第3章简单电力系统潮流计算

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；

1 / 1 第一章 简单电力系统的分析和计算

一、 基本要求

掌握电力线路中的电压降落和功率损耗的计算、变压器中的电压降落和功率损耗的计算；掌握辐射形网络的潮流分布计算；掌握简单环形网络的潮流分布计算；了解电力网络的简化。

二、 重点内容

1、电力线路中的电压降落和功率损耗

图3-1中，设线路末端电压为2U、末端功率为222~jQPS，则

（1）计算电力线路中的功率损耗

① 线路末端导纳支路的功率损耗： 2222*222~UBjUYSY ……………（3-1）

则阻抗支路末端的功率为： 222~~~YSSS

② 线路阻抗支路中的功率损耗： jXRUQPZISZ2222222~ ……（3-2）

则阻抗支路始端的功率为： ZSSS~~~21

③ 线路始端导纳支路的功率损耗： 2121*122~UBjUYSY …………（3-3）

则线路始端的功率为： 111~~~YSSS

1U2U1~S22~~SSTZTY图3-3 变压器的电压和功率1~SyTS~ZTS~2U1U•Ud•U

（2）计算电力线路中的电压降落

选取2U为参考向量，如图3-2。线路始端电压

UjUUU21

其中

222UXQRPU ；

222URQXPU ……………（3-4）

则线路始端电压的大小： 2221UUUU ………………（3-5）

一般可采用近似计算：

222221UXQRPUUUU ………………（3-6）

1 / 1 2、变压器中的电压降落和电能损耗

第一章 简单电力系统的分析和计算

一、 基本要求

掌握电力线路中的电压降落和功率损耗的计算、变压器中的电压降落和功率损耗的计算；掌握辐射形网络的潮流分布计算；掌握简单环形网络的潮流分布计算；了解电力网络的简化。

二、 重点内容

1、电力线路中的电压降落和功率损耗

图3-1中，设线路末端电压为2U、末端功率为222~jQPS，则

（1）计算电力线路中的功率损耗

① 线路末端导纳支路的功率损耗： 2222*222~UBjUYSY ……………（3-1）

则阻抗支路末端的功率为： 222~~~YSSS

② 线路阻抗支路中的功率损耗： jXRUQPZISZ2222222~ ……（3-2）

则阻抗支路始端的功率为： ZSSS~~~21

③ 线路始端导纳支路的功率损耗： 2121*122~UBjUYSY …………（3-3）

则线路始端的功率为： 111~~~YSSS

1U2U1~S22~~SSTZTY图3-3 变压器的电压和功率1~SyTS~ZTS~2U1U•Ud•U

（2）计算电力线路中的电压降落

选取2U为参考向量，如图3-2。线路始端电压

UjUUU21

其中

222UXQRPU ；

222URQXPU ……………（3-4）

则线路始端电压的大小： 2221UUUU ………………（3-5）

一般可采用近似计算：

222221UXQRPUUUU ………………（3-6） 2、变压器中的电压降落和电能损耗

简单电力系统分析潮流计算

电力系统潮流计算是电力系统分析中的一项重要任务。其目的是通过计算各个节点的电压、电流、有功功率、无功功率等参数，来确定系统中各个元件的运行状态和互相之间的相互影响。本文将介绍电力系统潮流计算的基本原理、计算方法以及应用。

潮流计算的基本原理是基于电力系统的节点电压和支路功率之间的网络方程。通过对节点电压进行迭代计算，直到满足所有支路功率平衡方程为止，得到系统的运行状态。潮流计算的基本问题可以表示为以下方程组：

P_i = V_i * (G_i * cos(θ_i - θ_j ) + B_i * sin(θ_i -

θ_j )) - V_j * (G_i * cos(θ_i - θ_j ) - B_i * sin(θ_i -

θ_j )) (1)

Q_i = V_i * (G_i * sin(θ_i - θ_j ) - B_i * cos(θ_i -

θ_j )) - V_j * (G_i * sin(θ_i - θ_j ) + B_i * cos(θ_i -

θ_j )) (2)

其中，P_i为节点i的有功功率注入；Q_i为节点i的无功功率注入；V_i和θ_i分别为节点i的电压幅值和相角；V_j和θ_j分别为节点j的电压幅值和相角；G_i和B_i分别为支路i的导纳的实部和虚部。

对于一个电力系统，如果知道了节点注入功率和线路的导纳，就可以通过潮流计算求解出各节点的电压和功率。这是一种不断迭代的过程，直到系统达到平衡状态。

潮流计算的方法有多种，常见的有高斯-赛德尔迭代法、牛顿-拉夫逊迭代法等。其中，高斯-赛德尔迭代法是最常用的一种方法。 高斯-赛德尔迭代法的思想是从已知节点开始，逐步更新其他节点的电压值，直到所有节点的电压值收敛为止。具体步骤如下：

1.初始化所有节点电压的初始值；

2.根据已知节点的注入功率和节点电压，计算其他节点的电压值；

3.判断节点电压是否收敛，如果收敛则结束计算，否则继续迭代；