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电力系统潮流计算课程设计

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1 课 程 设 计 说 明 书 学生姓名: 学 号： 学 院: 电气工程学院 班 级: 题 目: 电力系统潮流计算

指导教师： 职称: 讲师

2012 年 1 月 2 日

摘 要 本文运用MATLAB软件进行潮流计算，对给定题目进行分析计算，再应用 2

DDRTS软件，构建系统图进行仿真，最终得到合理的系统潮流。 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，各元件流过的功率，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。 首先，画出系统的等效电路图，在计算出各元件参数的基础上，应用牛顿—拉夫逊Newton-Raphson法以及MATLAB软件进行计算对给定系统图进行了四种不同负荷下的潮流计算，经过调节均得到符合电压限制及功率限制的潮流分布。 其次，牛顿—拉夫逊Newton-Raphson法具有较好的收敛性，上述计算过程经过四到五次迭代后均能收敛。根据运算结果，分析各支路损耗和系统总损耗。 最后，应用PSAT软件，构建系统图，对给定负荷重新进行分析，潮流计算后的结果也能满足相应的参数要求。

关键词：牛顿-拉夫逊法 MATLAB PSAT 潮流计算 一、 题目原始资料 3

1．系统图： 两个发电厂分别通过变压器和输电线路与四个变电所相连。

2、发电厂资料： 母线1和6为发电厂高压母线，火电厂一与三个变电所相连，水厂夏季满发P=120MW，－403、变电所资料： (一) 变电所1、2、3、4低压母线的电压等级分别为：35KV 10KV 10KV 35KV (二) 变电所的负荷分别为： 90MW 80MW 70MW 60MW (三) 每个变电所的功率因数均为cosφ=0.85；

变电所1 变电所2

变电所3 变电所4

35kV母线 10kV母线 10kV母线 35kV母线

一次侧电压220kV 一次侧电压220kV

母线1 母线 母线6

线路长为40km 线路长为60km 线路长为120km 线路长为50km

2*QFQ-50-2 2*QFS-50-2 TQN-100-2

2*TQN-100-2

。。。。。。。。。。。。。

线路长为100km 。。。。。。。。。。。。。 火电厂一 水电厂二

线路长为50km 4

(四) 变电所的负荷为年初数值，年末最大运行方式数值应比年初数值高，10％年中最大运行方式，数值应比年初数值低3％。各时期最小运行方式数值应比当时的最大运行方式数值低30％。本题需做年中夏季最小运行方式。 (五) 变电所1配有两台容量为75MVA的变压器，短路损耗414KW，短路电压（%）=16.7；变电所2和变电所3分别配有两台容量为63MVA的变压器，短路损耗为245KW，短路电压（%）=10.5；变电所4配有两台容量为50MVA的变压器，短路损耗为254KW，短路电压（%）=14.5； 4、输电线路资料： 发电厂和变电所之间的输电线路的电压等级及长度标于图中，单位长度的电阻为085.0，单位长度的电抗为0.32，单位长度的电纳为S-610*3.5。

二、 课程设计内容及要求 课设内容： 1. 对给定的网络查找潮流计算所需的各元件等值参数，画出等值电路图 2. 输入各支路数据，各节点数据利用给定的程序进行在变电所在某一负荷情况下的潮流计算，并对计算结果进行分析。 3. 在不同的负荷情况下，分析潮流计算的结果，如果各母线电压不满足要求，进行电压的调整。各节点电压应在UN－1.05UN之间（变电所低压母线电压10KV要求调整范围在10-10.5之间；电压35KV要求调整范围在35-36.75之间）。 4. 调节变压器变比及发电机机端电压，降低系统总有功损耗。 5. 利用PSAT软件，进行绘制系统图进行上述各种情况潮流的分析，并进行结果的比较。 6. 最终形成课程设计成品说明书。 课设要求： 1. 在读懂程序的基础上画出潮流计算基本流程图 2. 通过输入数据，进行潮流计算输出结果 3. 对不同的负荷变化，分析潮流分布，写出分析说明。 4. 对不同的负荷变化，进行潮流的调节控制，并说明调节控制的方法，并列表表示调节控制的参数变化。 5

5. 打印利用PSAT进行潮流分析绘制的系统图，以及潮流分布图。 三、 题目分析 1．节点设置及分类 根据系统图可知此系统为两端供电网路，将母线1，2设为节点1，6，将变电所1、2、3、4的高低压侧分别设为节点2、3、4、5、7、8、9、10。并且，将节点1设为平衡节点，将节点6设为PV节点，其余节点设为PQ节点。 2．参数求取

设定基准值MVASB100，KVUB220，所以4842BBBUSZ根据题目原始资料，计算发电厂、变压器及线路的参数。 （1）运用下列公式计算变压器参数： 采用变压器参数为折算至高压侧的数值，其变比K<1，其中，

SUPRNNkT221000

SUUXNNKT100

2%

XRZTTT

Z

ZZ

BT

T

计算变压器分接头变比 变压器有5个抽头，电压调节范围为NU2*2.5%， NU对应的分接头开始时设变压器高压侧接主接头。

（2）计算线路参数 LjxrjXRZ)(

（3）变电所负荷分别为： 变电所1 LS=61.11+j37.87 变电所2 LS=47.53+j29.456

变电所3 LS=54.32+j33.66 变电所4 LS=40.74+j25.2 将参数整理，见下表：

首端号 末端号 阻抗有名值 电纳有名值 6

3．求解方法 利用牛顿拉夫逊法进行求解，用MATLAB软件编程，可以求解系统潮流分 布根据题目的不同要求对参数进行调整，通过调节变压器变比和发电厂的电压，求解出合理的潮流分布，最后用PSAT进行潮流分析，将两者进行比较。

四、题目求解 (一) 依据题目要求及原始资料画出等值电路图：

(二) 读程序画出牛顿拉夫逊法的流程图

1 2 3.4+j12.8 j0.00014 1 3 5.1+j19.2 j0.00021 1 4 5.1+j19.2 j0.00084 2 3 4.25+j16 j0.000175 4 5 4.25+j16 j0.0007 5 6 2.125+j8 j0.00035 2 7 1.78+j53.885 0 3 8 1.49+j48.015 0 4 9 1.49+j48.015 0 5 10 2.46+j70.18 0 7

启动 输入原始数形成节点导纳矩

分解各节点初始电压的实部和虚部 迭代次数K=0

求PQ节点的)(kiP,)(kiQ，求PV节点的)(kiP，)(kiU 置节点号i=0

雅克比矩阵是否形成，i>n 求得雅克比矩阵个元素)(kijH)(kijN)(kijJ)(kijL)(kijR)(kijS

增大节点号i=i+1 把雅克比矩阵单位

求解修正方程，得)(kie，)(kif 求解最大修正量max)(||kie，max)(||kif 是否收敛

回带各电压新值，K=K+1

计算输出电压大小及相角，节电功率及支路损耗 停止

否 是

否 是 8

(三) 变电所负荷为题目所给数据进行求解 根据所求参数，以及B1矩阵的含义，列写B1矩阵如下：B1矩阵： （1）、支路首端号； （2）、末端号； （3）、支路阻抗； （4）、支路对地电纳； （5）、支路的变比； （6）、支路首端处于K侧为1，1侧为0；





0220/5.38018.7046.21050220/110015.4849.1940220/110015.4849.1830220/5.38089.5378.1720100035.08125.265010007.01625.45401000175.01625.4320100084.02.191.5410100021.02.191.5310100014.08.124.3211jjjjjjjjjj

B

由各个变电所负荷功率可以计算出总功率为300MW，而水电厂二夏季满发功率120 MW。为了减小线路上的损耗，令发电机的电压为额定电压的1.05倍。根据前面叙述的节点分类，形成B2矩阵如下：B2矩阵： （1）、该节点发电机功率； （2）、该节点负荷功率； （3）、节点电压初始值； （4）、PV节点电压V的给定值； （5）、节点所接的无功补偿设备的容量； （6）、节点分类标号；





20353525.2574.40020101066.3332.540201010456.2953.47020353587.3711.610302302300120202202200020220220002022022000202202200010230230002iiiiB

由于各节点电压不应超过各自的允许范围，由题目要求知，发电厂电压标幺值在1到1.05变化时，变压器低压侧电压有名值变化范围如下表：

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电力系统分析课程设计——牛顿拉夫逊潮流计算

电力系统分析课程设计——牛顿拉夫逊潮流计算

电力系统编程潮流计算1 设计任务及初步分析1.1 设计任务条件：节点数：3 支路数：3 计算精度：0.00010支路1： 0.0300+j0.09001┠—————□—————┨2支路2： 0.0200+j0.09002┠—————□—————┨3支路3： 0.0300+j0.09003┠—————□—————┨1节点1：PQ 节点，S （1）=-0.5000-j0.2000 节点2：PQ 节点，S （2）=-0.6000-j0.2500 节点3：平衡节点，U （3）=1.0000∠0.0000 要求：编写程序计算潮流1.2 初步分析潮流计算在数学上可归结为求解非线性方程组，其数学模型简写如下：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅⋅⋅0)(0)(0)(21212211n n n n x x x f x x x f x x x f ，，，，，，，，，2 牛顿-拉夫逊法简介2.1概述牛顿－拉夫逊法是目前求解非线性方程最好的一种方法。

这种方法的特点就是把对非线性方程的求解过程变成反复对相应的线性方程求解的过程，通常称为逐次线性化过程，就是牛顿－拉夫逊法的核心。

牛顿-拉夫逊法的基本原理是在解的某一邻域内的某一初始点出发，沿着该点的一阶偏导数——雅可比矩阵，朝减小方程的残差的方向前进一步，在新的点上再计算残差和雅可矩阵继续前进，重复这一过程直到残差达到收敛标准，即得到了非线性方程组的解。

因为越靠近解，偏导数的方向越准，收敛速度也越快，所以牛顿法具有二阶收敛特性。

而所谓“某一邻域”是指雅可比方向均指向解的范围，否则可能走向非线性函数的其它极值点，一般来说潮流由平电压即各母线电压(相角为0，幅值为1)启动即在此邻域内。

2．2 一般概念对于非线性代数方程组()0=x f即 ()0,,,21=n i x x x f ()n i ,2,1= (2－1)在待求量x 的某一个初始计算值()0x 附件，将上式展开泰勒级数并略去二阶及以上的高阶项，得到如下的线性化的方程组()()()()()0000=∆'+x x f x f (2－2)上式称之为牛顿法的修正方程式。

实验一电力系统潮流计算

实验一电力系统潮流计算

实验一电力系统潮流计算
一、实验背景
潮流计算是电力系统的基础，也是电力系统优化设计的前提。

它是一种求解受非线性条件制约的线性方程组的数值方法，能够求解电力系统的稳态潮流，即电力系统在其中一种操作或运行状态下的电压、电流大小和方向。

潮流计算可以为电力系统的综合分析、可靠性分析、功率调度、故障分析、电压控制、电源接入分析、调节器诊断、可调装置分析等提供重要的输入参数。

二、实验步骤
（1）系统参数设置：确定潮流计算模型中的系统参数，包括拓扑结构、主变参数以及节点馈电和负荷数据。

（2）特性参数选择：确定潮流计算模型中特性参数，包括电抗器、变压器的损耗参数、电容器的补偿方式以及可调节装置参数等。

（3）潮流程序的编制：根据模型结构，以及确定的参数，编制潮流计算程序。

（4）潮流计算的运行：运行潮流计算程序，得到电力系统中的线路电流、电压、有功、无功等参数。

（5）潮流计算结果分析：分析潮流计算结果，验证潮流计算模型和输入参数的准确性，对电力系统的可靠性进行评价和优化设计。

三、实验过程
此次实验采用PSCAD/EMTDC软件。

电力系统课程设计-牛顿拉夫逊法潮流计算

电力系统课程设计-牛顿拉夫逊法潮流计算

课程设计说明书题目电力系统分析系 ( 部)专业( 班级 )姓名学号指导教师起止日期电力系统分析课程设计任务书系(部): 专业：指导教师：目录一、潮流计算基本原理1.1 潮流方程的基本模型1.2 潮流方程的讨论和节点类型的划分1.3、潮流计算的意义二、牛顿一拉夫逊法2.1 牛顿-拉夫逊法基本原理2.2节点功率方程2.3修正方程2.4 牛顿法潮流计算主要流程三、收敛性分析四、算例分析总结参考文献电力系统分析潮流计算一、潮流计算基本原理1.1潮流方程的基本模型电力系统是由发电机、变压器、输电线路及负荷等组成，其中发电机及负荷是非线性元件，但在进行潮流计算时，一般可以用接在相应节点上的一个电流注入量来代表。

因此潮流计算所用的电力网络系由变压器、输电线路、电容器、电抗器等静止线性元件所构成，并用集中参数表示的串联或并联等值支路来模拟。

结合电力系统的特点，对这样的线性网络进行分析，普通采用的是节点法，节点电压与节点电流之间的关系I=YV (1—1)其展开式为(i=1,2,3, …,n) (1—2)在工程实际中，已经的节点注入量往往不是节点电流而是节点功率，为此必须应用联系节点电流和节点功率的关系式 (i=1,2,3, …,n) (1—3)将 式 ( 1 - 3 ) 代 入 式 ( 1 - 2 ) 得 到 (i=1,2,3, …,n) (1-4)交流电力系统中的复数电压变量可以用两种极坐标来表示V =Vei8. (1-5)或 V=e+jf (1-6)而复数导纳为Y=G+jB (1-7)将式(1-6)、式(1- 7)代入以导纳矩阵为基础的式(1-4),并将实部与虚部分开，可以得到以下两种形式的潮流方程。

潮流方程的直角坐标形式为潮流方程的极坐标形式为(1—10)(1-11)以上各式中，j∈i表示乙号后的标号j的节点必须直接和节点i相联，并包括j=i的情况。

这两种形式的潮流方程通常称为节点功率方程，实牛顿一拉夫逊等潮流算法所采用的主要数学模型。

powergui潮流计算课程设计

powergui潮流计算课程设计

powergui潮流计算课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解潮流计算的基本概念、原理及在电力系统中的应用。

2. 掌握使用PowerGUI软件进行潮流计算的操作步骤。

3. 了解潮流计算结果的分析方法及其在电力系统运行中的应用。

技能目标：1. 学会使用PowerGUI软件进行电力系统的潮流计算。

2. 能够分析潮流计算结果，判断电力系统的运行状态。

3. 能够运用所学知识解决实际电力系统运行中遇到的问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力系统运行管理的兴趣，激发学习热情。

2. 增强学生的团队合作意识，培养沟通协调能力。

3. 使学生认识到电力系统安全、稳定运行的重要性，树立正确的价值观。

课程性质：本课程为电力系统自动化专业课程，旨在帮助学生掌握潮流计算的基本方法，提高实际操作能力。

学生特点：学生已具备一定的电力系统基础知识，对实际操作有较高的兴趣。

教学要求：结合实际案例，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。

通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于电力系统运行管理中。

教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 潮流计算基本概念：介绍潮流计算的定义、作用及其在电力系统中的应用。

教材章节：第二章第一节2. 潮流计算原理：讲解潮流计算的基本原理，包括潮流方程的建立与求解方法。

教材章节：第二章第二节3. PowerGUI软件介绍：介绍PowerGUI软件的功能、特点及其在潮流计算中的应用。

教材章节：第三章第一节4. 潮流计算操作步骤：详细讲解使用PowerGUI软件进行潮流计算的操作流程。

教材章节：第三章第二节5. 潮流计算结果分析：分析潮流计算结果，包括电压、电流、功率等参数，判断电力系统运行状态。

教材章节：第三章第三节6. 实际案例分析：结合实际电力系统案例，分析潮流计算在电力系统运行中的应用。

教材章节：第四章7. 教学进度安排：共8学时，分配如下：- 潮流计算基本概念与原理（2学时）- PowerGUI软件介绍与操作步骤（3学时）- 潮流计算结果分析（2学时）- 实际案例分析及讨论（1学时）三、教学方法1. 讲授法：在讲解潮流计算基本概念、原理及PowerGUI软件操作步骤时，采用讲授法，结合多媒体课件，使抽象的理论知识形象化、具体化，便于学生理解和掌握。