dǎo)納Q/U*U遠(yuǎn)小于該節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)納的虛部。 將上式寫(xiě)成高斯塞德?tīng)柗ǖ牡问? (231)如系統(tǒng)內(nèi)存在PV節(jié)點(diǎn)，假設(shè)節(jié)點(diǎn)p為PV節(jié)點(diǎn)，設(shè)定的節(jié)點(diǎn)電壓為Up0。下面簡(jiǎn)單介紹下其原理和潮流計(jì)算過(guò)程。常用的方法是迭代法和牛頓法，在計(jì)算過(guò)程中，或得出結(jié)果之后用約束條件進(jìn)行檢驗(yàn)。②節(jié)點(diǎn)的有功功率和無(wú)功功率應(yīng)滿足小于節(jié)點(diǎn)最大額定功率并大于最小額定功率，即： (225) PQ節(jié)點(diǎn)的有功功率和無(wú)功功率，以及PV節(jié)點(diǎn)的有功功率，在給定時(shí)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PV節(jié)點(diǎn)的Q應(yīng)按上述條件進(jìn)行檢驗(yàn)。 潮流計(jì)算的約束條件電力系統(tǒng)運(yùn)行必須滿足一定的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的要求。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。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)成如式(27)所示線性方程組可展開(kāi)如下形式： (218) 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。潮流計(jì)算的目標(biāo)是求取電力系統(tǒng)在給定運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算。關(guān)于平衡節(jié)點(diǎn)的選擇，一般選擇系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)頻調(diào)壓的某一發(fā)電廠(或發(fā)電機(jī))，有時(shí)也可能按其他原則選擇，例如，為提高計(jì)算的收斂性。PU節(jié)點(diǎn)上的發(fā)電機(jī)稱為PU機(jī)(或PU給定型發(fā)電機(jī))（3） 平衡節(jié)點(diǎn)在潮流計(jì)算中，這類節(jié)點(diǎn)一般只設(shè)一個(gè)。（2） PU節(jié)點(diǎn)這類節(jié)點(diǎn)給出的參數(shù)是該節(jié)點(diǎn)的有功功率P及電壓幅值U，待求量為該節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率Q及電壓向量的相角。通常變電所母線都是PQ節(jié)點(diǎn)，當(dāng)某些發(fā)電機(jī)的輸出功率P。因此可得各支路導(dǎo)納為： （217）由此可得用導(dǎo)納表示的變壓器型等值電路：圖24變壓器型等值電路 潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型 潮流計(jì)算的節(jié)點(diǎn)類型用一般的電路理論求解網(wǎng)絡(luò)方程，目的是給出電壓源(或電流源)研究網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電流(或電壓)分布，作為基礎(chǔ)的方程式，一般用線性代數(shù)方程式表示。從而，一般只要求求取這個(gè)矩陣的上三角或下三角部分。因此，與沒(méi)有接地支路的節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的行或列中，對(duì)角元素為非對(duì)角元素之和的負(fù)值。根據(jù)定義直接求取節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣時(shí)，注意以下幾點(diǎn)：1) 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是方陣，其階數(shù)就等于網(wǎng)絡(luò)中除去參考節(jié)點(diǎn)外的節(jié)點(diǎn)數(shù)。為支路的導(dǎo)納，負(fù)號(hào)表示該電流流出網(wǎng)絡(luò)。將節(jié)點(diǎn)電壓方程展開(kāi)為： （211）可見(jiàn) (212)表明，自導(dǎo)納在數(shù)值上等于僅在節(jié)點(diǎn)i施加單位電壓而其余節(jié)點(diǎn)電壓均為零（即其余節(jié)點(diǎn)全部接地）時(shí)，經(jīng)節(jié)點(diǎn)i注入網(wǎng)絡(luò)的電流。（4）為稀疏矩陣，因節(jié)點(diǎn)i ，j 之間無(wú)支路直接相連時(shí)=0，這種情況在實(shí)際電力系統(tǒng)中非常普遍。（2）對(duì)無(wú)接地支路的節(jié)點(diǎn)，其所在行列的元素之和均為零，即 ?；?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。i=1，2，…。節(jié)電導(dǎo)納矩陣的節(jié)點(diǎn)電壓方程：，展開(kāi)為： (28)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)。在電力系統(tǒng)中一般以地為參考節(jié)點(diǎn)。 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： (27)式(27)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)。在發(fā)電機(jī)結(jié)點(diǎn)和負(fù)荷結(jié)點(diǎn)上標(biāo)出任意順序的記號(hào)：1,2,…,I,…,，并且各節(jié)點(diǎn)和大地間連接的線路對(duì)地電容、電力電容器等都作為負(fù)荷來(lái)處理。一般若給出網(wǎng)絡(luò)的支路數(shù)b，結(jié)點(diǎn)數(shù)n，則回路方程式數(shù)m為m=bn+1結(jié)點(diǎn)方程式數(shù)為=n1因此，回路方程式數(shù)比結(jié)點(diǎn)方程式數(shù)多d=m=b2n+2在一般電力系統(tǒng)中，各結(jié)點(diǎn)(母線)和大地間有發(fā)電機(jī)、負(fù)荷 、線路電容等對(duì)地支路，還有結(jié)點(diǎn)和結(jié)點(diǎn)之間也有輸電線路和變壓器之路，一般b2n，用結(jié)點(diǎn)方程式表示比用回路方程式表示方程式數(shù)目要少。3：利用matlab的M語(yǔ)言進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要工作本文致力于研究分析電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況。最優(yōu)潮流是一種同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性和安全性的電力網(wǎng)絡(luò)分析優(yōu)化問(wèn)題。這樣，人們提出來(lái)了將潮流方程構(gòu)造成一個(gè)函數(shù)，求此函數(shù)的最小值問(wèn)題，稱之為非線性規(guī)劃潮流的計(jì)算方法。巖本伸一等提出了一種保留非線性的快速潮流計(jì)算法,但用的是指教坐標(biāo)系，因而沒(méi)法利用PQ解耦。 通過(guò)幾十年的發(fā)展，潮流算法日趨成熟。知道現(xiàn)在潮流算法的研究仍然非?；钴S，但是大多數(shù)研究都是圍繞改進(jìn)牛頓法和PQ分解法進(jìn)行的。因此其數(shù)學(xué)模型不包含微分方程，是一組高階非線性方程。 該軟件能快速準(zhǔn)確的對(duì)電力系統(tǒng)潮流進(jìn)行計(jì)算，并具有一定的輔助分析功能。MATLAB擁有600多個(gè)工程數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，可實(shí)現(xiàn)潮流計(jì)算的矩陣求積、求逆、稀疏矩陣形成、復(fù)數(shù)運(yùn)算以及初等數(shù)學(xué)運(yùn)算。同時(shí)，為了實(shí)時(shí)監(jiān)控電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，也需要進(jìn)行大量而快速的潮流計(jì)算。 　　(2) 在編制年運(yùn)行方式時(shí),在預(yù)計(jì)負(fù)荷增長(zhǎng)及新設(shè)備投運(yùn)基礎(chǔ)上,選擇典型方式進(jìn)行潮流計(jì)算,發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié),供調(diào)度員日常調(diào)度控制參考,并對(duì)規(guī)劃、基建部門(mén)提出改進(jìn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu),加快基建進(jìn)度的建議。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，對(duì)MATLAB潮流計(jì)算的研究為快速、詳細(xì)地解決大電網(wǎng)的計(jì)算問(wèn)題開(kāi)辟了新思路?？梢哉f(shuō)，它是電力系統(tǒng)分析中最基本、最重要的計(jì)算，是系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)分析和實(shí)時(shí)控制與調(diào)度的基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，使電能得到廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域的變化，開(kāi)創(chuàng)了電力時(shí)代，出現(xiàn)了近代史上的第二次技術(shù)革命。拉普遜法電力系統(tǒng)潮流計(jì)算畢業(yè)論文目錄第1章 緒論 1 課題背景 1 選題意義 1 潮流計(jì)算及其現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì) 2 本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要工作 3第2章 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算基本原理 4 電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型 4 4 自導(dǎo)納和互導(dǎo)納的確定方法 5 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的性質(zhì)及意義 7 非標(biāo)準(zhǔn)變比變壓器等值電路 8 潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型 10 潮流計(jì)算的節(jié)點(diǎn)類型 10 潮流計(jì)算基本方程 10 潮流計(jì)算的約束條件 12 潮流計(jì)算方法 13 牛頓——拉夫遜法 13 高斯——賽德?tīng)柗?13 PQ分解法 14 擬牛頓算法 16 Matlab簡(jiǎn)介 16 Matlab概述 16 matlab GUI 簡(jiǎn)介 16 GUI 設(shè)計(jì)模板及設(shè)計(jì)窗口 17 GUI 設(shè)計(jì)的基本操作 17第3章 牛頓拉夫遜潮流計(jì)算理論分析 18 概述 18 牛頓法基本原理 18 牛頓法潮流計(jì)算方程 22 22 修正方程 23 牛頓法潮流計(jì)算主要流程 26第4章 基于matlab潮流計(jì)算軟件的實(shí)現(xiàn) 28 登陸界面的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 28 潮流計(jì)算主界面設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 28 主界面介紹 28 數(shù)據(jù)初始化 29 潮流計(jì)算 30 數(shù)據(jù)處理 32 32第5章 實(shí)例仿真與分析 33 實(shí)例仿真 33 運(yùn)行結(jié)果分析 34第6章 小結(jié) 35第1章 緒論 課題背景電力是衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要指標(biāo)，也是反映人民生活水平的重要標(biāo)志，它已成為現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及城鄉(xiāng)生活等許多方面不可或缺的能源和動(dòng)力。為實(shí)現(xiàn)這一功能，電力系統(tǒng)在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次還具有相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，對(duì)電能的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，以保證用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。 潮流計(jì)算是在給定電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和決定系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的邊界條件的情況下確定系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的一種基本方法，是電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)中不可缺少的一個(gè)重要組成部分。在處理潮流計(jì)算時(shí)，其計(jì)算機(jī)軟件的速度已無(wú)法滿足大電網(wǎng)模擬和實(shí)時(shí)控制的仿真要求，而高效的潮流問(wèn)題相關(guān)軟件的研究已成為大規(guī)模電力系統(tǒng)仿真計(jì)算的關(guān)鍵。具體來(lái)講電力系統(tǒng)潮流計(jì)算具有以下意義：(1) 在電網(wǎng)規(guī)劃階段,通過(guò)潮流計(jì)算,合理規(guī)劃電源容量及接入點(diǎn),合理規(guī)劃網(wǎng)架,選擇無(wú)功補(bǔ)償方案,滿足規(guī)劃水平的大、小方式下潮流交換控制、調(diào)峰、調(diào)相、調(diào)壓的要求。總結(jié)為在電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和規(guī)劃方案的研究中，都需要進(jìn)行潮流計(jì)算以比較運(yùn)行方式或規(guī)劃供電方案的可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。MATLAB使用方便，有著其他高級(jí)語(yǔ)言無(wú)法比擬的強(qiáng)大的矩陣處理功能。 因此本次設(shè)計(jì)提出了基于MATLAB潮流計(jì)算軟件的分析與設(shè)計(jì)。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算屬于穩(wěn)態(tài)分析范疇，不涉及系統(tǒng)元件的動(dòng)態(tài)特性和過(guò)渡過(guò)程。這種情況促使電力系統(tǒng)的研究人員不斷尋求新的更可靠的計(jì)算方法。由于電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)計(jì)算速度的要求不斷提高，計(jì)算機(jī)的并行計(jì)算技術(shù)也將在潮流計(jì)算中得到廣泛的應(yīng)用，成為重要的研究領(lǐng)域。后來(lái)又提出了根據(jù)直角坐標(biāo)形式的潮流方程是一個(gè)二次代數(shù)方程的特點(diǎn)，提出了采用直角坐標(biāo)的保留非線性快速潮流算法。對(duì)于一些病態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)用非線性潮流計(jì)算方法往往會(huì)造成計(jì)算過(guò)程的振蕩或者不收斂，從數(shù)學(xué)上講，非線性的潮流計(jì)算方程組本來(lái)就是無(wú)解的。另外，為了優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行，從所有以上的可行潮流解中挑選出滿足一定指標(biāo)要求的一個(gè)最佳方案就是最優(yōu)潮流問(wèn)題。對(duì)于一些特殊性質(zhì)的潮流計(jì)算問(wèn)題有直流潮流計(jì)算方法、隨機(jī)潮流計(jì)算方法和三相潮流計(jì)算方法。2：完成電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)建模。在結(jié)點(diǎn)方程式中表示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變量是各節(jié)點(diǎn)的電壓，在回路方程式中是各回路中的回路電流。如圖21所示,21 Net k N