电力系统潮流计算课程设计报告 毕业论文 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电力系统潮流计算指导教师职称副教授指导教师李翠萍职称副教授2014年01月10日初壮1潮流计算的目的与意义潮流计算的目的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。潮流计算的意义1在电网规划阶段,通过潮流计算,合理规划电源容量及接入点,合理规划网架,选择无功补偿方案,满足规划水平的大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。2在编制年运行方式时,在预计负荷增长及新设备投运基础上,选择典型方式进行潮流计算,发现电网中薄弱环节,供调度员日常调度控制参考,并对规划、基建部门提出改进网架结构,加快基建进度的建议。3正常检修及特殊运行方式下的潮流计算,用于日运行方式的编制,指导发电厂开机方式,有功、无功调整方案及负荷调整方案,满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。4预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行方式调整方案。2潮流计算数学模型1变压器的数学模型变压器忽略对地支路等值电路2输电线的数学模型型等值电路3数值方法与计算流程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MATPOWER进行潮流分析，将两者进行比较。牛顿拉夫逊法1、牛顿拉夫逊法概要首先对一般的牛顿拉夫逊法作一简单的说明。已知一个变量X函数为0XF到此方程时，由适当的近似值出发，根据0X,211NFNN反复进行计算，当满足适当的收敛条件就是上面方程的根。这样的方NX法就是所谓的牛顿拉夫逊法。这一方法还可以做下面的解释，设第次迭代得到的解语真值之差，即N的误差为时，则NX0NF把在附近对用泰勒级数展开NX02NNXFFFXF上式省略去以后部分20NNXFF的误差可以近似由上式计算出来。NXF比较两式，可以看出牛顿拉夫逊法的休整量和的误差的一次项相等。NX用同样的方法考虑，给出个变量的个方程N0,2121NNNXFF对其近似解得修正量可以通过解下边的方程来确定11NNNNNNXXFFXFFXXXFF21212121212,式中等号右边的矩阵都是对于的值。这一矩阵称为雅可NFN,21比（JACOBI）矩阵。按上述得到的修正向量后，得到如下关系NX,21NNX这比更接近真实值。这一步在收敛到希望的值以前重复进行，,21一般要反复计算满足1112121,MAXNNNNNX为预先规定的小正数，是第N次迭代的近似值。NXN2、牛顿法的框图及求解过程（1）用牛顿法计算潮流时，有以下的步骤给这各节点电压初始值；0,FE将以上电压初始值代入公式，求修正方程的常数项向量；020,VQP将电压初始值在带入上述公式，求出修正方程中系数矩阵的各元素。解修正方程式；0,FE修正各节点电压，；01E01FF将，在带入方程式，求出；1EF12,VQP检验是否收敛，即,MAXKIKI如果收敛，迭代到此结束，进一步计算各线路潮流和平衡节点功率，并打印输出结果。如果不收敛，转回进行下次迭代计算，直到收敛为止。（2）程序框图如下启动输入原始数据形成节点导纳矩阵分解各节点初始电压的实部和虚部迭代次数K0求PQ节点的,，求PV节点的，KIPKIQKIPKIU置节点号I0雅克比矩阵是否形成，IN求得雅克比矩阵各元素KIJHKIJNIJJKIJLKIJRIJS增大节点号II1把雅克比矩阵单位化求解修正方程，得，KIEKIF求解最大修正量，MAX|KIMAX|KIF是否收敛回带各电压新值，KK1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4算例分析41第一问411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1，10，将变电所1、2、3、4的高低压侧分别设为节点2、3、4、5、6、7、8、9。并且，将节点1设为平衡节点，将节点10设为PV节点，其余节点设为PQ节点。412参数求取设定基准值，所以根据题MVASB10KVUB20482BUSZ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SUPRNKT20XNKT102ZTB（2）计算线路参数LJXRJXR（3）变电所负荷分别为变电所150J30987变电所240J2779LSLS变电所350J30987变电所460J3718将参数整理，见下表（4）计算变压器分接头变比首端号末端号阻抗有名值阻抗标幺值电纳有名值电纳标幺值1285J20100176J00415J0000556J0269114136J321600218J00664J00002224J0107616136J321600218J00664J00002224J0107623149J4033300031J008330045178J538850037J011130046102J241200211J00498J00001668J0080767149J4033300031J00833006868J160800140J00332J00004448J0215389178J5388500037J011130081085J20100176J00415J0000556J02691变压器有5个抽头，电压调节范围为225，对应的分接头开始NUN时设变压器高压侧接主接头,降压变压器5个分接头时的非标准变比以备调压K时选用9021501K32203K860215445K对变电所低压母线为35KV时，非标准变比与10KV时相同。所以得到的电力系统数学模型如下图所示S40J248S50J31S40J248S60J372发电厂一发电厂二1K11K21K31K41102486357985J201136J3216149J40333178J53885149J40333178J53885102J2412136J321668J160885J201J00001112J00001112J00005564J00000834J000044480U231VP200MWU231V42第二问当变电所1,2,3,4负荷分别为40MW，50MW，40MW，60MW时，假设初始的BRANCH，BUS，GENERATOR矩阵如下图得到的结果如下图节点1电压节点2电压节点3电压节点4电压节点5电压节点6电压节点7电压节点8电压节点9电压节点10电压有功功率损耗无功功率损耗100987101109710960097409970974097310140554375由上图分析诸多参数都不符合要求，且网络的无功有功损耗过大。因此对母线电压，发电厂发电功率，变压器变比逐个调节，得到如下关系1，母线电压1的电压升高会导致以下参数的改变29母线的电压会提高，网络总损耗变大。2，发电厂2的发电功率减少会导致以下参数的改变49母线电压会降低，网络总损耗变小。3，变压器变比的减少会导致以下参数的改变相应的母线电压提高，网络总损耗变小。综上述分析，经过调试参数得到较为满足条件且网络损耗较小的情况得到BRANCH，BUS，GENERATOR矩阵如下图结果如下图节点1电节点2电节点3电节点4电节点5电节点6电节点7电节点8电节点9电节点10电有功功率无功功率压压压压压压压压压压损耗损耗1010997102209730989096709890973099810540623543第三问由于要随着负荷变化而使电力系统满足给类要求，所以我们先初步给定各可控参数（由于发电厂1的母线设定为参考节点，所以暂且将电厂1的发电量设为0）发电厂2发电量发电厂1母线电压发电厂2母线电压变压器1变比变压器2变比变压器3变比变压器4变比6010110955093209550932结果如下表节点1电压节点2电压节点3电压节点4电压节点5电压节点6电压节点7电压节点8电压节点9电压节点10电压有功功率损耗无功功率损耗10109971022097309890967098909730998105406235由此表中所给的可控参数，我们得出的各电压参数不符合题目要求，且有无功损耗较高，因此我们还需要调整各可控参数来获得更小的有无功损耗。44第四问经过调试各可控参数我们得到以下结果当可调参数的值为下表时得到的结果如下表所示节点1电压节点2电压节点3电压节点4电压节点5电压节点6电压节点7电压节点8电压节点9电压节点10电压有功功率损耗无功功率损耗四个负荷均增大21010997102309861003099110150991101710138221909四个负荷均减小210109981024098710070992101809921021101349417451,4下降2,3上升2101099810240986100309911016099110210137081823满足题目要求，且有无功损耗较小45第五问设变电所1，2，3，4的负荷分别为40MW，50MW，40MW，60MW，此时若不断开任何一条回线且可控参数为第四问得到的较优解，则运行结果如下节点1电压节点2电压节点3电压节点4电压节点5电压节点6电压节点7电压节点8电压节点9电压节点10电压有功功率损耗无功功率损耗未断开回线1010997102209871005099110150991101910136711838断开4,6回线节点1电压节点2电压节点3电压节点4电压节点5电压节点6电压节点7电压节点8电压节点9电压节点10电压有功功率损耗无功功率损耗断开4,6回线101099810240986100309911016099110210137081823断开1,4回线节点1电压节点2电压节点3电压节点4电压节点5电压节点6电压节点7电压节点8电压节点9电压节点10电压有功功率损耗无功功率损耗断开1,41010997102209460959097409980982100810162483回线断开1,6回线节点1电压节点2电压节点3电压节点4电压节点5电压节点6电压节点7电压节点8电压节点9电压节点10电压有功功率损耗无功功率损耗断开1,6回线101099710220977