牛顿拉斐逊法潮流计算
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牛顿拉夫逊法潮流计算 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】摘要本文,首先简单介绍了基于在MALAB中行潮流计算的原理、意义,然后用具体的实例,简单介绍了如何利用MALAB去进行电力系统中的潮流计算。
众所周知,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地分析比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。
此外,在进行电力系统静态及暂态稳定计算时,要利用潮流计算的结果作为其计算的基础;一些故障分析以及优化计算也需要有相应的潮流计算作配合;潮流计算往往成为上述计算程序的一个重要组成部分。
以上这些,主要是在系统规划设计及运行方式安排中的应用,属于离线计算范畴。
牛顿-拉夫逊法在电力系统潮流计算的常用算法之一,它收敛性好,迭代次数少。
本文介绍了电力系统潮流计算机辅助分析的基本知识及潮流计算牛顿-拉夫逊法,最后介绍了利用MTALAB程序运行的结果。
关键词:电力系统潮流计算,牛顿-拉夫逊法,MATLABABSTRACTThis article first introduces the flow calculation based on the principle of MALAB Bank of China, meaning, and then use specific examples, a brief introduction, how to use MALAB to the flow calculation in power systems.As we all know, is the study of power flow calculation of power system steady-state operation of a calculation, which according to the given operating conditions and system wiring the entire power system to determine the operational status of each part: the bus voltage flowing through the components power, system power loss and so on. In power system planning power system design and operation mode of the current study, are required to quantitatively calculated using the trend analysis and comparison of the program or run mode power supply reasonable, reliability and economy.In addition, during the power system static and transient stability calculation, the results of calculation to take advantage of the trend as its basis of calculation; number of fault analysis and optimization also requires a corresponding flow calculation for cooperation; power flow calculation program often become the an important part. These,mainly in the way of system design and operation arrangements in the application areas are off-line calculation.Newton - Raphson power flow calculation in power system is one commonly used method, it is good convergence of the iteration number of small, introduce the trend of computer-aided power system analysis of the basic knowledge and power flow Newton - Raphson method, introduced by the last matlab run results.Keywords:power system flow calculation, Newton – Raphson method, matlab目录1 绪论课题背景潮流计算是研究电力系统的一种最基本和最重要的计算,最初,电力系统潮流计算是通过人工手算的,后来为了适应电力系统日益发展的需要,采用了交流计算台。
牛顿拉夫逊法潮流计算牛顿-拉夫逊法(Newton-Raphson method)是一种用于求解非线性方程的数值方法。
它通过迭代逼近根的方式,将非线性方程转化为一系列的线性方程来求解。
在电力系统中,潮流计算用于确定电力网中节点的电压幅值和相角。
潮流计算是电力系统分析的重要基础,可以用于计算电力系统的潮流分布、功率损耗、节点电压稳定度等参数,为电力系统的规划、运行和控制提供参考依据。
牛顿-拉夫逊法是一种常用的潮流计算方法,它的基本思想是通过不断迭代来逼近电网的潮流分布,直到满足一定的收敛条件。
下面将对牛顿-拉夫逊法的具体步骤进行详细介绍。
首先,我们需要建立电力网络的节点潮流方程,即功率方程。
对于每一个节点i,其节点功率方程可以表示为:Pi - Vi * (sum(Gij * cos(θi - θj)) - sum(Bij * sin(θi -θj))) = 0Qi - Vi * (sum(Gij * sin(θi - θj)) + sum(Bij * cos(θi -θj))) = 0其中,Pi和Qi分别为节点i的有功功率和无功功率,Vi和θi分别为节点i的电压幅值和相角,Gij和Bij分别为节点i和节点j之间的导纳和电纳。
接下来,我们需要对每个节点的电压幅值和相角进行初始化。
一般情况下,可以将电压幅值设置为1,相角设置为0。
然后,我们可以开始进行迭代计算。
在每一轮迭代中,我们需要计算每个节点的雅可比矩阵和功率残差,然后更新电压幅值和相角。
雅可比矩阵可以通过对节点功率方程进行求导得到,具体如下:dPi/dVi = -sum(Vj * (Gij * sin(θi - θj) + Bij * cos(θi - θj)))dPi/dθi = sum(Vj * (Gij * Vi * cos(θi - θj) - Bij * Vi * sin(θi - θj)))dQi/dVi = sum(Vj * (Gij * cos(θi - θj) - Bij * sin(θi - θj)))dQi/dθi = sum(Vj * (Gij * Vi * sin(θi - θj) + Bij * Vi * cos(θi - θj)))功率残差可以通过将节点功率方程代入得到,如下:RPi = Pi - Vi * (sum(Gij * cos(θi - θj)) - sum(Bij *sin(θi - θj)))RQi = Qi - Vi * (sum(Gij * sin(θi - θj)) + sum(Bij *cos(θi - θj)))最后,我们可以使用牛顿-拉夫逊法的迭代公式来更新电压幅值和相角,具体如下:Vi(new) = Vi(old) + ΔViθi(new) = θi(old) + Δθi其中,ΔVi和Δθi分别为通过求解线性方程组得到的电压幅值和相角的增量。
3 牛顿-拉夫逊法概述3.1 牛顿-拉夫逊法基本原理电力系统潮流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。
潮流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流计算为基础。
潮流计算结果可用如电力系统稳态研究,安全估计或最优潮流等对潮流计算的模型和方法有直接影响。
实际电力系统的潮流技术那主要采用牛顿-拉夫逊法。
牛顿--拉夫逊法(简称牛顿法)在数学上是求解非线性代数方程式的有效方法。
其要点是把非线性方程式的求解过程变成反复地对相应的线性方程式进行求解的过程。
即通常所称的逐次线性化过程。
对于非线性代数方程组: ()0f x = 即 12(,,,)0i n f x x x = (1,2,,)i n = (3-1)在待求量x 的某一个初始估计值(0)x 附近,将上式展开成泰勒级数并略去二阶及以上的高阶项,得到如下的经线性化的方程组:(0)'(0)(0)()()0f x f x x +∆= (3-2) 上式称之为牛顿法的修正方程式。
由此可以求得第一次迭代的修正量(0)'(0)1(0)[()]()x f x f x -∆=- (3-3) 将(0)x ∆和(0)x 相加,得到变量的第一次改进值(1)x 。
接着就从(1)x 出发,重复上述计算过程。
因此从一定的初值(0)x 出发,应用牛顿法求解的迭代格式为:'()()()()()k k k f x x f x ∆=- (3-4) (1)()()k k k x x x +=+∆ (3-5) 上两式中:'()f x 是函数()f x 对于变量x 的一阶偏导数矩阵,即雅可比矩阵J ;k 为迭代次数。
摘要本文,首先简单介绍了基于在MALAB中行潮流计算的原理、意义,然后用具体的实例,简单介绍了如何利用MALAB去进行电力系统中的潮流计算。
众所周知,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地分析比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。
此外,在进行电力系统静态及暂态稳定计算时,要利用潮流计算的结果作为其计算的基础;一些故障分析以及优化计算也需要有相应的潮流计算作配合;潮流计算往往成为上述计算程序的一个重要组成部分。
以上这些,主要是在系统规划设计及运行方式安排中的应用,属于离线计算范畴。
牛顿-拉夫逊法在电力系统潮流计算的常用算法之一,它收敛性好,迭代次数少.本文介绍了电力系统潮流计算机辅助分析的基本知识及潮流计算牛顿-拉夫逊法,最后介绍了利用MTALAB程序运行的结果。
关键词:电力系统潮流计算,牛顿-拉夫逊法,MATLABABSTRACTThis article first introduces the flow calculation based on the principle of MALAB Bank of China,meaning, and then use specific examples,a brief introduction, how to use MALAB to the flow calculation in power systems。
As we all know, is the study of power flow calculation of power system steady-state operation of a calculation,which according to the given operating conditions and system wiring the entire power system to determine the operational status of each part:the bus voltage flowing through the components power, system power loss and so on. In power system planning power system design and operation mode of the current study, are required to quantitatively calculated using the trend analysis and comparison of the program or run mode power supply reasonable, reliability and economy.In addition, during the power system static and transient stability calculation, the results of calculation to take advantage of the trend as its basis of calculation;number of fault analysis and optimization also requires a corresponding flow calculation for cooperation;power flow calculation program often become the an important part. These,mainly in the way of system design and operation arrangements in the application areas are off—line calculation。
牛顿-拉夫逊法潮流计算的程序设计摘要本文,首先简单介绍了基于在MALAB中行潮流计算的原理、意义,然后用具体的实例,简单介绍了,如何利用MALAB去进行电力系统中的潮流计算。
众所周知,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地分析比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。
此外,在进行电力系统静态及暂态稳定计算时,要利用潮流计算的结果作为其计算的基础;一些故障分析以及优化计算也需要有相应的潮流计算作配合;潮流计算往往成为上述计算程序的一个重要组成部分。
以上这些,主要是在系统规划设计及运行方式安排中的应用,属于离线计算范畴。
牛顿-拉夫逊法在电力系统潮流计算的常用算法之一,它收敛性好,迭代次数少,介绍了电力系统潮流计算机辅助分析的基本知识及潮流计算牛顿-拉夫逊法,最后介绍了利用matlab程序运行的结果。
关键词:电力系统潮流计算牛顿-拉夫逊法MATLABNEWTON-RAPHSON POWER FLOW CALCULATION PROGRAM DESIGNABSTRACTThis article first introduces the flow calculation based on the principle of MALAB Bank of China, meaning, and then use specific examples, a brief introduction, how to use MALAB to the flow calculation in power systems.As we all know, is the study of power flow calculation of power system steady-state operation of a calculation, which according to the given operating conditions and system wiring the entire power system to determine the operational status of each part: the bus voltage flowing through the components power, system power loss and so on. In power system planning power system design and operation mode of the current study, are required to quantitatively calculated using the trend analysis and comparison of the program or run mode power supply reasonable, reliability and economy.In addition, during the power system static and transient stability calculation, the results of calculation to take advantage of the trend as its basis of calculation; number of fault analysis and optimization also requires a corresponding flow calculation for cooperation; power flow calculation program often become the an important part. These, mainly in the way of system design and operation arrangements in the application areas are off-line calculation.Newton - Raphson power flow calculation in power system is one commonly used method, it is good convergence of the iteration number of small,introduce the trend of computer-aided power system analysis of the basic knowledge and power flow Newton - Raphson method, introduced by the last matlab run results.Keywords;power flow calculation system Newton - rafer Johnson law matlab目录牛顿-拉夫逊法潮流计算的程序设计 (I)摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)引言 (1)1.1 电力系统潮流计算的意义 (2)1.2 电力系统潮流计算的发展 (2)1.3 潮流计算的发展趋势 (3)第二章潮流计算的数学模型 (6)2.1 电力线路的数学模型及其应用 (6)2.2 等值双绕组变压器模型及其应用 (7)2.3 等值三绕组变压器模型 (9)2.4 电力网络的数学模型 (9)2.5 节点导纳矩阵 (10)2.5.1 节点导纳矩阵的形成 (10)2.5.2 节点导纳矩阵的修改 (11)2.6 潮流计算节点的类型 (11)2.7 节点功率方程 (12)2.8 潮流计算的约束条件 (13)第三章牛拉法潮流计算基本原理 (15)3.1 牛顿-拉夫逊法的基本原理 (15)3.2 牛顿-拉夫逊法潮流计算的修正方程 (17)3.3 潮流计算的基本特点 (20)3.4 节点功率方程 (21)第四章牛拉法分解潮流程序 (22)4.1 牛拉法分解潮流程序原理总框图 (22)4.2 形成节点导纳矩阵程序框图及代码 (23)4.2.1 形成节点导纳矩阵程序框图 (23)4.2.2 形成节点导纳矩阵的程序代码 (24)4.3 程序输出框图及代码 (25)4.3.1 程序输出框图 (25)4.3.2 程序输出代码 (26)4.4求取DF的程序框图及代码 (27)4.4.1 求取DF的程序框图 (27)4.4.2 求取DF的程序代码 (28)4.5 jacci矩阵求取的程序框图及代码 (29)4.5.1 jacci矩阵的程序框图 (29)4.5.2 jacci矩阵的程序代码 (30)4.6 求取DF、DE的程序框图及代码 (32)4.6.1 求取DF 、DE的程序框图 (32)4.6.2 求取DE、DF程序代码 (33)第5章实例与分析 (34)5.1 一个9节点算例 (34)5.2 变压器参数的标幺值 (36)5.3 导线参数的标幺值 (36)5.4 一个9节点电力系统的等效电路图 (37)5.5 根据算例输入相应节点的线路参数 (37)5.6 算例运行 (39)全文总结 (44)致谢 (45)英文参考资料 (46)英文翻译资料 (57)附录 (67)参考文献 (67)第一章绪论引言潮流计算是研究电力系统的一种最基本和最重要的计算,最初,电力系统潮流计算是通过人工手算的,后来为了适应电力系统日益发展的需要,采用了交流计算台。