matlab潮流计算毕业设计

潮流例题：根据给定的参数或工程具体要求（如图），收集和查阅资料；学习相关软件（软件自选：本设计选择Matlab进行设计）。

2.在给定的电力网络上画出等值电路图。

3.运用计算机进行潮流计算。

4.编写设计说明书。

一、设计原理1．牛顿-拉夫逊原理牛顿迭代法是取x0 之后，在这个基础上，找到比x0 更接近的方程的跟，一步一步迭代，从而找到更接近方程根的近似跟。

牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大优点是在方程f(x) = 0 的单根附近具有平方收敛，而且该法还可以用来求方程的重根、复根。

电力系统潮流计算，一般来说，各个母线所供负荷的功率是已知的，各个节点电压是未知的（平衡节点外）可以根据网络结构形成节点导纳矩阵，然后由节点导纳矩阵列写功率方程，由于功率方程里功率是已知的，电压的幅值和相角是未知的，这样潮流计算的问题就转化为求解非线性方程组的问题了。

为了便于用迭代法解方程组，需要将上述功率方程改写成功率平衡方程，并对功率平衡方程求偏导，得出对应的雅可比矩阵，给未知节点赋电压初值，一般为额定电压，将初值带入功率平衡方程，得到功率不平衡量，这样由功率不平衡量、雅可比矩阵、节点电压不平衡量（未知的）构成了误差方程，解误差方程，得到节点电压不平衡量，节点电压加上节点电压不平衡量构成新的节点电压初值，将新的初值带入原来的功率平衡方程，并重新形成雅可比矩阵，然后计算新的电压不平衡量，这样不断迭代，不断修正，一般迭代三到五次就能收敛。

牛顿—拉夫逊迭代法的一般步骤：（1）形成各节点导纳矩阵Y。

（2）设个节点电压的初始值U和相角初始值e 还有迭代次数初值为0。

（3）计算各个节点的功率不平衡量。

（4）根据收敛条件判断是否满足，若不满足则向下进行。

（5）计算雅可比矩阵中的各元素。

（6）修正方程式个节点电压（7）利用新值自第（3）步开始进入下一次迭代，直至达到精度退出循环。

（8）计算平衡节点输出功率和各线路功率2．网络节点的优化１）静态地按最少出线支路数编号这种方法由称为静态优化法。

Matlab 及C 语言在潮流计算中的运用陈洲（三峡大学电气信息学院20071096班）摘要：潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算，常规潮流计算的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。

潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。

关键词：电力系统分析 潮流计算 牛顿-拉夫逊法 C 语言 Matlab 一，潮流计算算法原理：牛顿—拉夫逊法的基本原理 牛顿-拉夫逊法是一种求解非线性方程的数值解法，由于便于编写程序用计算机求解，应用较广。

下面以一元非线性代数方程的求解为例，来说明牛顿-拉夫逊法的基本思想。

设欲求解的非线性代数方程为f(x)=o设方程的真实解为x*，则必有f(x*)=0。

用牛顿-拉夫逊法求方程真实解x*的步骤如下：首先选取余割合适的初始估值x°作为方程f(x)=0的解，若恰巧有f(x°)=0，则方程的真实解即为x*= x°若f(x°)≠0，则做下一步。

取x ¹=x°+Δx°为第一次的修正估值，则f(x¹)=f(x°+Δx°)其中Δx°为初始估值的增量，即Δx°=x¹-x°。

设函数f(x)具有任意阶导数，即可将上式在x°的邻域展开为泰勒级数，即：f(x¹)=f(x°+Δx°)=f(x°)+f'(x°)Δx°+[f''(x°)(Δx°)2]/2+… 若所取的|Δx°|足够小，则含(Δx°)²的项及其余的一切高阶项均可略去，并使其等于零，即：f(x¹)≈f(x°)+f'(x°)Δx°=0故得 Δx°=-f(x°)/f'(x°)从而 x¹= x°-f(x°)/f'(x°)可见，只要f'(x°)≠0，即可根据上式求出第一次的修正估值x¹，若恰巧有f(x¹)=0，则方程的真实解即为x*=x¹。

课程设计任务书第学期学院：信息商务学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：学号课程设计题目：基于MATLAB的潮流计算起迄日期：月日～月日课程设计地点：电气工程系工程实验室指导教师：系主任：课程设计任务书课程设计任务书1 引言潮流计算是电力系统最基本最常用的计算。

根据系统给定的运行条件，网络接线及元件参数，通过潮流计算可以确定各母线的电压（幅值和相角），各支路流过的功率，整个系统的功率损耗。

潮流计算是实现电力系统安全经济发供电的必要手段和重要工作环节。

因此，潮流计算在电力系统的规划计算，生产运行，调度管理及科学计算中都有着广泛的应用。

潮流计算在数学上是多元非线性方程组的求解问题，牛顿—拉夫逊Newton-Raphson法是数学上解非线性方程组的有效方法，有较好的收敛性。

运用电子计算机计算一般要完成以下几个步骤：建立数学模型，确定解算方法，制订计算流程，编制计算程序。

1.1 设计任务与要求利用MATLAB/SIMULINK仿真软件，搭建多电压等级电力网络潮流计算模型。

掌握各种潮流计算方法，掌握MATLAB/SPS工具箱使用方法及其在潮流计算中的应用。

MATLAB作为先进的仿真软件，在电力系统潮流计算方面，尤其是矩阵运算上具有突出的优秀性。

本设计要求利用MATLAB编写程序，输入数据并完成潮流分布计算。

1.2实用价值与理论意义在电力系统的正常运行中，随着用电负荷的变化和系统运行方式的改变，网络中的损耗也将发生变化。

要严格保证所有的用户在任何时刻都有额定的电压是不可能的，因此系统运行中个节点出现电压的偏移是不可避免的。

为了保证电力系统的稳定运行，要进行潮流调节。

随着电力系统及在线应用的发展，计算机网络已经形成，为电力系统的潮流计算提供了物质基础。

电力系统潮流计算是电力系统分析计算中最基本的内容，也是电力系统运行及设计中必不可少的工具。

根据系统给定的运行条件、网络接线及元件参数，通过潮流计算可以确定各母线电压的幅值及相角、各元件中流过的功率、整个系统的功率损耗等。

用matlab潮流计算课程设计一、教学目标本课程的目标是使学生掌握Matlab在电力系统潮流计算方面的应用。

通过本课程的学习，学生将能够：1.理解电力系统潮流计算的基本原理；2.熟悉Matlab软件的操作和编程；3.利用Matlab进行电力系统潮流计算；4.分析计算结果，判断电力系统的运行状态。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.电力系统潮流计算的基本概念和原理；2.Matlab软件的基本操作和编程方法；3.Matlab在电力系统潮流计算中的应用；4.电力系统潮流计算案例分析。

三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：用于讲解电力系统潮流计算的基本原理和Matlab软件的基本操作；2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生掌握Matlab在电力系统潮流计算中的应用；3.实验法：让学生亲自动手进行电力系统潮流计算，加深对知识的理解和记忆。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：《Matlab潮流计算入门》；2.参考书：《电力系统潮流计算》、《Matlab编程与应用》；3.多媒体资料：Matlab软件教程、电力系统潮流计算案例视频；4.实验设备：计算机、Matlab软件、电力系统仿真软件。

五、教学评估本课程的评估方式将包括以下几个方面：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的学习态度和积极性；2.作业：布置相关的Matlab编程和电力系统潮流计算作业，评估学生的理解和应用能力；3.考试：进行期中考试和期末考试，评估学生对课程知识的掌握程度。

六、教学安排本课程的教学安排如下：1.教学进度：按照教材的章节顺序进行教学，确保每个章节都有足够的教学时间；2.教学时间：安排每周两次课堂授课，每次90分钟；3.教学地点：教室和实验室交替使用，以便进行实验和实践操作。

七、差异化教学根据学生的不同学习风格、兴趣和能力水平，我们将采取以下差异化教学措施：1.学习风格：提供多种学习资源，如视频教程、实验操作等，以满足不同学习风格的学生；2.兴趣：引入与电力系统相关的实际案例和应用场景，激发学生的学习兴趣；3.能力水平：设置不同难度的作业和项目，以便适应不同能力水平的学生。

基于MATLAB的电⼒系统潮流计算_毕业设计论⽂基于MATLAB的电⼒系统潮流计算摘要潮流计算是电⼒系统最基本、最常⽤的计算。

根据系统给定的运⾏条件、⽹络接线及元件参数，通过潮流计算可以确定各母线的电压（幅值及相⾓），各元件中流过的功率、整个系统的功率损耗等。

潮流计算是实现电⼒系统安全经济发供电的必要⼿段和重要⼯作环节。

因此潮流计算在电⼒系统的规划设计、⽣产运⾏、调度管理及科学研究中都有着⼴泛的应⽤。

本次设计的主要⽬的就是⾯向⼀般的电⼒⽹络，形成节点导纳矩阵，确定合适的算法，编写通⽤的计算程序，得到计算结果。

设计中主要介绍了⽜顿拉夫逊和PQ分解两种算法，PQ分解法虽然在结构上⽐⽜顿法更加简化，但是针对⼀般⽹络现代计算机在存储空间及计算速度上已经⼗分强⼤，鉴于对⽜顿法的熟悉与其算法的直观性，本次设计在编程时采⽤了⽜顿拉夫逊法的直⾓坐标形式。

解⽅程的过程利⽤Matlab的强⼤计算功能，编写M语⾔，合理设置变量，实现通⽤计算功能。

关键词: 电⼒系统，潮流计算，⽜顿—拉夫逊法，Matlab。

AbstractPower system load flow calculation is the most basic and commonly used calculations. Given according to the system operating conditions, the network connection and device parameters can be determined by power flow calculation of the bus voltage (magnitude and phase angle), the power flowing through the components, overall system power consumption and so on. Flow calculation is to achieve economic development of power system supply the necessary means and important part of the work. Therefore flow calculation in power system planning and design, production and operation, scheduling management, and scientific research have a wide range of applications.The main purpose of this design is for the general electricity network, the formation of the node admittance matrix, determine the appropriate method, the preparation of general-purpose computer program to get results. Introduces the design and the PQ decomposition Newton Raphson two algorithms, PQ decomposition although the structure is more streamlined than the Newton method, but for the general network of modern computer storage space and computing speed has been very strong, in view of the Newton Familiar with its intuitive algorithm, this design in programming using Newton Raphson polar form. The process of solving equations using matlab powerful computing capabilities, the preparation of M language, a reasonable set variables, to achieve general-purpose computing functions.Keywords: power system, power flow calculation, Newton - Raphson method, Matlab.⽬录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................................................ II ⽬录.................................................................................................................................................... I II 1 引⾔ .. (1)1.1 潮流计算⽬的 (1)1.2 潮流计算意义 (1)1.3 潮流计算发展史 (1)1.4基于MATLAB 的电⼒系统潮流计算发展前景 (2)2简单电⼒系统潮流计算 (4)2.1简单辐射⽹络的潮流计算 (4)2.1.1简单⽀路的潮流分布和电压降落 (4)2.1.2 辐射型⽹络的⼿⼯潮流计算⽅法 (6)2.2 简单环⽹的潮流计算 (7)2.2.1两端电压相等 (7)2.2.2两端电压不相等 (8)3 复杂电⼒系统潮流计算的计算机算法 (10)3.1电⼒⽹络⽅程及等值电路 (10)3.2节点导纳矩阵形成及修改 (11)3.3节点的分类 (14)3.3.1 PQ节点 (14)3.3.2 PV节点 (14)3.3.3 平衡节点 (14)3.4潮流计算的约束条件 (15)3.5⽜顿-拉夫逊法（直⾓坐标） (15)3.5.1⽜顿-拉夫逊法的推导过程 (15)3.5.2潮流计算时的修正⽅程（直⾓坐标） (17) 3.5.3雅可⽐矩阵的特点: (19)3.5.4⽜顿-拉夫逊法计算步骤 (19)3.6 P-Q分解法潮流计算 (20)3.6.1 P-Q分解法潮流计算概述 (20)3.6.2 P-Q分解法的潮流计算步骤 (20)3.6.3 P-Q分解法的特点 (21)4 Matlab概述 (22)4.1Matlab简介 (22)4.2 Matlab中的变量 (22)4.3 Matlab编程 (23)4.3.1矩阵的输⼊ (23)4.3.2矩阵的运算 (24)4.3.3 MatLab的控制流 (24)5 ⽜顿法潮流计算程序设计及实例 (26)5.1⼿算 (26)5.2计算机算法的数据输⼊ (29)5.3潮流计算程序 (30)5.3 计算结果分析 (36)结论 (37)参考⽂献 (38)附录A 程序流程图 (39)附录B Matlab仿真 (40)致谢 (1)1 引⾔1.1 潮流计算⽬的电⼒系统潮流计算是研究电⼒系统稳态运⾏情况的⼀种基本电⽓计算。

基于MATLAB的电力系统潮流计算课程设计课程设计报告学生姓名:学号：学院: 电气工程学院班级:题目: 基于MATLAB的电力系统潮流计算指导教师：职称:职称：2014年 1 月 10 日目录：一、电力系统潮流计算概述 (5)二、潮流计算方法概述 (5)2．1节点分类 (5)2.2牛顿—拉夫逊法概要 (6)2.2.1牛顿—拉夫逊法迭代原理 (6)2．2.1 牛顿法的框图及求解过程 (7)三、课程设计任务 (9)3.1题目原始数据 (10)3.2课程设计要求 (11)四、初步分析 (11)4.1节点设置及分类 (11)4.2 参数计算 (11)4.3等值电路绘制 (13)五、潮流计算 (14)5.1 给定负荷下的潮流计算 (14)5.1.1 B1/B2矩阵的形成 (14)5.1.2 潮流调整及分析 (14)5.1.3 仿真比较 (16)5.2 变电所负荷变化时的潮流计算 (18)5.2.1 4个变电所负荷同时以2%的比例增大 (18)5.2.2 4个变电所负荷成比例2%下降 (20)5.2.3 1、4号负荷下降，2、3号负荷上升 (23)5.2.4 仿真比较 (25)5.3断线潮流计算 (27)5.5.1 断开1、3节点间的一条支路 (27)5.3.2 断开1、5支路的一条线 (29)5.3.3 断开1、7支路的一条线 (31)5.3.4 断开2、9支路的一条线 (33)5.3.5 断开7、9支路的一条线 (35)5.3.6 仿真比较 (37)六、潮流分析总结 (39)七、心得体会 (41)参考文献： (42)附录： (42)潮流计算课程设计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，系统的功率损耗等等。

在电力系统规划的设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用潮流计算来定量的分析比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。

摘要之迟辟智美创作潮水计算的目的在于:确定是电力系统的运行方式；检查系统中的各元件是否过压或过载；为电力系统继电呵护的整定提供依据；为电力系统的稳定计算提供初值，为电力系统规划和经济运行提供分析的基础.因此，电力系统潮水计算是电力系统中一项最基本的计算，既具有一定的自力性，又是研究其他问题的基础.传统的潮水计算法式缺乏图形用户界面，结果显示不直观，难于与其他分析功能集成.本文以潮水计算软件的开发设计为重点,论述了该软件图形用户界面的实现和所具备的功能和特点,软件采纳MATELAB实现，设计分别采纳牛顿-拉扶逊法；P-Q分解法.本软件的主要特点是:（1）把持简单;（2）图形界面直观;（3）运行稳定.计算准确;关键词：潮水计算；牛顿-拉扶逊法；P-Q分解法; MATLAB;ABSTRACTThe purpose of power-flow calculation is：To make sure the Power System Operation Mode; Inspect components of system Whether excessivevoltage or overload .Provide data for the power system relay setting ；Provide initial value for Power system stability calculation; For the power system planning and economic operation to provide the basis analysis;So, power flow calculation of the electricity system is a basic calculation , it has some independence, and its basis of study other kinds of issues .Traditional flow caculation program has few of the graphic used in interface,and don’t displays results intuitionistic and intergrats difficulty with the other analysis function. This paper mainly to show the software development and design with the implementation of the user interface and its functions and features .We use the MATELAB to produce this software. Our design made by Newton-Laphson method and P-Q decomposition method. The mian features of the software are:(1)easy operation;(2)GUI used interface;(3)high levels of stabilization,and exactitude of results;Key word: power-flow calculation; Newton-Laphson method ; P-Q decomposition method;MATLAB目录摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论1. 1潮水计算概述 (4)1. 2 Matlab概述 (6)第二章电力系统各元件的特性和数学模型2. 1变压器的参数和数学模型 (7) (9)第三章电力系统的网络模型3. 1电力网络的基本方式 (11)3. 2节点导纳矩阵及其算法 (12)3. 3节点阻抗矩阵及其算法 (18)第四章电力系统的潮水计算4. 1概述…………………………………………………………………………… (31)4. 2潮水计算的基本方程 (31)4. 3牛顿拉夫逊法潮水计算 (34)4. 4 P—Q分解法潮水计算 (46)第五章潮水计算的界面设计介绍5. 1制作方法说明 (60)5. 2各界面功能介绍 (62)5. 2设计验证 (66)参考文献 (69)外文资料翻译 (72)致谢 (81)附录 (82)第一章电力系统及其发展概述1．1 潮水计算概述电力系统潮水计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，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份的运行状态：各母线的电压，各元件中流过的功率，系统的功率损耗等等.在电力系统规划的设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用潮水计算来定量地分析比力供电方案或运行方式的合理性.可靠性和经济性.另外，电力系统潮水计算也是计算系统静态稳定和静态稳定的基础.所以潮水计算是研究电力系统的一种很重要和很基础的计算.电力系统潮水计算也分为离线计算和在线计算两种，前者主要用于系统规划设计和安插系统的运行方式，后者则用于正在运行系统的经常监视及实时控制.利用电子数字计算机进行电力系统潮水计算从50年代中期就已经开始.在这20年内，潮水计算曾采纳了各种分歧的方法，这些方法的发展主要围绕着对潮水计算的一些基本要求进行的.对潮水计算的要求可以归纳为下面几点：（1）计算方法的可靠性或收敛性；（2）对计算机内存量的要求；（3）计算速度；（4）计算的方便性和灵活性.电力系统潮水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.因此，对潮水计算方法，首先要求它能可靠地收敛，并给出正确谜底.由于电力系统结构及参数的一些特点，而且随着电力系统不竭扩年夜，潮水问题的方程式阶数越来越高，对这样的方程式其实不是任何数学方法都能保证给出正确谜底的.这种情况成为促使电力系统计算人员不竭寻求新的更可靠方法的重要因素.在用数字计算机解电力系统潮水问题的开始阶段，普遍采用以节点导纳矩阵为基础的逐次代入法.这个方法的原理比力简单，要求的数字计算机内存量比力下，适应50年代电子计算机制造水平和那时电力系统理论水平.但它的收敛性较差，当系统规模变年夜时，迭代次数急剧上升，在计算中往往呈现迭代不收敛的情况.这就迫使电力系统计算人员转向以阻抗矩阵为基础的逐次代入法.60年代初，数字计算机已发展到第二代，计算机的内存和速度发生了很年夜的飞跃，从而为阻抗法的采纳缔造了条件.阻抗法要求数字计算机贮存表征系统接线和参数的阻抗矩阵，这就需要较年夜的内存量.而且阻抗法每迭代一次都要求顺次取阻抗矩阵中的每一个元素进行运算，因此，每次迭代的运算量很年夜.这两种情况是过去电子管数字计算机无法适应的.阻抗法改善了系统潮水计算问题的收敛性，解决了导纳法无法求解的一些系统的潮水计算，在60年代获得了广泛的应用，曾为我国电力系统设计.运行和研究作出了很年夜的贡献.目前，我国电力工业中仍有一些单元采纳阻抗法计算潮水.阻抗法的主要缺点是占用计算机内存年夜，每次迭代的计算量年夜.当系统不竭扩年夜时，这些缺点就更加突出.一个内存16K的计算机在采纳阻抗法时只能计算100以下的系统，32K内存的计算机也只能计算150个节点以下的系统.这样，我国很多电力系统为了采纳阻抗法计算潮水就不能不予先对系统进行相当的简化工作.为了克服阻抗法在内存和速度方面的缺点，60年代中期发展了以阻抗矩阵为基础的分块阻抗法.这个方法把一个年夜系统分割为几个小的地域系统，在计算机内只需要存储各个地域系统的阻抗矩阵及它们之间联络线的阻抗，这样不单年夜幅度地节省了内存容量，同时也提高了计算速度.克服阻抗法缺点的饿另一途径是采纳牛顿-拉夫逊法.这是数学中解决非线性方程式的典范方法，有较好的收敛性.在解决电力系统潮水计算问题时，是以导纳矩阵为基础的，因此，只要我们能在迭代过程中尽可能坚持方程式系数矩阵的稀疏性，就可以年夜年夜提高牛顿法潮水法式的效率.自从60年代中期，在牛顿法中利用了最佳顺序消去法以后，牛顿法在收敛性.内存要求.速度方面都超越了阻抗法，成为60年代末期以后广泛采纳的优秀方法..70年代以来，潮水计算方法通过分歧的途径继续向前发展，其中比力胜利的一个昂法就是P-Q分解法.这个方法，根据电力系统的退热点，抓住主要矛盾，对纯数学的牛顿法进行了改进，从而在内存容量及计算速度方面都年夜年夜向前迈进内了一步.使一个32K内存容量的数字计算机可以计算1000个节点系统的潮水问题，此法计算速度已能用于在线计算，作系统静态平安监视.目前，我国很多电力系统都采纳了P-Q分解法潮水法式.潮水计算灵活性和方便性的要求，对数字计算机的应用也是一个很关键的问题.过去在很长时间内，电力系统潮水计算是借助于交流台进行的.交流台模拟了电力系统，因此在交流计算台上计算潮水时，计算人员可以随时监视系统各部份运行状态是否满足要求，如发现某些部份运行分歧理，则可以立即进行调整.这样，计算的过程就相当于运算人员丢系统进行把持.调整的过程，非常直观，物理概念也很清楚.当利用数字计算机进行潮水计算时，就失去了这种直观性.为了弥补这个缺点，潮水法式的编制必需尽可能使计算人员在计算机计算的过程中加强对计算机过程的监视和控制，并便于作各种修改和调整.电力系统潮水计算问题其实不是纯真的计算问题，把它看成一个运行方式的调整问题可能更为确切.为了获得一个合理的运行方式，往往需要不竭根据计算结果，修改原始数据.在这个意义上，我们在编制潮水计算法式时，对使用的方便性和灵活性必需予以足够的重视.因此，除要求计算方法尽可能适应各种修改.调整以外，还要注意输入和输出的方便性和灵活性，加强人机联系，以便使计算人员能及时监视计算过程并适本地控制计算的进行.电力系统潮水计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算.潮水计算的目标是求取电力系统在给定运行状态的计算.即节点电压和功率分布，用以检查系统各元件是否过负荷.各点电压是否满足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率损耗等.对现有电力系统的运行和扩建，对新的电力系统进行规划设计以及对电力系统进行静态和暂态稳定分析都是以潮水计算为基础.潮水计算结果可用如电力系统稳态研究，平安估计或最优潮水等对潮水计算的模型和方法有直接影响.实际电力系统的潮水技术那主要采纳牛顿-拉夫逊法.在运行方式管理中，潮水是确定电网运行方式的基本动身点；在规划领域，需要进行潮水分析验证规划方案的合理性；在实时运行环境，调度员潮水提供了电完个在预想把持情况下电网的潮水分布以校验运行可靠性.在电力系统调度运行的多个领域都涉及到电网潮水计算.潮水是确定电力网络运行状态的基本因素，潮水问题是研究电力系统稳态问题的基础和前提.牛顿-拉夫逊法早在50年代末就已应用于求解电力系统潮水问题，但作为一种实用的，有竞争力的电力系统潮水计算方法，则是在应用了稀疏矩阵技巧和高斯消去法求修正方程后.牛顿-拉夫逊法是求解非线性代数方程有效的迭代计算.1.2 MATLAB概述目前电子计算机已广泛应用于电力系统的分析计算，潮水计算是其基本应用软件之一.现有很多潮水计算方法.对潮水计算方法有五方面的要求：（1）计算速度快（2）内存需要少（3）计算结果有良好的可靠性和可信性（4）适应性好，亦即能处置变压器变比调整、系统元件的分歧描述和与其它法式配合的能力强（5）简单.MATLAB是一种交互式、面向对象的法式设计语言，广泛应用于工业界与学术界，主要用于矩阵运算，同时在数值分析、自动控制模拟、数字信号处置、静态分析、绘图等方面也具有强年夜的功能.MATLAB法式设计语言结构完整，且具有优良的移植性，它的基本数据元素是不需要界说的数组.它可以高效率地解决工业计算问题，特别是关于矩阵和矢量的计算.MATLAB与C语言和FORTRAN语言相比更容易被掌握.通过M语言，可以用类似数学公式的方式来编写算法，年夜年夜降低了法式所需的难度并节省了时间，从而可把主要的精力集中在算法的构思而不是编程上.另外，MATLAB提供了一种特殊的工具：工具箱（TOOLBOXES）.这些工具箱主要包括：信号处置（SIGNAL PROCESSING）、控制系统（CONTROL SYSTEMS）、神经网络（NEURAL NETWORKS）、模糊逻辑(FUZZY LOGIC)、小波(WAVELETS)和模拟（SIMULATION）等等.分歧领域、分歧条理的用户通过相应工具的学习和应用，可以方便地进行计算、分析及设计工作.MATLAB设计中，原始数据的填写格式是很关键的一个环节，它与法式使用的方便性和灵活性有着直接的关系.原始数据输入格式的设计，主要应从使用的角度动身，原则是简单明了，便于修改.第二章电力系统各元件的特性和数学模型2.1.1双绕组变压器的参数和数学模型:1．电阻变压器的电阻是通过变压器的短路损耗，其近似即是额定总铜耗. 我们通过如下公式来求解变压器电阻：2．电抗在电力系统计算中认为，年夜容量变压器的电抗和阻抗在数值上接近相等，可近似如下求解：（1）电导变压器电导对应的是变压器的铁耗，近似即是变压器的空载损耗，因此变压器的电导可如下求解：（2）电纳在变压器中，流经电纳的电流和空载电流在数值上接近相等，其求解如下：2.1.2三绕组变压器的参数和数学模型:按三个绕组容量比的分歧有三种分歧的类型：100/100/100、100/50/100、100/100/50按三个绕组排列方式的分歧有两种分歧的结构：升压结构：中压内，高压中，高压外降压结构：高压内，中压中，高压外（1）电阻:由于容量的分歧，对所提供的短路损耗要做些处置对100/100/100然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻:对100/50/100或100/100/50首先，将含有分歧容量绕组的短路损耗数据归算为额定电流下的值.例如：对100/50/100然后，依照100/100/100计算电阻的公式计算各绕组电阻.按最年夜短路损耗求解（与变压器容量比无关）P——指两个100%容量绕组中流过额定电流，另一个100%或50% max.k容量绕组空载时的损耗.根据“按同一电流密度选择各绕组导线截面积”的变压器的设计原则：（2）电抗根据变压器排列分歧，对所提供的短路电压做些处置：然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻:一般来说，所提供的短路电压百分比都是经过归算的2．2电力线路的参数和数学模型电力线路的数学模型是以电阻、电抗、电纳和电导来暗示线路的等值电路.一般线路：中等及中等以下长度线路，对架空线为300km；对电缆为100km.不考虑线路的分布参数特性，只用将线路参数简单地集中起来的电路暗示.1电力线路结构简述电力线路按结构可分为:架空线：导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等电缆：导线、绝缘层、呵护层等电力线路的阻抗:其中：铝的电阻率为铜的电阻率为考虑温度的影响则：2有色金属导线三相架空线路的电抗最经常使用的电抗计算公式：进一步可获得：还可以进一步改写为：在近似计算中，可以取架空线路的电抗为:3分裂导线三相架空线路的电抗分裂导线采纳了改变导线周围的磁场分布，等效地增加了导线半径，从而减少了导线电抗.可以证明：第三章电力网络的数学模型3.1 电力网络的基本方程组电力系统最主要的运行方式是稳态运行方式.在这种运行条件下，所有发机电可以用等值电源来暗示，负荷可以用恒定功率或等值阻抗来暗示.这样，整个电力系统就可以看作是母线、变压器和输电线路所构成的有源电力网络.它的数学模型便成为计算和研究电力系统潮水、短路和稳定问题的基础.电力网络可以用节点方程式或回路方程式暗示出来.在节点方程式中暗示网络状态的变量是各节点的电压，在回路方程式中是各回路中的回路电流.一般若给出的网络的支路数b，节点数n，则回路方程式数m为m=b–n+1节点方程式数m’为m’=n-1因此，回路方程式数比节点方程式数多在一般电力系统中，各节点和年夜地间有发机电﹑负荷﹑线路电容等对地支路，还有节点和节点之间也有输电线路和变压器支路，一般用节点方程式暗示比用回路方程式暗示方程式数目要多.而且如以下所示，用节点方程式暗示容易建立直观的方程式，输电线的连接状态等变动时也很容易变动网络方程式.基于上述理由，电力系统的基础网络方程式一般都用节点方程式暗示.如图3—2所示，把电力系统的发机电端子和负荷端子抽出来，剩下的输电线路及其他输电系统概括为网络Net暗示，在发机电节点和负荷节点上标出任意顺序的记号：1，2，...，I,…,n.在输电系统Net的内部不包括电源，而且各节点和年夜地间连接的线路对地电容﹑电力电容器等都作为负荷来处置.图3.1 简化的有源电力网络连接图令端子1,2,…,n 的对地电压分别为12,,...,n U U U ，由各端子流向输电系统Net 的电流相应为12,,...,n I I I ，则此网络方程组可以暗示为1111122112211222221122..................K K n n K K n n nn n nK K nn n I Y U Y U Y U Y U I Y U Y U Y U Y U I Y U Y U Y U Y U⎧=+++++⎪=+++++⎪⎨⎪⎪=+++++⎩ （3.01）式（3.01）可以简单写成1(1,2,...,)ni ij j j I Y U i n ===∑ （3.02）或者写成 I YU = （3.03） 其中12n I I I I ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦12n U U U U ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦111212122212.........n n n n nn Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ （3.04）式（3.16）的Y 称为节点导纳矩阵.因输电系统Net 只是由无源元件构成的，而导纳矩阵是对称矩阵，于是有以下关系ij jiY Y = （3.05）电压U 和电流I 的关系用式（3.01）~式（3.04）暗示时，则式（3.05）转化为U ZI = （3.06）其中 1Z Y -=式（3.18）称为节点阻抗矩阵方程式，固然，阻抗矩阵也是对称矩阵. 3.2 节点导纳矩阵及其算法 节点导纳矩阵1．自导纳节点i 的自导纳ii Y 是当节点i 以外的所有节点都接地，由节点i 向整个网络看而获得的导纳.总之，在式（3.01）中令12110,0,...,0,0,...,0i i n U U U U U -+=====，而在节点i 加上单元年夜小的电压时，由节点i 流向网络的电流就即是节点i 的自导纳110,ii i I Y U j i U ==≠ （3.07）更具体的说，ii Y ②和邻接节点①﹑③间输电线路的阻抗是6,3j j ΩΩ，节点②和年夜地间有4Ω阻抗的情况下，节点②的自导纳22Y 为1221111(0.250.5)634I Y j S U j j ==++=- （3.08）2．互导纳互导纳()ij Y j i ≠可由式（3.01）获得0,iij k jI Y U k j U ==≠ （3.09）即把节点j 以外的节点全接地，而在节点j 加以单元电压时，由节点i 流向j 的电流加上负号就是互导纳更ij Y .更具体的说，ij Y ①、②间的互导纳12Y 为1210.16776Y j S j =-= (3.10)图3.2 电力网络接线图还有如图 3.3所示，节点I,j 间有阻抗分别为'Z 和''Z 的两条并联输电线时，互导纳为11()'''ij Y Z Z =-+ (3.11)图3.3 电力网络接线图3．非标准变比变压器在包括变压器的输电线路中，变压器线圈匝数比为标准变比时，变压器的高、高压两侧的电压和电流值用线圈匝数比来换算是不成问题的.可是变压器的线圈匝数比不即是标准变比时必需加以注意.图 3.4（a ）所示的网络暗示具有非标准变比的变压器，变压器的一端接节点①，另一端经过输电线连接节点②.在图中1212,,,U U I I 是按标准变比换算出来的变压器低高压侧的电压和电流，理想变压器的线圈匝数比1：k 暗示变压器的线圈匝数比对标准变比的比值.Z 是变压器的漏抗和线路阻抗之比.对图3.4（a ）所示的网络，以下的方程组成立122210I KI U ZI KU ⎧+=⎪⎨-=⎪⎩ （3.12）由式（3.24）解出12,I I21122121K K I U U Z Z K I U U Z Z ⎧=-⎪⎪⎨⎪=-+⎪⎩ （3.13）或者11122212(1)()1()K k K I U U U Z Z K k I U U U Z Z -⎧=+-⎪⎪⎨-⎪=-+⎪⎩ （3.14）上面电压和电流的关系在图3.4（b ）中用π形等值网络暗示出来.图3.4（c ）将阻抗换算为导纳.在图 3.4（c ）中由节点①，即变压器的接入端来看自导纳11Y 为211(1)Y KY K K Y K Y =+-= （3.15）是标准变比时导纳Y 的2K 倍，而由节点2，即变压器接入真个对侧来看的自导纳22Y 为22(1)Y KY Y Y Y =+-= （3.16）和K=1时相同.节点间的互导纳12Y 为12Y KY =- （3.17）是k=1时的K 倍（a ）(c)由以上可见，当有非标准变比变压器时，可按如下次第形成导纳矩阵.（1） 先不考虑非标准变比（认为K=1），求导纳矩阵.（2） 再把接入非标准变比变压器的节点的自导纳加上2(1)K -，其中Y是从变压器相连接的另一端接来看变压器的漏抗与两节点输电线的阻抗之和的倒数.（3） 由接入非标准变比变压器的对端节点来看自导纳不变. （4） 变压器两节点间的互导纳加上(1)K --. 4．系统变动时的修正系统变动时，即系统的连接状态和线路参数变动时，可以很简单的变动节点导纳矩阵.下面举出系统变动的主要情况（1） 从原有的节点上引出新的支路，在这一支路另一端设新的节点. （2） 在原有的支路上并联新的支路.（3） 在没有支路直接连接的两个原有节点间附加新的支路. （4） 原有变压器的变比或者分接头位置变动时.下面分别讨论这几种变动情况.（1） 增加新的节点和新的支路时，向量I ，U 和导纳矩阵Y 的阶次分别增加一阶.如图 3.4（a ）所示，新节点编号为j ，此节点电压为jU ，节点电流为j I 时，新增加的方程式如下：j ji i jj jI Y U Y U =+ （3.18）其中1ij ji Y Y Z ==-（z 是节点I,j 间支路阻抗，是节点j 对地阻抗）除节点i 以外的原有节点和新增节点间互导纳为零，没有变动，只是节点i 方程由 酿成11221...()...i i i ii i in n ij j I Y U Y U Y U Y U Y U Z =+++++++ 节点i 的自导纳由ii Y 酿成1ii Y Z+，还要新增加互导纳1ij Y Z =-(a) (b)(c) (d)图3.4 系统变动的几种情况（2） 在原有节点i 和j 间增加阻抗为Z 的新支路时，向量I ，U 和导纳矩阵Y 阶次不变，节点的自导纳ii Y ，jj Y 和互导纳ij Y 分别变动为111iiii jj jj ijij Y Y ZY Y Z Y Y Z ⎧→+⎪⎪⎪→+⎨⎪⎪→-⎪⎩（3.19）（3） 在式（3.19）中把前面的互导纳ijY 置零，就是附加的新支路，如图3.5（c ）所示.（4） 下面讨论变压器变比由K 酿成'K 时如图3.5（d ）所示，用前面所介绍的非标准变比变压器的处置方法，进行如下变动系统中有既不接负荷也不接发机电的节点，这样的节点称为浮动节点.这样的节点既可以作为节点注入电流为零节点来处置，也可以不作为节点来处置，而归并到图3.2所示的输电系统Net 中.如果不作为节点来处置，则节点导纳矩阵可降低阶次.现假设节点K 为浮动节点，因0k I =则下式成立.或者,1,11212111......n kj k k k k k k knk k k n jj kk kk kk kk kk kkj nY Y Y Y Y Y U U U U U U U Y Y Y Y Y Y -+-+=≠=-------=-∑（3.20）对一般的节点i1122......i i i ik k in n I Y U Y U Y U Y U =+++++ （3.21）把势（3.20）代入式（3.21）的，则可获得,1121122,111()()...()...()n ik kj k k k k i i ik i ik i k ik k ij jj kk kk kk kkj kY Y Y Y Y I Y Y U Y Y U Y Y U Y U Y Y Y Y ---=≠=-+-++-+=--∑这里导纳矩阵的元素用下式来取代kj ik ij ij kkY Y Y Y Y ''=-（3.22）节点导纳矩阵的计算方法根据以上的讨论，导纳矩阵的计算归结如下： （1）导纳矩阵的阶数即是电力系统网络的节点数.（2）导纳矩阵各行非对角元素中非零元素的个数即是对应节点所连的不接地支路数.（3）导纳矩阵的对角元素，即各节点的自导纳即是相应节点所连支路的导纳之和.ii ijj iY y ∈=∑ （3.23）式中，ij Y 为节点i 与j 接间支路阻抗ij Z 的倒数，符号j i ∈，暗示j 属于i 或与i 相连的j ，即∑内只包括与节点i 直接相连的节点j.当节点i 有接地支路时，还应包括j=0的情况.（4）导纳矩阵非对角元素ij Y 即是节点i 与节点j 的导纳的负数1ij ij ijY y z =-=- (3.24)当i 、j 之间有多条并联支路时，求时应求所有并联支路导纳的代数和的负数()1Ls ij ij s Y y ==-∑ (3.25)式中，L 暗示i 、j 之间并联支路的条数.依照以上计算式，对实际网络均可以根据给定的支路参数和连接情况，直观而简单地求出导纳矩阵.可以看出，用以上计算公式求得的导纳矩阵与根据界说获得的导纳矩阵是完全一致的.前面介绍了根据系统网络的接线和参数形成节点导纳矩阵的方法.尽管形成节点导纳矩阵的原理是简单的，但如果采纳手算的方法，即使节点数未几的系统也仍然有相当年夜的工作量.因此只有应用计算机才华快速而准确的完成这些计算任务.本节介绍形成系统节点导纳句镇的实用法式.1形成节点导纳矩阵的原始数据为了形成节点导纳矩阵，必需知道电力系统的接线图.畴前面的讨论知道，网络接线由节点及连接两个节点的支路确定，实际上，只要输入了各支路两真个节点号，就相当于输入了系统的接线图.除系统接线图以外，还要知道系统中各支路的阻抗值，如果线路有对地电容则需输入电纳.另外，对变压器支路还应知道它的变比及变比在哪一侧.这样，一条支路的一般需要输入6个数据，即i,j,z,bc,t,it,其。

目录摘要 (1)第一章电力系统潮流计算简介 (2)第二章电力网络的数学模型-节点电压方程 (4)2.1 电力网络的节点电压方程 (2)2.2节点导纳矩阵 (2)2.2.1 自导纳和互导纳的确定方法 (2)2.2.2 节点导纳矩阵的性质和意义 (4)2.2.3 非标准变比变压器等值电路 (5)第三章潮流计算的数学模型-潮流方程 (7)3.1 潮流计算的基本方程 (7)3.2 电力系统节点分类 (10)3.3 潮流计算的约束条件 (11)第四章牛顿-拉夫逊法潮流计算 (12)4.1 牛顿-拉夫逊法基本原理 (12)4.2 牛顿-拉夫逊法潮流计算方法 (14)4.2.1 以直角坐标形式表示 (14)4.2.2 牛顿-拉夫逊法程序框图 (17)4.2.3 牛顿-拉夫逊法求解过程 (18)4.2.4 程序需要输入数据 (19)总结 (20)参考文献 (21)附录牛顿—拉夫逊法潮流计算程序及其结果分析 (22)基于Matlab的电力系统潮流仿真计算学员姓名：单位：摘要：Matlab是一种交互式、面向对象的程序设计语言，广泛应用于工业界与学术界，主要用于矩阵运算，同时在数值分析、自动控制模拟、数字信号处理、动态分析、绘图等方面也具有强大的功能。

通过M语言，可以用类似数学公式的方式来编写算法，大大降低了程序的难度并节省了时间，从而可把主要的精力集中在算法的构思而不是编程上。

传统的潮流计算程序缺乏图形用户界面，结果显示不直观，难于与其他分析功能集成，网络原始数据输入工作量大且易于出错。

Matlab潮流计算研究近年来得到了长足的发展。

针对这一现状结合电力系统的基本特点，以牛顿—拉夫逊法潮流计算方法为例，对IEEE-6BUS标准试验系统的潮流计算进行仿真,提出了基于Matlab的电力系统潮流仿真计算。

它大大提高了计算速度，占用内存少；计算结果有良好的可靠性和可信性；适应性好，即能处理变压器变比调整，系统元件的不同描述和与其它程序配合的能力强。

1 引言1.1 本课题的目的和意义电力系统潮流计算是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。

其目的是求取电力系统在给定运行方式下的节点电压和功率分布,用以检查系统各元件是否过负荷、各点电压是否满足要求、功率分布和分配是否合理以及功率损耗等，是电力系统计算分析中的一种最基本的计算[1］。

潮流计算是电力系统的各种计算的基础，同时它又是研究电力系统的一项重要分析功能，是进行故障计算，继电保护鉴定，安全分析的工具。

电力系统潮流计算是计算系统动态稳定和静态稳定的基础。

在电力系统规划设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用电力系统潮流计算来定量的比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性[1］。

对于正在规划的电力系统，通过潮流计算，可以为选择电网供电方案和电气设备提供依据.潮流计算还可以为继电保护和自动装置整定计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。

潮流计算的目的在于：确定是电力系统的运行方式；检查系统中的各元件是否过压或过载；为电力系统继电保护的整定提供依据；为电力系统的稳定计算提供初值，为电力系统规划和经济运行提供分析的基础。

因此,电力系统潮流计算是电力系统中一项最基本的计算，既具有一定的独立性，又是研究其他问题的基础［1].1。

2 国内外发展现状利用电子计算机进行潮流计算从20世纪50年代中期就已经开始。

此后，潮流计算曾采用了各种不同的方法，这些方法的发展主要是围绕着对潮流计算的一些基本要求进行的。

对潮流计算的要求可以归纳为下面几点：（1）算法的可靠性或收敛性（2）计算速度和内存占用量（3)计算的方便性和灵活性电力系统潮流计算属于稳态分析范畴，不涉及系统元件的动态特性和过渡过程。

因此其数学模型不包含微分方程，是一组高阶非线性方程。

非线性代数方程组的解法离不开迭代，因此，潮流计算方法首先要求它是能可靠的收敛,并给出正确答案。

随着电力系统规模的不断扩大,潮流问题的方程式阶数越来越高，目前已达到几千阶甚至上万阶，对这样规模的方程式并不是采用任何数学方法都能保证给出正确答案的。

matalb潮流计算课程设计一、教学目标本课程旨在通过MATLAB潮流计算的学习，使学生掌握电力系统潮流计算的基本原理和方法，能够熟练使用MATLAB软件进行潮流计算，并分析计算结果。

具体目标如下：1.掌握电力系统潮流计算的基本概念和原理。

2.理解电力系统潮流计算的数学模型和算法。

3.熟悉MATLAB软件的基本操作和编程方法。

4.能够使用MATLAB软件进行电力系统潮流计算。

5.能够分析潮流计算结果，判断系统运行状态。

6.能够根据实际情况，调整计算参数，优化系统运行。

情感态度价值观目标：1.培养学生的科学思维和解决问题的能力。

2.培养学生的团队合作和创新精神。

3.培养学生的责任感和使命感，使其能够为电力系统的安全稳定运行做出贡献。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.电力系统潮流计算的基本概念和原理。

2.电力系统潮流计算的数学模型和算法。

3.MATLAB软件的基本操作和编程方法。

4.使用MATLAB软件进行电力系统潮流计算的实践操作。

5.潮流计算结果的分析方法和技巧。

6.电力系统潮流计算的基本概念和原理（2课时）。

7.电力系统潮流计算的数学模型和算法（2课时）。

8.MATLAB软件的基本操作和编程方法（3课时）。

9.使用MATLAB软件进行电力系统潮流计算的实践操作（4课时）。

10.潮流计算结果的分析方法和技巧（2课时）。

三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学，包括：1.讲授法：用于讲解电力系统潮流计算的基本概念、原理和算法。

2.讨论法：用于讨论MATLAB软件的使用方法和编程技巧。

3.案例分析法：用于分析实际电力系统的潮流计算案例。

4.实验法：用于学生亲自动手进行MATLAB软件的操作和潮流计算实践。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：《电力系统潮流计算》相关教材。