系统潮流计算
5.1系统接线图
变电站350+j24.22MVA
变电站160+j29.06MVA
发电厂A 30+j18.6MVA
变电站260+j29.06MVA
图5.1 系统接线图
5.1.1 计算线路，变压器参数
①线路的参数见前面第4章： ②各变电站和发电厂中变压器的参数：
1) 发电厂A 中的变压器
22
2
2260115.50.871000100063K N T N P U R S ??===Ω? 22
%10.5115.522.2310010063
N K T N U U X S ?=?==Ω?
额定负荷下的损耗：
0.2601000K ZT P
P MW ?== 00.0651000
YT P P MW ?=
= %
6.62var 100K ZT N U Q S M ?=?= 0%0.38var 100
YT N I Q S M ?=?=
2) 对于变电站1,2的变压器参数
222
2
22
%215115.510.5115.51.1528.01100010005010010050
K N N K T T N N P U U U R X S S ???===Ω=?==Ω
??
额定负荷下的损耗：
3）对于变电站3的变压器参数
222
2
22
%38.5115.510.5115.51.4535.0100010004010010040
K N N K T T N N P U U U R X S S ???===Ω=?==Ω
?? 额定负荷下的损耗：
00
00.174 4.2var
1000100
00.0460.32var 1000
100
K K ZT ZT N
YT YT N U P
P MW
Q S M I P P MW Q S M ?==?=
?=?=
=?=?=
计算结果见表5.1。
表5.1 各变压器的参数
00%
0.215 5.25var
1000100%
0.0550.35var
1000
100
K K ZT ZT N YT YT N P
U P MW
Q S M P
I P MW
Q S M ?==?=?=?==?=?=
简介几种潮流计算 电力系统运行方式和规划方案的研究中，都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。同时，为了实时监控电力系统的运行状态，也需要进行大量而快速的潮流计算。因此，潮流计算是电力系统中应用最广泛、最基本和最重要的一种电气运算。在系统规划设计和安排系统的运行方式时，采用离线潮流计算；在电力系统运行状态的实时监控中，则采用在线潮流计算，下面简单介绍三种潮流计算方法。 一、基于多口逆向矩阵的并行潮流计算方法 多口逆向矩阵方法是求解线性方程组的普通并行方法，它只是修改了串行方法的几个部分，并且非常适用于从串行到并行的编程。该方法已用于一些电力系统并行分析方法，比如说机电暂态稳定分析和小信号稳定性，并且并行效率高。基于多口逆向矩阵方法，本文提出了一种并行牛顿潮流算法。对一个划分几个网络的大型互联系统模型的仿真结果表明这种并行算法是正确的并且效率很高。 关键词:并行潮流计算，串行潮流计算，多口逆向矩阵方法，线性方程组，电力系统分析 随着电力系统规模的扩大，尤其是区域互联网络，人们要求速度更快效率更高的功率计算，传统的串行计算越来越难满足要求，特别是对实时控制。作为电力系统的基本计算，它的效率的提高会使其他为基础的计算速度都得到提高。因为传统串行计算变的越来越难满足要求，并行计算成为提高潮流计算效率的需要。潮流计算的主要步骤是求解稀疏线性方程组，因此对并行方法的研究主要集中在线性方程组的并行求解。根据不同的实现方案，并行算法分为多因子方法、稀疏向量方法等等。多口逆向矩阵方法在各种问题中是一种求解线性方程组的通用方法。在这篇论文中，通过最常见的电力系统中的节点电压方程来说明这种方法。多口逆向矩阵法不需要在矩阵中集中调整边界点，我们根据子网的密度把矩阵分裂并且把边界节点集中在顶部，整个网络的节点电压方程组如下： 消去上矩阵中对应子网的部分，只保留边界部分。经过网络分割，边界矩阵TT Y 注入电流向量T I 被分为主控制网和各个子网。设定主控制网矩阵为 TT Y ,子网i 的为 TTi Y 。注入电流矩阵分割为子网i 为 Ti I ，即 () 31 0∑=+=k i TTi TT TT Y Y Y () 41 ∑== k i Ti T I I
1.什么是潮流计算？潮流计算的主要作用有哪些？ 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。 对于正在运行的电力系统，通过潮流计算可以判断电网母线电压、支路电流和功率是否越限，如果有越限，就应采取措施，调整运行方式。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。 2.潮流计算有哪些待求量、已知量？ （已知量： 电力系统网络结构、参数； 决定系统运行状态的边界条件 待求量：系统稳态运行状态 例如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等）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。 3.潮流计算节点分成哪几类？分类根据是什么？ （分成三类：PQ节点、PV节点和平衡节点，分类依据是给定变量的不同） PV节点（电压控制母线）：有功功率Pi和电压幅值Ui为给定。这种类型节点相当于发电机母线节点，或者相当于一个装有调相机或静止补偿器的变电所母线。 PQ节点：注入有功功率Pi和无功功率Qi是给定的。相当于实际电力系统中的一个负荷节点，或有功和无功功率给定的发电机母线。 平衡节点：用来平衡全电网的功率。平衡节点的电压幅值Ui和相角δi是给定的，通常以它的相角为参考点，即取其电压相角为零。 一个独立的电力网中只设一个平衡节点。 4.教材牛顿-拉夫逊法及有功-无功分解法是基于何种电路方程？可否采用其它类型方程？ 基于节点电压方程，还可以采用回路电流方程和割集电压方程等。但是后两者不常用。
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。在编号以前。首先统计电力网络个节点的出线支路数，然后，按出线支路数有少到多的节点顺序编号。当由n 个节点的出线支路相同时，则可以按任意次序对这n 个节点进行编号。这种编号方法的根据是导纳矩阵中，出线支路数最少的节点所对应的行中非零元素也２）动态地按增加出线支路数最少编号在上述的方法中，各节点的出线支路数是按原始网络统计出来的，在编号过程中认为固定不变的，事实上，在节点消去过程中，每消去一个节点以后，与该节点相连的各节点的出线支路数将发生变化(增加，减少或保持不变)。因此，如果每消去一个节点后，立即修正尚未编号节点的出线支路数，然后选其中支路数最少的一个节点进行编号，就可以预期得到更好的效果，动态按最少出线支路数编号方法的特点就是按出线最少原则编号时考虑了消去过程中各节点出线支路数目的变动情况。 3．MATLAB编程应用 Matlab 是“Matrix Laboratory”的缩写，主要包括：一般数值分析，矩阵运算、数字信号处理、建模、系统控制、优化和图形显示等应用程序。由于使用Matlab 编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致，所以不像学习高级语言那样难于掌握，而且编程效率和计算效率极高，还可在计算机上直接输出结果和精美的图形拷贝，所以它的确为一高效的科研助手。 二、设计内容 1.设计流程图
§4.5牛顿-拉夫逊法计算潮流有关问题 一、初值、收敛性和多值解 1.初值：初值选择不好，比较大，破坏了牛顿 法的基础，不收敛。选择的原则。 2.收敛性：牛顿-拉夫逊法具有平方收敛特性，高斯-塞德尔法、PQ 分解法为一阶收敛特性。 X Δ
3.多值解 对于非线性方程组，解的可能性有： ?有实际意义的解 ?有解，但在实际中无意义 （PV节点或平衡节点的无功功率超过允许值，平衡节点 的有功功率超过允许值；节点的电压过高或过低） 对策：调整运行参数，PV节点、PQ节点相互转化 ?无解，或无实数解 给定的网络结构和运行方式不合理；PV节点数目过少 对策：调整运行方式，增加PV节点 z问题很复杂，至今尚未很好解决
二、稀疏矩阵技术 1.稀疏矩阵表示法 ?节点导纳矩阵：高度稀疏的N阶复数对称方阵。因此记录矩阵的下三角。 用数组表示 数组1：记录矩阵对角元素的数值； 数组2：记录矩阵非对角元素的数值（按列存储）； 数组3：记录矩阵非对角元素的行号； 数组4：记录矩阵非对角元素的按行排的位置数；
?雅可比矩阵：高度稀疏的2N阶实数方阵，其形式对称但数值不对称。其稀疏程度与节点导纳矩阵相同，可根据节点导纳矩阵形成。
2.高斯消去法 求解牛顿-拉夫逊法潮流计算的修正方程，可以采用矩阵求逆的方法。但是由于潮流计算的雅可比矩阵通常是一个高度稀疏的矩阵，其逆阵则是一个满矩阵，因此用求逆的方法会增加额外的存储单元和计算工作量。而用高斯消去法则可以保持方程组原有的稀疏性，可以大大减少计算所需的内存和时间。
3.节点的优化编号 ?静态优化法：按静态联结支路数的多少编号。 统计好网络中各节点联结的支路数后，按联结支路数的多少，由少到多，顺序编号。 ?半动态优化法：按动态联结支路数的多少编号。 先只编一个联结支路数最小的节点号，并立即将其消去；再编消去第一个节点后联结支路数最小的节点号，再立即将其消去……依此类推。 ?动态优化法：按动态增加支路数的多少编号。 不首先进行节点编号，而是寻找消去后出现的新支路数最少的节点，并为其编号，且立即将其消去； 然后再寻找第二个消去后出现的新支路数最少的节 点并为其编号，再立即将其消去……依此类推。
电力系统的潮流计算 西安交通大学自动化学院 2012.10 3．1 电网结构如图3—11所示，其额定电压为10KV 。已知各节点的负荷功率及参数： MVA j S )2.03.0(2 +=， MVA j S )3.05.0(3+=， MVA j S )15.02.0(4+= Ω+=)4.22.1(12j Z ，Ω+=)0.20.1(23j Z ，Ω+=)0.35.1(24j Z 试求电压和功率分布。 解：（1）先假设各节点电压均为额定电压，求线路始端功率。 0068.00034.0)21(103.05.0)(2 2223232232323j j jX R V Q P S N +=++=++=?0019.00009.0)35.1(10 15.02.0)(2 2 224242242424j j jX R V Q P S N +=++=++=?
则： 3068.05034.023323j S S S +=?+= 1519.02009.024424j S S S +=?+= 6587.00043.122423' 12 j S S S S +=++= 又 0346 .00173.0)4.22.1(106587.00043.1)(2 2 212122'12'1212j j jX R V Q P S N +=++=++=? 故： 6933.00216.112'1212 j S S S +=?+= （2） 再用已知的线路始端电压kV V 5.101 =及上述求得的线路始端功率 12 S ，求出线 路 各 点 电 压 。
kV V X Q R P V 2752.05 .104.26933.02.10216.1)(11212121212=?+?=+=? kV V V V 2248.101212=?-≈ kV V V V kV V X Q R P V 1508.100740.0) (24242 2424242424=?-≈?=+=? kV V V V kV V X Q R P V 1156.101092.0) (23232 2323232323=?-≈?=+=? （3）根据上述求得的线路各点电压，重新计算各线路的功率损耗和线路始端功率。 0066.00033.0)21(12.103.05.02 2 223j j S +=++=? 0018.00009.0)35.1(15 .1015.02.02 2 224j j S +=++=? 故 3066.05033.023323j S S S +=?+= 1518.02009.024424j S S S +=?+= 则 6584.00042.122423' 12 j S S S S +=++= 又 0331.00166.0)4.22.1(22 .106584.00042.12 2 212j j S +=++=? 从而可得线路始端功率 6915.00208.112 j S +=
交直流电力系统潮流计算 摘要：由于我国能源分布与经济发达地区的不均衡性，今后能源大规模、远距离流动成为必然。特高压直流输电具有送电容量大、送电距离远等优点，在今后的能源流动中具有不可替代的地位。本文首先阐述了高压直流输电系统的发展及运行特点，总结已有的交直流电力系统潮流计算的一般方法，提出一种实用新型交直流电力系统潮流计算方法。同时对大规模交直流互联系统，提出了分区并行潮流算法的思路。 关键词：电力系统，交直流互联，潮流计算 1. 引言 我国地域辽阔，水能、煤炭资源较丰富，油、气资源相对贫乏，发电能源资源的分布和用电负荷的分布极不均衡。一方面，全国可开发的水电资源有近2/3 分布在西部的四川、云南、西藏三省区，煤炭保有储量的2/3分布在山西、陕西、内蒙古三省区；另一方面，东部沿海和京广铁路沿线以东地区经济发达，用电负荷约占全国的 2/3。今后我国水能和煤炭资源的开发多集中在西南、西北和晋、陕、蒙地区，并逐步西移和北移，而东部沿海和京广铁路沿线东地区国民经济持续快速发展，导致能源产地与能源消费地区之间的距离越来越远，使得我国能源配置的距离、特点和方式都发生了巨大变化，因此必然引起能源和电力的跨区域大规模流动。 直流输电一般定位于一定距离、一定规模的电力外送，在今后的电网发展中将日益受到重视。随着电力大规模流动的距离逐渐加大，现有的±500kV直流输电将无法满足要求，客观上需要采用更高一级的直流输电电压等级。根据对我国西南水电外送输电方案的多次滚动规划研究成果并结合国外的相关研究结论，±800kV 直流输电在技术上是可行的，比较适合我国的实际情况。 随着高压直流输电的应用越来越广泛，交直流混合电力系统将越来越普遍存在，其潮流算法也应当相应的有所发展，以适应实际的需求。交直流互联电力系统潮流算法主要分为联合求解法和交替求解法。联合求解法的收敛性好，但破坏了交流潮流算法中雅可比矩阵的结构，计算效率会随着直流系统的增加而降低；
电力系统分析课程设计 设计题目9节点电力网络潮流计算 指导教师 院（系、部）电气与控制工程学院 专业班级 学号 姓名 日期
电气工程系课程设计标准评分模板
目录 1 PSASP软件简介 (1) 1.1 PSASP平台的主要功能和特点 (1) 1.2 PSASP的平台组成 (2) 2 牛顿拉夫逊潮流计算简介 (3) 2.1 牛顿—拉夫逊法概要 (3) 2.2 直角坐标下的牛顿—拉夫逊潮流计算 (5) 2.3 牛顿—拉夫逊潮流计算的方法 (6) 3 九节点系统单线图及元件数据 (7) 3.1 九节点系统单线图 (7) 3.2 系统各项元件的数据 (8) 4 潮流计算的结果 (10) 4.1 潮流计算后的单线图 (10) 4.2 潮流计算结果输出表格 (10) 5 结论 (14)
电力系统分析课程设计任务书9节点系统单线图如下： 基本数据如下：
表3 两绕组变压器数据 负荷数据
1 PSASP软件简介 “电力系统分析综合程序”（Power System Analysis Software Package,PSASP）是一套历史悠久、功能强大、使用方便的电力系统分析程序，是高度集成和开发具有我国自主知识产权的大型软件包。 基于电网基础数据库、固定模型库以及用户自定义模型库的支持，PSASP可进行电力系统（输电、供电和配电系统）的各种计算分析，目前包括十多个计算机模块，PSASP的计算功能还在不断发展、完善和扩充。 为了便于用户使用以及程序功能扩充，在PSASP7.0中设计和开发了图模一体化支持平台，应用该平台可以方便地建立电网分析的各种数据，绘制所需要的各种电网图形（单线图、地理位置接线图、厂站主接线图等）；该平台服务于PSASP 的各种计算，在此之外可以进行各种分析计算，并输出各种计算结果。 1.1PSASP平台的主要功能和特点 PSASP图模一体化支持平台的主要功能和特点可概括为： 1. 图模支持平台具备MDI多文档操作界面，是一个单线图图形绘制、元件数据录入编辑、各种计算功能、结果显示、报表和曲线输出的集成环境。用户可以方便地建立电网数据、绘制电网图形、惊醒各种分析计算。人机交互界面全部汉化，界面良好，操作方便。 2. 真正的实现了图模一体化。可边绘图边建数据，也可以在数据已知的情况下进行图形自动快速绘制；图形、数据自动对应，所见即所得。 3. 应用该平台可以绘制各种电网图形，包括单线图、地理位置接线图、厂站主接线图等。 ●所有图形独立于各种分析计算，并为各计算模块所共享； ●可在图形上进行各种计算操作，并在图上显示各种计算结果； ●同一系统可对应多套单线图，多层子图嵌套； ●单线图上可细化到厂站主接线结构；
含VSC的交直流混联系统最优潮流及其损耗分析近年来,电力电子技术飞速发展,加上PWM控制技术的运用,以IGBT为主的全控型电力电子变换器占据了电流变换器的主导地位,其中IGBT为基础的电压源型变换器VSC的快速发展,使得两端柔性直流输电VSC-HVDC及多端柔性直流输电VSC-MTDC技术得以实现。VSC-MTDC系统可实现多端供受电,相比于VSC-HVDC系统更具安全可靠性、运行方式更具灵活性及分布式电源消纳能力更好。 因此,研究含VSC-MTDC交直流混联系统最优潮流及其损耗问题,可为电力系统安全运行、系统方案规划、建设拓展方案等提供强有力依据,具有重要的价值及意义。含VSC-MTDC的交直流混联系统潮流计算方法有别于传统纯交流系统计算,其计算更为复杂。 论文针对含VSC-MTDC交直流混联系统运用交替迭代法计算潮流 时,Newton-Raphson产生的雅可比矩阵元素在每次迭代时需重新计算,影响潮流计算收敛速度的问题,提出考虑换流站损耗及其容量约束,改进交流部分迭代的雅可比矩阵元素,即将交流侧有功无功与电压偏导与换流站损耗计算式结合,形成交替迭代法的改进算法。含VSC的网格式拓扑的交直流混联系统中,各VSC功率双向流通,其参考量对潮流及损耗的影响较常用的辐射式拓扑结构更大。 论文提出将Newton-Raphson法与改进遗传算法相结合,以曲线拟合理论计算的换流站损耗及直流电压偏移量为目标函数的最优潮流算法,通过优化VSC参考电压及参考功率,合理分配潮流,从而提高换流效率,降低换流站损耗。针对含VSC交直流混联系统多区域互联的最优潮流问题,论文考虑了由VSC-MTDC系统互联后各区域市场经济性与损耗分摊的问题。 以社会福利最大及损耗分摊最小为目标函数,考虑相应潮流约束,采用
家里蹲大学 电力系统稳态课程设计 题目名称：电力系统潮流计算 系别：物理与电气工程系 专业：电气工程及其自动化 学号： 姓名： qq 2316670882 指导老师：要仿真文件联系我 日期： 2014年6月3日
电力系统稳态课程设计任务书 主要内容： 一、课程设计目的 1.掌握电力系统潮流计算的基本原理； 2.掌握并能熟练运用PWS 仿真软件； 3.采用PWS 软件，做出系统接线图的潮流计算仿真结果； 二、课程设计任务 110KV 系统结线如图所示，图1中，发电厂A 装有额定功率为25+j18的发电机一台，满载运行，除供应发电机电压负荷12+j10MV A ，余下均通过两台7SF -1000/110型变压器输入系统。变压器变比为121/6.3KV 。 图1 系统结线图 变电所I 装设有两台7SF -16000/110型变压器，变比为115.5/11KV ,有如下试验数据： K P =86KW; K U %=10.5 0P =23.5KW; 0 I %=0.9 变电所II 装设有一台7SF -10000/11型变压器，变比为110/10KV ，有如下试验数据： K P =59KW; K U %=10.5 0P =16.5KW; 0I %=1.0 发电厂A 装设的两台7SF -10000/11型变压器的试验数据与变电所II 的变压器相同。 各变电所负荷、线路长度和所选导线均已示于图1。设图中与等值系统S 连接处母线电压为116KV ，试求各变电所和发电厂低压母线线电压。
基本要求： 1、按学校规定的格式编写设计论文。 2、论文主要内容有： ①课题名称。 ②设计任务和要求。 ③手算潮流和PWS的应用以及仿真结果。 ④收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。 参考资料: [1] 何仰赞、温增银.电力系统分析[M]. 华中科技大学出版社2010.3 [2] 西安交通大学等.电力系统计算[M].北京：水利电力出版社，1993.12 [3] 陈衍.电力系统稳态分析[M].北京：水利电力出版社，2004.1 [4] 李光琦.电力系统暂态分析[M].北京：水利电力出版社，2002.5 [5] 于永源，杨绮雯. 电力系统分析（第二版）[M]. 北京：中国电力出版社，2004.3
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~jQ P S +=，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： 222 2* 222~U B j U Y S Y -=?? ? ??=? ……………（3-1） 则阻抗支路末端的功率为： 222~~~Y S S S ?+=' ② 线路阻抗支路中的功率损耗： ()jX R U Q P Z I S Z +'+'==?2 2 22222 ~ ……（3-2） 则阻抗支路始端的功率为： Z S S S ~ ~~21?+'=' ③ 线路始端导纳支路的功率损耗： 2121* 122~U B j U Y S Y -=?? ? ??=? …………（3-3） 则线路始端的功率为： 111~ ~~Y S S S ?+'= ~~~图3-3 变压器的电压和功率 ~2 ? 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 U j U U U δ+?+=2 1 其中 2 2 2U X Q R P U '+'= ? ； 222U R Q X P U '-'=δ ……………（3-4） 则线路始端电压的大小： ()()2 221U U U U δ+?+= ………………（3-5） 一般可采用近似计算： 2 2 2221U X Q R P U U U U '+'+ =?+≈ ………………（3-6）
电力系统分析潮流计算报告
目录 一．配电网概述 (3) 1.1 配电网的分类 (3) 1.2 配电网运行的特点及要求 (3) 1.3 配电网潮流计算的意义 (4) 二．计算原理及计算流程 (4) 2.1 前推回代法计算原理 (4) 2.2 前推回代法计算流程 (7) 2.3主程序清单： (9) 2.4 输入文件清单： (11) 2.5计算结果清单： (12) 三．前推回代法计算流程图 (13) 参考文献 (14)
一．配电网概述 1.1 配电网的分类 在电力网中重要起分配电能作用的网络就称为配电网； 配电网按电压等级来分类，可分为高压配电网（35—110KV），中压配电网（6—10KV，苏州有20KV的），低压配电网（220/380V）； 在负载率较大的特大型城市，220KV电网也有配电功能。 按供电区的功能来分类，可分为城市配电网，农村配电网和工厂配电网等。 在城市电网系统中,主网是指110KV及其以上电压等级的电网，主要起连接区域高压（220KV及以上）电网的作用。 配电网是指35KV及其以下电压等级的电网，作用是给城市里各个配电站和各类用电负荷供给电源。 从投资角度看，我国与国外先进国家的发电、输电、配电投资比率差异很大，国外基本上是电网投资大于电厂投资，输电投资小于配电投资。我国刚从重发电轻供电状态中转变过来，而在供电投资中，输电投资大于配电投资。从我国城网改造之后，将逐渐从输电投资转入配电建设为主。 本文是基于前推回代法的配电网潮流分析计算的研究，研究是是以根节点为10kV的电压等级的配电网。 1.2 配电网运行的特点及要求 配电系统相对于输电系统来说，由于电压等级低、供电范围小，但与用户直接相连，是供电部门对用户服务的窗口，因而决定了配电网运行有如下特点和基本要求：
电力系统潮流分析 —基于牛拉法和保留非线性的随机潮流 ， 姓名：*** 学号：***
1 潮流算法简介 常规潮流计算 常规的潮流计算是在确定的状态下。即：通过已知运行条件（比如节点功率或网络结构等）得到系统的运行状态（比如所有节点的电压值与相角、所有支路上的功率分布和损耗等）。 常规潮流算法中的一种普遍采用的方法是牛顿-拉夫逊法。当初始值和方程的精确解足够接近时，该方法可以在很短时间内收敛。下面简要介绍该方法。 牛顿拉夫逊方法原理 对于非线性代数方程组式（1-1），在待求量x 初次的估计值(0)x 附近，用泰勒级数（忽略二阶和以上的高阶项）表示它，可获得如式（1-2）的线性化变换后的方程组，该方程组被称为修正方程组。'()f x 是()f x 对于x 的一阶偏导数矩阵，这个矩阵便是重要的雅可比矩阵J 。 12(,,,)01,2, ,i n f x x x i n == （1-1） (0)'(0)(0)()()0f x f x x +?= （1-2） ' 由修正方程式可求出经过第一次迭代之后的修正量(0)x ?，并用修正量(0)x ?与估计值(0) x 之和，表示修正后的估计值(1)x ，表示如下（1-4）。 (0)'(0)1(0)[()]()x f x f x -?=- （1-3） (1)(0)(0)x x x =+? （1-4） 重复上述步骤。第k 次的迭代公式为： '()()()()()k k k f x x f x ?=- （1-5） (1)()()k k k x x x +=+? （1-6） 当采用直角坐标系解决潮流方程，此时待解电压和导纳如下式： i i i ij ij ij V e jf Y G jB =+=+ （1-7） 假设系统的网络中一共设有n 个节点，平衡节点的电压是已知的，平衡节点表示如下。 n n n V e jf =+ （1-8） }
题目：电力系统分析潮流计算 初始条件：系统如图所示 = i(W 如矶=10.5^^% = 10.5^% = BL 9 T3SFL1-8000/110(1105%)/6 3码 =52kw t A^)= 12,76kw t V s% = iO.5J用=LI T4 2 爲FL1-16000/110(110 2 痊.5%)/10.5 ARf = 62kw d A^0= = 10.5^94 = Li 导线LGJ-150 巾=Di21D/Am; x a= 0.4￡lfkm>b a=2.8 x LO^s/km 要求完成的主要任务： 1、计算参数，画等值电路； 2、进行网络潮流计算； 3、不满足供电要求，进行调压计算 时间安排： 熟悉设计任务5.27 收 集相关资料5.28 选定 设计原理5.29 计算分 析及结果分析撰写设 计报告6.7 5.30 -- 6.6 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 简述................................... 1 设计任务及要求分析........................... 2 潮流计算过程 (4) 2.1 计算参数并作出等值电路. (4) 2.1.1 输电线路的等值参数计算. (4) 2.1.2 变压器的等值参数计算. ......................................... 2.1.3 等值电路.............................. 3 功率分布计算.............................. 4 调压计算...................... 5 心得体会...................... 参考文献....................... 本科生课程设计成绩评定表................ 错误！未定义书签 错误！未定义书签 4 6 7 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。
信息工程学系 2011-2012学年度下学期电力系统分析课程设计 题目:电力系统潮流计算 专业：电气工程及其自动化 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师：钟建伟 2012年3月10日
信息工程学院课程设计任务书
目录 1 任务提出与方案论证 (4) 1.1潮流计算的定义、用途和意义 (4) 1.2 运用软件仿真计算 (5) 2 总体设计 (7) 2.1潮流计算设计原始数据 (7) 2.2总体电路设计 (8) 3 详细设计 (10)
3.1数据计算 (10) 3.2 软件仿真 (14) 4 总结 (24) 5参考文献 (25)
1任务提出与方案论证 1.1潮流计算的定义、用途和意义 1.1.1潮流计算的定义 潮流计算，指在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。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。 1.1.2潮流计算的用途 电力系统潮流计算是电力系统最基本的计算，也是最重要的计算。所谓潮流计算，就是已知电网的接线方式与参数及运行条件，计算电力系统稳态运行各母线电压、个支路电流与功率及网损。对于正在运行的电力系统，通过潮流计算可以判断电网母线电压、支路电流和功率是否越限，如果有越限，就应采取措施，调整运行方式。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定整计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。
潮流计算，顾名思义是用来计算电力系统中各节点以及线路的注入功率和流动功率的。 1、对于节点处来说，要想求得节点处的注入功率，根据功率的计算公式： * ??==+I U S jQ P 必须知道各节点的电压和电流值来求得有功和无功功率；对于线路来说，要想求得流动功率，只需要用线路两端节点处的功率相加即可。 2、从上面的分析中可以看出，要想求出功率，必须知道节点电压值。这就是潮流计算的首要工作。 求节点电压的一半方法从电路中就知道可以用节点电压方程来解，应用到电力系统中，一样可以对网络列解节点电压方程。节点电压方程是通过系统节点导纳矩阵形成的电压与电流之间关系的方程。如下： B B B U Y I =其中I B 为各节点注入电流的列向量。 对于在电路中接触到的问题，应用节点电压方程求电压值是因为各节点电流量已知，而在电力系统中我们却无法知道各节点电流，所以要想利用这个方法来求电压，必须用已知量来替代电流，电力系统为我们提供了的就是各节点处的注入功率。功率与电流的关系在1中已经写明，所以以第i 个节点为例，电压方程就变成了这样一个形式： i i j n j ij i jQ P U Y U +=* =*∑ 1，电压可以表示成直角坐标形式：i i i jf e U +=，或者极坐标形式： θ∠i U 3、由于在电压方程中出现了电压相乘的情况，所以节点电压方程变成了非线性的。所以要想解出对应的电压或者功率只能采取迭代的方式。 4、电力系统中各个节点都有四个变量： 节点注入有功功率和无功功率以及节点电压的大小和相位角。 根据节点类型的不同这些变量可以分为三类：可控变量（主要指电源发出的有功、无功功率），不可控变量或者称为扰动变量（指负荷消耗的有功、无功功率），状态变量（母线或节点电压的大小和相位角，表征系统的状态）。 对于不同的节点上述四个变量的已知情况不尽相同，但是整体来说有意义的划分将节点分成了三类：已知注入功率的PQ 节点；已知注入有功和电压幅值的PV 节点；已知电压的平衡节点。 下面以直角坐标形式为例进行分析： 潮流计算的第一步要先对各节点电压设定初值，电力系统的实际情况可以允许假设所有节点电压的标幺值都为 1.0。因为各节点处的功率和电压都有一个等式，我们假设为),(;;);,(f e Q f e P i i ；所以根据假设的电压初值可以计算出节点功率值，进一步可以得出 )],()[,(][][f e Q f e P Q P Q P i i s i s i i i -=?。要想进行迭代就必须有修正方程式以获得不平衡量。 电力系统潮流计算的修正方程式的一侧是功率变化量（PQ 节点为有功和无功的变化量，PV 节点的为有功变化量和电压变化量的平方），另一侧则是电压变化量（例如直角坐标就是f e ??，），通过上段中所说方法先求得功率变化量，通过修正方程就可以得出电压变化
9节点电力系统潮流计算 课程设计设计题目 指导教师 院（系、部） 专业班级 学号 姓名 期9节点电力网络潮流计算 电气与控制工程学院 日 电气工程系课程设计标准评分模板 目录 1 PSASP软件简介 (1) 1.1 PSASP平台的主要功能和特点 (1) 1.2 PSASP的平台组成 (2) 2 牛顿拉夫逊潮流计算简介 (3) 2.1 牛顿—拉夫逊法概要.................................................................
3 2.2 直角坐标下的牛顿—拉夫逊潮流计算 (5) 2.3 牛顿—拉夫逊潮流计算的方法 (6) 3 九节点系统单线图及元件数据 (7) 3.1 九节点系统单线图 (7) 3.2 系统各项元件的数据 (8) 4 潮流计算的结果 (10) 4.1 潮流计算后的单线图............................................................... 10 4.2 潮流计算结果输出表格........................................................... 10 5 结论 (14) 电力系统分析课程设计任务书 9节点系统单线图如下： 基本数据如下：
表3 两绕组变压器数据 负荷数据 1 PSASP软件简介 “电力系统分析综合程序”（Power System Analysis Software Package,PSASP）是一套历史悠久、功能强大、使用方便的电力系统分析程序，是高度集成和开发具有我国自主知识产权的大型软件包。 基于电网基础数据库、固定模型库以及用户自定义模型库的支持，PSASP可进行电力系统（输电、供电和配电系统）的各种计算分析，目前包括十多个计算机模块，PSASP的计算功能还在不断发展、完善和扩充。 为了便于用户使用以及程序功能扩充，在PSASP7.0中设计和开发了图模一体化支持平台，应用该平台可以方便地建立电网分析的各种数据，绘制所需要的各种电网图形（单线图、地理位置接线图、厂站主接线图等）；该平台服务于PSASP的各种计算，在此之外可以进行各种分析计算，并输出各种计算结果。 1.1 PSASP平台的主要功能和特点 PSASP图模一体化支持平台的主要功能和特点可概括为： 1. 图模支持平台具备MDI多文档操作界面，是一个单线图图形绘制、元件数据录入编辑、各种计算功能、结果显示、报表和曲线输出的集成环境。用户可以方便地建立电网数据、绘制电网图形、惊醒各种分析计算。人机交互界面全部汉化，界面良好，操作方便。 2. 真正的实现了图模一体化。可边绘图边建数据，也可以在数
潮流计算数学模型与数值方法 1. 什么是潮流计算潮流计算的主要作用有哪些 潮流计算，电力学名词，指在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。 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。 2. 潮流计算有哪些待求量、已知量 （已知量：1、电力系统网络结构、参数 2、决定系统运行状态的边界条件 待求量：系统稳态运行状态 例如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等） 3. 潮流计算节点分成哪几类分类根据是什么 （分成三类：PQ 节点、PV 节点和平衡节点，分类依据是给定变量的不同） 4. 教材牛顿-拉夫逊法及有功-无功分解法是基于何种电路方程可否采用其它类型方程 答:基于节点电压方程，还可以采用回路电流方程和割集电压方程等。但是后两者不常用。 5. 教材牛顿-拉夫逊法是基于节点阻抗方程、还是基于节点导纳方程进行迭代计算的试阐述这两种方程的优点与缺点。 1.不能由等值电路直接求出 2.满秩矩阵内存量大 3.对角占优矩阵。。 节点导纳矩阵的特点：1.直观容易形成2.对称阵3.稀疏矩阵（零元素多）：每一行的零元素个数=该节点直接连出的支路数。 6. 说出至少两种建立节点导纳矩阵的方法，阐述其中一种方法的原理与过程。 方法：1.根据自导纳和互导纳的定义直接求取2.运用一节点关联矩阵计算3.阻抗矩阵的逆矩阵 节点导纳矩阵的形成：1.对角线元素ii Y 的求解)1,,0(=≠==i j I i ii U i j U U I Y 【除i 外的其他节点接地，0=j U ，只在i 节点加单位电压值】解析ii Y 等于与i 节点直接相连的的所有支路导纳和2.互导纳),0,1(j k U U U I Y k j j i ij ≠===，ji ij Y Y =（无源网络导纳之间是对称的）解析：ij Y 等于j i ,节点之间直接相连的支路导纳的负值。 7. 潮流计算需要考虑哪些约束条件 答: 为了保证系统的正常运行必须满足以下的约束条件： 对控制变量
例题：如图1所示的简单电力网中，已知变压器的参数为S N =31.5MV A ，0S S 031kW,190kW,%=10.5,%=0.7P P U I ?=?=；线路单位长度的参数为61110.21/km,0.416/km, 2.7410S/km r x b -=Ω=Ω=?。 如图所示的简单电力网中，当线路首端电压U A =120kV 时，试求： （1）线路和变压器的电压损耗； （2）变压器运行在额定变比时的低压侧电压及电压偏移。 说明：以上计算忽略电压降落的横分量。 图1 解：如题画等值电路图如下： 线路参数为： 0.21408.40.4164016.64l l l l R rl X x l ==?=Ω==?=Ω 变压器参数为 Ω=???=??=317.210) 105.31(110190103232 322N N S T S U P R Ω=?????=33.4010105.311001105.1010100%332 32N N S T S U U X （1） 变压器的功率损耗和励磁功率为 22 2T S 02N 2515()19031193.760.1937631.5S P P P kW MW S +?=?+?=?+== 222S 0N T N %%10.5(2515)0.731.5 3.0538var 10010010031.5100U S I S Q M S ?+??=+=+=?
1点处线路的充电功率 var 66308.01104074.22121222M lU b Q N l B =???== 计算L S 2 为：MVA j j Q Q Q j P P S B T LD T LD L 39.1719.25)66308.00538.315(19376.025)(22+=-+++=-?++?+= 线路阻抗中的功率损耗为： MW R U Q P P l L L l 65044.0104021.0110 173902519010322 23222222=???+=?+=?-- v a r 2885.11040416.0110 173902519010322 23222222M X U Q P Q l L L l =???+=?+=?-- 计算功率1S 为 M V A j j Q Q j P P S l L l I 68.1884.25)2885.139.17(65044.019.25)(221+=+++=?++?+= 线路电压损耗（忽略电压降落的横分量） 1125.848.418.6816.64 4.40120 =l l l A PR Q X U kV U +?+??== 1点电压为：1120 4.40115.60-A l U U U kV =?=-= 计算功率T S 2 为 M V A j j Q Q j P P S T LD T LD T 833.17163.25)833.215(163.025)(2+=+++='?++'?+= 变压器电压损耗 22125.163 2.3217.83340.33 6.73115.60 =T T T T T P R Q X U kV U +?+??== （2） 变压器低压侧折算到高压侧的电压为 2 1115.60 6.73108.87=-T U U U kV '?=-= 变压器低压侧的实际电压 22108.8710.8910=U U kV k '== 电压偏移为 2210.8910%100%8.9%10N N U U m U --= ?==
题 目: 电力系统分析潮流计算 初始条件：系统如图所示 T1、T2 SFL1-16000/110 (121±2×2.5%)/6.3 T3 SFL1-8000/110(110±5%)/6.3 T4 2×SFL1-16000/110(110±2×2.5%)/10.5 导线 LGJ-150 要求完成的主要任务: 1、计算参数，画等值电路； 2、进行网络潮流计算； 3、不满足供电要求，进行调压计算。 时间安排： 熟悉设计任务 5.27 收集相关资料 5.28 选定设计原理 5.29 计算分析及结果分析 5.30 --6.6 撰写设计报告 6.7 指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日
目录简述 2 1设计任务及要求分析 3 2潮流计算过程 4 2.1计算参数并作出等值电路 4 2.1.1输电线路的等值参数计算 4 2.1.2变压器的等值参数计算 4 2.1.3等值电路 6 3功率分布计算 7 4调压计算 10 5心得体会 11 参考文献 12 本科生课程设计成绩评定表 13
简述 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。 本次课程设计要求将系统中的元件转换为等值参数，并绘制出相应的等值电路，然后依据等值电路图计算网络中的功率分布、功率损耗和未知的节点电压。 最后还需进行检验，如不满足供电要求，还应进行调压计算。 关键词：潮流计算；等值电路；功率损耗；节点电压；调压