电力系统潮流计算课程设计报告

1、冻M电力*学课程设计报告学生：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:指导教师:初壮 职称： 副教授翠萍 职称:副教授2014年01月10日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

2、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

3、方式调整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: n型等值电路：TI-3数值方法与计算流程利用牛顿拉夫逊法进行求解，用 MATLAB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。牛顿一拉夫逊法1、牛顿一拉夫逊法概要首先对一般的牛顿一拉夫逊法作一简单的说明。已知一个变量X函数为:f(X) 0(0)到此方程时，由适当的近似值 X 出发，根据:(n 1)X X(n)f (x (n) 皆(n论)(n)反复进行计算，当X

4、满足适当的收敛条件就是上面方程的根。这样的方 法就是所谓的牛顿一拉夫逊法。(n) 这一方法还可以做下面的解释，设第n次迭代得到的解语真值之差，即X则:的误差为时，f(X(n)把 f (X (n)f(X(n)(n)在X附近对用泰勒级数展开2f(X(n) f(x(n)药 f(x(n)(n)(n)上式省略去2以后部分f(X(n) f (X(n)0(n)X的误差可以近似由上式计算出来f(X(n) f (X(n)(n)比较两式，可以看出牛顿一拉夫逊法的休整量和 X 的误差的一次项相等。用同样的方法考虑，给出1n个变量的n个方程：f1(X1,X2,Xn)0f2(X1,X2,Xn)0fn(X1,X2,Xn)

5、0对其近似解X1得修正量X1可以通过解下边的方程来确定:1F1f1f1f1(X1,X2,Xn)X1X2XnX1f2(X1,X2,Xn)f2f2f2X2%X2XnffnfnXnfn(X1,X2,Xn)1 nnn%X2Xn式中等号右边的矩阵都是对于X1,X2, ,Xn的值。这一矩阵称为雅可比Xn(JACOB)矩阵。按上述得到的修正向量 Xi, X2, Xn后，得到如下关系Xn Xn Xn这比Xi,X2, ,Xn更接近真实值。这一步在收敛到希望的值以前重复进行， 一般要反复计算满足max Xin 1 Xin1,X2n1 X?n I , X.n 1 X.n 1为预先规定的小正数，Xnn 1是第n次迭代

6、Xn的近似值。2、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e(0), f(0)； 将以上电压初始值代入公式，求修正方程的常数项向量 P(0), Q(0),( V2)(0)； 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 e(0), f(0)； 修正各节点电压ee(0) e(0)，ff(0) f(0)； 将e，f在带入方程式，求出 P，Q,(V2)； 检验是否收敛，即max R(k), Qi(k)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。

7、(2) 程序框图如下：求解修正方程，得ei(k),fi回带各电压新值，K=K+1求解最大修正量|e.(k) |ma |f.(k) |ma叼|max >|1.|max4算例分析4.1第一问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。参数求取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设定基准值Sb 100MVA，U b 220KV，所以ZbSb2Ub484根据题目原始资料，计算发电厂、变压器及

8、线路的参数。 （1）运用下列公式计算变压器参数：PkU NRt21000SnX Uk%U-Xt 100SnZt Rt XtZt ZZb（2）计算线路参数Z R jX(r jx)L（3）变电所负荷分别为：变电所 1鼻=50+j30.987变电所 2SL=40+j27.79变电所 3Sl =50+j30.987变电所 4SL=60+j37.18将参数整理，见下表：128.5+j20.10.0176+j0.0415j0.000556j0.269114 :13.6+j32.16:0.0218+j0.0664j0.0002224j0.10761613.6+j32.160.0218+j0.0664j0.0

9、002224j0.1076231.49+j40.3330.0031+j0.083300451.78+j53.885:0.+j0.1113004610.2+j24.12P 0.0211+j0.0498j0.0001668j0.0807671.49+j40.3330.0031+j0.083300686.8+j16.080.0140+j0.0332j0.0004448j0.2153891.78+j53.885P 0.0037+j0.1113008108.5+j20.10.0176+j0.0415j0.000556j0.2691(4)计算变压器分接头变比变压器有5个抽头，电压调节围为Un 2*2.5%

10、, Un对应的分接头开始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k*以备调压时选用220 (15%) 1011220220(12.5%) 1011220220100.90911220220(12.5%) 1011220220(15%) 10112200.9550.9320.8860.864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：8QMY4.2第二问当变电所1,2,3,4 负荷分别为：40MW，50MW，40MW，60MV时, 假设初始的branch , bus, generator矩阵如下图：54fbusthusx

11、sbrat ek=r120.01760.04150,26910140, 02180,0064D. 10760160*0218OJ06640. 10760230. 00310.08330 00450,0370. 11130 00460.02110. 04980.08070070. 00310. 08330 0CG30.0140.03320.21530890.00370.11130 0C8100. 017S0.04150.26010rat eB rat eC ratioSSfe braricii data:anglest at us angmin angmax0000i-360360；0000i-

12、360360;000a1-36060：00.9550i-360360；00.9E6ai-360360;000a1-360360：00. S550i-3603S0;0000i-360360;00.955a1-360360：000ai-3603S0;掘盜 bus data% bwPdQdGs兔a问VmVawipe, bus-130000I1022 1U 121u00011u242 11_ 1LI. 9；31102b0011011 1L I1. 9：410000110242 11.1il. 9；51505100110羽511,1 O.S;51U000110242 11.10. 9；111025001

13、101 1L 10. 9：81000n110242 11.1a. 9：g1003T001103呂511. 1 c.s：1020000110242 1L 1(J. 9：:a busQrm QnuistatusFizPci Fc2 Qctiiia Qc:L12ix Qc2iun 4c2nai raiip_agcrap_Q innfLiL 锁mpr.=:I C3(n -301i37J 36。 10 0? 00 C 0o a；1(亦;300 -30：1ion:LO :D 0J 0o J.得到的结果如下图:节点节点节点节点节点节点节点节点节点节点有功无功1电2电3电4电5电6电7电8电9电10电功率功率

14、压压压压压压压压压压损耗损耗1.00.9871.0110.9710.9600.9740.9970.9740.9731.014.43.75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：得至U branch

15、，bus， generator 矩阵如下图% branch data%fbuzthusr签b rateArst eB rat eCraiioanglest at us arigmin anjitaj;mpc.branch :=120. 017SO. 0415Q.2691000 001-3SC360;140.02100,0064O. 107600D 001-S0360;100.02180. 06640. 107C000 001-36C3fi0；230.00310,03330 0000. 96501-360360；450.037O. 1113O 0000. 93201-360北D.460.0211

16、CL 040 S0,0807000 001-300360;670* 00310. 0833O 0000. 95501-360360：5S0,0140.03320.2153000 001-3S03fi0；8g0.00370, 11130 0000. 93201-360360：8100.01760.04150.2691000 001-300360;；infnrArnr tv nr at赠busdal aareai術7ataseKT zoneVmin%bus.it/pePdQdGsBsmpe. hus1|300001I024 2 1L I0.9：210000110242 11.1o.g；314025

17、0011011 11. 10.9：41O0001I242 111o.e：51503】001I038. E11.1 cl g；51O001I242 1L 10.9;T140250011011 11. 10.9;51000011242 11. 10.9;?160370011038. 511.1 0. 9;1020000I10242 1L I0.9;:螂 EEneiator data虽 Ijcjs I; 陳 虹这 iuri V；statesMir- Pel Jc2 Qclniu 氐畑 Qcte 址肚型 r玛那g工钵Q _30 中P.q sffmpEsi LOl 100 m XOO D0 0 0 0

18、0:I 50 J JIJ -3001 no . 20D L：结果如下图:节点节点节点节点节点节点节点节点节点节点有功无功1电2电3电4电5电6电7电8电9电10电功率功率压压压压压压压压压压损耗损耗1.010.9971.0.9730.9890.9670.9890.9730.9981.05.40623.54.3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）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

19、比变压器3变比变压器4变比601.0110.9550.9320.9550.932结果如下表：节点节点节点 节点节点节点节点 节点节点节点 有功无功1电2电3电 4电5电6电7电 8电9电10电功率功率压压压压压压压压压压损耗损耗1.010.9971.0.9730.9890.9670.9890.9730.9981.05.40623.5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4.4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：%jfbusthusrxbrateArat eBmpc* branch=120T 01700.04150.2691000140+

20、0218H 06S4OH 075000100. 0i21S0.06640. 1075000£30. 00310.03330 00004&0, 0U70. 11130 000450. 02110. 049&0. 0807000S?0. 00310.03330 0000E80. 0140. 03320.2153000390+ 0037CL 11130 0000S100. 01700.04150.2691000滋骼 h 直 atich dat a；rat eCr at £oanle status angniriL angmax1.11-36035C;c01-360

21、360;Ij01-360360;9函01-3609320I-360300；001-3603fi0;95501-360360：001-360350；93201'3603S0;C01-3603SC：鹑 generator dataQr.ax 4nui Tf號Fstatus PisPful?dPc2MilinQuins4c2riin Bhas 匚聊-彗匚口:axpJO ranf_n ap:呱t.geri - 1:0300 -300 LUI100 I37D 350 D 0 0:0o :0 00;Q 60J.300 -300L01100 120Q 10 D (0 (JQ0 D0 0】；得到的结果

22、如下表所示:节节节节节节节节节点1点2点3点4点5点6点7点8点9节点有功无功电电电电电电电电电10电功率功率压压压压压压压压压压损耗损耗四个负1.010.9971.0.9861.0030.9911.0150.9911.0171.013.82219.09荷均增大2%四个负荷均减小2%1.010.99810.9871.0070.9921.0180.9921.1.013.49417.451,4下降2,31.010.99810.9861.0030.9911.0160.9911.021.013.70818.23上升2%满足题目要求，且有无功损耗较小4.5第五问设变电所1，2，3，4的负荷分别为40MWV 50MWV 4OM0 60MWV此时若不断开任何一条回线且可控