电力系统潮流计算中负荷一般采用什么数学模型描述文档

电力系统课程设计潮流计算潮流计算是电力系统非常重要的分析计算，用以研究系统规划和运行中提出的各种问题。

对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求；对运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。

潮流计算是电力系统分析最基本的计算。

除它自身的重要作用之外，潮流计算还是网损计算、静态安全分析、暂态稳定计算、小干扰静态稳定计算、短路计算、静态和动态等值计算的基础。

实际电力系统的潮流计算主要采用牛顿-拉夫逊法。

按电压的不同表示方法，牛顿-拉夫逊潮流计算分为直角坐标形式和极坐标形式两种。

本次计算采用直角坐标形式下的牛顿-拉夫逊法，牛顿-拉夫逊法有很好的收敛性，但要求有合适的初值。

传统的潮流计算程序缺乏图形用户界面，结果显示不直接难与其他分析功能集成。

网络原始数据输入工作大量且易于出错。

本文采用MATLAB 语言运行WINDOWS操作系统的潮流计算软件。

目前MATLAB已成为国际控制界最流行、使用最广泛的语言了。

它的强大的矩阵处理功能给电力系统的分析、计算带来很多方便，而且采用MATLAB界面直观，运行稳定，计算准确。

所以本次课程设计程序设计采用MATLAB计算。

1.1.2设计要求1.程序源代码；2.给定题目的输入，输出文件；3.程序说明；4.给定系统的程序计算过程；5.给定系统的手算过程（至少迭代2次）。

1.2设计题目电力系统潮流计算（牛顿-拉夫逊法、P-Q分解法）1.3设计内容1.根据电力系统网络推导电力网络数学模型，写出节点导纳矩阵；2.赋予各节点电压变量（直角坐标系形式）初值后，求解不平衡量；3.形成雅可比矩阵；4.求解修正量后，重新修改初值，从2开始重新循环计算；5.求解的电压变量达到所要求的精度时，再计算各支路功率分布、功率损耗和平衡节点功率；6.上机编程调试；7.计算分析给定系统潮流分析并与手工计算结果做比较分析；8.书写课程设计说明书。

2001年《电力系统分析》硕士研究生复试题一、回答问题：（共50分）1、等值电路中S为三相功率时，V、I、z和y代表的数值分别是“线”还是“相”值？（4分）2、电力系统三相电路分析中用标幺制时，基准值的选取有几个任意给定量？为什么？（5分）3、实际系统在什么情况下采用恒定电势源数学模型？本身具有什么特性？（5分）4、在电力系统中产生短路冲击电流的条件是什么？（5分）5、为什么在用计算机对某网络初次进行潮流计算时往往是要调潮流？而并非任何情况下只一次送入初始值算出结果就行呢？要考虑什么条件？各变量是如何划分的？哪些可调？哪些不可调？（6分）6、若想提高电力系统暂态稳定性所要考虑的基本原则是什么？提高电力系统静态稳定性呢？（6分7、在同步发电机出口发生三相短路时，为什么用次暂态和暂态电势来分析、计算短路电流？是否可只用Eq来分析、计算短路电流？为什么？（6分）8、某架空线π型等值电路，阻抗为R+jX，对地导纳为两个jB/2，始端电压为V1，末端电压为V2，始端流入阻抗的功率为P1+jQ1，试分析该线路对外何时为容性元件？何时为感性元件？（6分）9、某三个节点的环网，①节点为电源节点且电压给定，而②③节点为负荷节点且功率已知，若用手算潮流要求达到一定的精度，请给出计算的步骤。

（7分）二、简算：（共20分）1、某单机—无限大系统E′=138KV，U=115KV，X I=79.35Ω，取U B=115KV，S B=100MVA时，T J =6.5S，δ0=300，P0=100MW，短路时α=30弧度/秒2，求：XⅡ=？（6分）2、简单系统如图，发电机保持Eq不变，运行规程要求K P值不得小于15%，问：允许发电机输出的最大功率为多少？（6分）U =1GXd =1.0 XT=0.2 XL=0.3 S=0.8+j0.63、某系统如图所示，f点发生三相短路，求：极限切除角δcm=？（8分）三、计算下列各题：（共30分）1、在某A、B联合系统中，A系统有：发电机K AG1=500MW/Hz，K AG2=400MW/Hz，负荷K AD=100MW/Hz， B系统有：K B=800MW/Hz；正常运行时A系统G1满载，G2未满载，f=49.8Hz，联络线功率P AB=100MW，联络线突然开断后，G1差25MW满载，问：f A=?，f B=?（10分）2、空载系统中ｆ点a相接地短路，求： 1）接地电流有名值Iƒ″=？2）T2中性点电压有名值V T2N=？（10分）3、求上一题中的其他有名值如下：（10分）1）T1中性点电压V T1N=？2）f 点左侧B 相线路中电流I B =？ 3）M 点B 相电流I MB =？2009年《电力系统分析》硕士研究生复试题一、 说明电力系统正常运行时电压和频率的允许偏移范围，如果正常运行电压和频率偏移不满足要求可以分别采取什么措施进行调整。

电力系统稳态分析摘要电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种重要的分析计算，它根据给定的运行条件及系统接线情况确定整个电力系统各部分的运行状态：各母线的电压,各元件中流过的功率，系统的功率损耗。

所以，电力系统潮流计算是进行电力系统故障计算，继电保护整定，安全分析的必要工具。

本文介绍了基于MATLAB软件的牛顿—拉夫逊法和P—Q分解法潮流计算的程序，该程序用于计算中小型电力网络的潮流。

在本文中，采用的是一个5节点的算例进行分析,并对仿真结果进行比较,算例的结果验证了程序的正确性和迭代法的有效性。

关键词：电力系统潮流计算；MATLAB；牛顿—拉夫逊法;P-Q分解法；目次1 绪论 01.1背景及意义 01.2相关理论 01。

3本文的主要工作 (1)2 潮流计算的基本理论 (2)2。

1节点的分类 (2)2。

2基本功率方程式（极坐标下） (2)2.3本章小结 (3)3 潮流计算的两种算法 (4)3。

1牛顿—拉夫逊算法 (4)3.2PQ分解算法 (10)3。

3本章小结 (14)4 算例 (15)4.1系统模型 (15)4.2结果分析 (15)4。

3本章小结 (18)结论 (19)参考文献 (20)附录 (21)1 绪论1。

1背景及意义电力系统稳态分析是研究电力系统运行和规划方案最重要和最基本的手段。

电力系统稳态分析根据给定的发电运行方式和系统接线方式来确定系统的稳态运行状态，其中潮流计算针对电力系统的各种正常的运行方式进行稳态分析.潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算.通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。

待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等.电力系统潮流计算问题在数学上是一组多元非线性方程式求解问题,其解法都离不开迭代.潮流计算方法的改进过程中,经历了高斯-赛德尔迭代法、阻抗法、分块阻抗法、牛顿-拉夫逊法、改进牛顿法、P—Q分解法等。

作业题一参考答案一、填空题1．降压变压器高压侧的主分接头电压为220kv ，若选择＋2×2.5%的分接头，则该分接头电压为 231KV 。

2．电力系统中性点有效接地方式指的是 中性点直接接地 。

3．输电线路的电气参数包括电抗、电导、电纳和 电阻 。

4．输电线路的电压偏移是指线路始端或末端母线的实际运行电压与线路 额定电压 的数值差。

5．电力系统的潮流分布一般是用各节点的电压和 功率 表示。

6．调整发电机组输出的有功功率用来调整电力系统运行的 频率 。

7．复合故障一般是指某一时刻在电力系统 二个及以上地方 发生故障。

8．用对称分量法计算不对称故障，当三相阻抗完全对称时，则其序阻抗矩阵Zsc 的非对角元素为 零 。

9．系统中发生单相接地短路时故障点短路电流的大小是零序电流的 3 倍。

10．减小输出电元件的电抗将 提高（改善） 系统的静态稳定性。

二、单项选择题在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

11．同步发电机的转速和系统频率之间是否有严格的关系（ ② ）①否 ②是 ③不一定 ④根据发电机的形式定12．三绕组变压器的结构、通常将高压绕组放在（ ③ ）①内层 ②中间层 ③外层 ④独立设置13．中性点以消弧线圈接地的电力系统，通常采用的补偿方式是（ ③ ）①全补偿 ②欠补偿 ③过补偿 ④有时全补偿，有时欠补偿14．三相导线的几何均距越大，则导线的电抗（ ② ）①越大 ②越小 ③不变 ④无法确定15．变压器的电导参数G T ，主要决定于哪一个实验数据（ ① ）①△P O ②△P K ③U K % ④I O %16.当功率的有名值为s ＝P ＋jQ 时（功率因数角为ϕ）取基准功率为S n ，则有功功率的标么值为（ ③ ） ①ϕcos S P n ⋅ ②ϕsin S P n ⋅ ③n S P ④nS cos P ϕ⋅17.环网中功率的自然分布是（ ④ ）①与电阻成正比分布 ②与电抗成正比分布③与阻抗成正比分布 ④与阻抗成反比分布18．电力系统中PQ 节点的数量（ ② ）①全都是 ②大量的 ③少量的 ④必有且一般只设一个19．潮流计算中，要求某些节点之间电压的相位差应满足的约束条件是（④ ）①|-j i δδ｜>|-j i δδ｜min ②|-j i δδ｜<|-j i δδ｜min③|-j i δδ｜>|-j i δδ｜max ④|-j i δδ｜<|-j i δδ｜max20．在同一时间内，电力网的电能损耗与供电量之比的百分值称为（ ② ）①负载率 ②网损率 ③供电率 ④厂用电率21．电力系统的频率主要决定于（ ① ）①有功功率的平衡 ②无功功率的平衡③电压质量 ④电流的大小22．关于顺调压电压调整方式的描述，错误的是（ ② ）①高峰负荷时允许中枢点电压略低②低谷负荷时允许中枢点电压略低③适用于用户对电压要求不高的场合④适用于供电线路不长的场合23．通过改变变压器变比，实质上（ ③ ）①改变了电压损耗的数值 ②改变了负荷变化时次级电压的变化幅度③改变了电力网的无功功率分布 ④增加了整个电力系统的无功功率容量24．三相短路时，非周期分量极小值，只能是在某种情况（① ）①一相中出现 ②同时在两相中出现③三相均不出现 ④只有故障相出现其它相不出现25．同步机的各种电抗间关系为(③ )①'x "x x x d d q d >>> ②"x 'x x x d d d q >>>③ "x 'x x x d d q d >>> ④"x x 'x x d q d d >>>26.若ac 两相发生短路，则基准相选择为( ② )①a 相 ②b 相 ③c 相 ④a 相和c27．下网K 点发生两相短路接地，其复合序网为图所示( ③ )(其中，1,2，0分别为正序、负序、零序阻抗)28．越靠近电源点负序电压越( ① )①低 ②高 ③不变 ④无法确定29．作为判据0d dP E >δ主要应用于分析简单系统的（ ③ ） ①暂态稳定 ②故障计算 ③静态稳定 ④调压计算30．分析简单系统的暂态稳定性可以应用（ ② ）①等耗量微增率准则 ②等面积定则 ③小干扰法 ④对称分量法作业题二参考答案一、填空题1.衡量电能质量的主要指标是：电压、频率、波形 。

一、潮流计算的计算机方法对于复杂网络的潮流计算，一般必须借助电子计算机进行。

其计算步骤是：建立电力网络的数学模型，确定计算方法、制定框图和编制程序。

本章重点介绍前两部分，并着重阐述在电力系统潮流实际计算中常用的、基本的方法。

1，电力网络的数学模型电力网络的数学模型指的是将网络有关参数相变量及其相互关系归纳起来所组成的．可以反映网络性能的数学方程式组。

也就是对电力系统的运行状态、变量和网络参数之间相互关系的—种数学描述。

电力网络的数学模型有节点电压方程和回路电流方程等，前者在电力系统潮流计算中广泛采用。

节点电压方程又分为以节点导纳矩阵表示的节点电压方程和以节点阻抗矩阵表示的节点电压方程。

（1）节点导纳矩阵在电路理论课中。

已讲过了用节点导纳矩阵表示的节点电压方程：对于n个节点的网络其展开为：上式中，I是节点注入电流的列向量。

在电力系统计算中，节点注入电流可理解为节点电源电流与负荷电流之和，并规定电源向网络节点的注人电流为正。

那么，只有负荷节点的注入电流为负，而仅起联络作用的联络节点的注入电流为零。

U是节点电压的列向量。

网络中有接地支路时，通常以大地作参考点，节点电压就是各节点的对地电压。

并规定地节点的编号为0。

y是一个n×n阶节点导纳矩阵，其阶数n就等于网络中除参考节点外的节点数。

物理意义：节点i单位电压，其余节点接地，此时各节点向网络注入的电流就是节点i 的自导纳和其余节点的与节点i之间的互导纳。

特点：对称矩阵，稀疏矩阵，对角占优(2) 节点阻抗矩阵对导纳阵求逆，得：其中称为节点阻抗矩阵，是节点导纳矩阵的逆阵。

物理意义：节点i注入单位电流，其余节点不注入电流，此时各节点的电压就是节点i 的自阻抗和其余节点的与节点i之间的互阻抗。

特点：满阵，对称，对角占优2，功率方程、变量和节点分类（1）功率方程已知的是节点的注入功率，因此，需要重新列写方程： **==B B B B B U S I U Y其展开式为： i i i nj j ij U jQ P U Y ~1-=∑= 所以：∑=**=+nj jij i i i U Y U jQ P 1 展开写成极坐标方程的形式：)cos sin ()sin cos (11ij ij ij ij n j j i i ij ij ij ij n j j i i B G U U Q B G U U P δδδδ-=+=∑∑==所以节点的功率方程为：)cos sin ()sin cos (11ij ij ij ij n j j i di Gi i ij ij ij ij nj j i di Gi i B G U U Q Q Q B G U U P P P δδδδ---=∆+--=∆∑∑==（2） 变量分类负荷消耗的有功、无功功率取决于用户，因而是无法控制的，故称为不可控变量或扰动变量。

电力系统概念汇总CHAPTER11、什么是电力系统？什么是电力网？他们都由那些设备组成？电力系统：由发电、变电、输电、配电、用电等设备和相应辅助设备、按规定的技术和经济要求组成的，将一次能源转换成电能并输送和分配到用户的一个统一系统。

组成：电力系统是由发电机、变压器、线路、负荷等4类设备组成的有机整体。

其组成按照功能分3个层次：电力网络：升压变压器+输电线路+降压变压器+配电线路电力系统：发电机+电力网络+用电设备（用电负荷）动力系统：电力系统+发电厂动力部分（一次能源转换设备）2、电力网的额定电压是怎样规定的？电力系统各类元件的额定电压与电力网的额定电压有什么关系？I）电力线路的额定电压和系统的额定电压相等；II）发电机的额定电压与系统的额定电压为同一级别时，其额定电压规定比系统的额定电压高5%；III）变压器接受功率一侧的绕组为一次绕组(相当于受电设备)，输出功率一侧的绕组为二次绕组(相当于供电设备)；IV）变压器一次绕组的额定电压与系统的额定电压相等，但直接与发电机联接时，其额定电压则与发电机的额定电压相等。

V）变压器二次绕组的额定电压规定比系统的额定电压高10%，如果变压器的短路电压小于7%、或直接(包括通过短距离线路)与用户联接时，则规定比系统的额定电压高5%。

3、升压变压器和降压变压器的分接头是怎样规定的？变压器的额定变比和实际变比有什么区别？变压器分接头：①为满足电力系统的调压要求，电力变压器的绕组设有若干个分接抽头———分接头，相应绕组的中心抽头称之为主抽头。

②变压器绕组额定电压，指主轴头对应的绕组额定电压。

③分接头位置用“%”示出，表示抽头偏离主抽头的额定电压％④分接头的设置：双绕组变压器——分接头设在高压侧三绕组变压器——分接头分别设在高压侧和中压侧⑤分接头调节方式与个数:个数为奇数（含主抽头）变压器变比A) 额定变比：kN=高压侧额定电压 / 低压侧额定电压B) 运行变比：k =高压侧分接头电压/ 低压侧额定电压C) 标么变比：k*= k / kN (or ：k*= k / kB——见2.6节)4、电能生产的主要特点是什么？对电力系统运行有哪些基本要求？特点：同时性，瞬时性，与日常生活联系的密切性基本要求：1、供电安全可靠；2、电能质量良好；3、系统运行经济；4、环境友好。