9节点电力网络潮流计算

辽宁工程技术大学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李洪珠葛群刘健辰院（系、部）电气与控制工程学院专业班级电气12—大班学号1206**夫**夫姓名夫**夫*夫日期2015年6月21日电气工程系课程设计标准评分模板课程设计成绩评定表学期2014/2015第2学期姓名专业班级课程名称电力系统分析设计题目9节点电力网络潮流计算成绩评分项目合格评定不合格评定设计表现1、独立工作能力独立完成设计不能独立完成设计2.上交设计时间按时迟交设计说明书3。设计内容设计思路清晰，结构方案良好，设计参数选择正确，条理清楚，内容完整，结果正确设计思路不清晰，结构方案不合理，关键设计参数选择有错误，调理清楚，内容不完整，有明显错误

4。设计书写、字体、排版规范、整洁、有条理，排版很好不规范、不整洁、无条理，排版有问题很大5。封面、目录、参考文献完整不完整图纸6、绘图效果满足要求很差7。布局合理布局混乱8、绘图工程标准符合标准不符合标准答辩9。回答问题回答基本正确或正确回答不正确总评定评定说明：不合格标准设计说明书不合格否决制，即3、4两项达不到要求，不予合格；9项评分标准中，有6项达不到要求，不予合格。合格标准除设计说明书得3、4、5项必须满足要求外，其余6项，至少有4项满足要求，给予合格。请在评定栏里打“"”评定，若全部满足要求，不必分项评定，只需在总评定中打“"”即可，最后给出最终成绩，并签字。最终成绩： 评定教师签字：电力系统分析课程设计任务书发电39节点系统单线图如下:基本数据如下:表1母线数据发电39节点系统单线图如下:基本数据如下:表1母线数据发电2GEN3-230S1HB-须STNA-230发知GEN1；30母线名基准电压区域号电压上限电压下限发电116、5000218o150014o8500发电218.000119o80016、2000发电313、8000115.180012、4200GEN1-230230、00020o00000o0000GEN2-230230.00010、00000、0000GEN3-230230、00010o00000、0000STNA-230230o00020、00000.0000STNB—230230、00020o00000o0000STNC-230230o00010、00000、0000表2交流线数据数据组I侧母线J侧母线编号所属区域单位正序电阻正序电抗正序充电电纳得1/2常规GEN1—230STNA—2301I侧标么0、0100000.0850000、088000常规STNA—230GEN2—2302I侧标么0.0320000.1610000、153000常规GEN2—230STNC—2303I侧标么0、0085000、0720000、074500常规STNC—230GEN3-2304I侧标么0、0119000、1008000o104500常规GEN3-230STNB-2305I侧标么0、0390000、1700000o179000常规STNB-230GEN1-2306I侧标么0o0170000o0920000.079000表3两绕组变压器数据数据组I侧线母线J侧母线编号连接方式单位正序电阻正序电抗常规发电1GEN1—2307三角形/星形接地标么0、0000、05760常规发电2GEN2-2308三角形/星形接地标么0o0000.06250常规发电3GEN3-2309三角形/星形接地标么0.0000、05860。两绕组变压器数据(续表)激磁电导激磁电纳变比I侧主抽头电压J侧主抽头电压J侧抽头级差J侧抽头位置J侧最大抽头电压J侧最小抽头电压0.0000.00016、5230、01o25253.00207o000、0000o00018o0230o02.5241o50218、500o0000o00013o8230o02.5241o50218o50表4发电机数据数据组母线名母线类型单位额定容量(MVA)额定功率(MW)有功发电无功发电母线电压幅值母线电压相角常规发电1V0标么100o0222、750、0000、001o04000、00常规发电2PV标么100、0172o81o6301o001.02500、00常规发电3PV标么100o0115.20o8501o001.02500.00

负荷数据数据组母线名编号母线类型单位有功负荷无功负荷常规STNA-230300PQ标么1.1500.550常规STNB-230301PQ标么0.9500。250常规STNC-230302PQ标么1。0500。400表5区域数据区域名区域号区域一11区域-22设计要求：利用PSASP电力系统分析综合程序建立单线图程序，完成潮流分析计算，给出设计结果。设计说明书内容：1、 任务书2、 PSASP软件简介及牛顿拉夫逊潮流计算简介3、 给出单线图及元件数据（从程序中导出）4、 给出潮流计算结果5、 结论电气12-6班数据序号姓名GEN2与STNC母线之间线路GEN3与STNC母线之间线路GEN2与STNA母线之间线路GEN3与STNB母线之间线路GEN1与STNA母线之间线路GEN1与STNB母线之间线路1陈世游双回线路2邢梦平双回线路3李现凯双回线路4于坤鹏双回线路双回线路5金坤双回线路双回线路6万志国双回线路7杨乐双回线路8郑笳笳双回线路9李钦崇双回线路双回线路10曹倩蕾双回线路双回线路11刘金杯双回线路双回线路12李令双回线路双回线路13高双双双回线路14刘旭阳双回线路15张亚朋双回线路双回线路16张军双回线路双回线路17王小芳双回线路双回线路18桂学祥双回线路双回线路19王新欢双回线路双回线路20李浩文双回线路双回线路说明：1。双回线路参数完全相同，具体参数见交流数据表;表中空白表示母线之间为单回线路；2、对于电气12-6得学生，发电厂3得升压变压器为两台并联,并联运行得变压器参数相同，其她变压器为单台运行、目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"设计目得 1PSASP软件简介2、1PSASP软件概述 1\o"CurrentDocument"2、2开发历史 -2\o"CurrentDocument"2、 3应用功能 3\o"CurrentDocument"2。4主要特点 3潮流计算\o"CurrentDocument"3。 1牛顿一拉夫逊法简介 4\o"CurrentDocument"3。 2牛顿一拉夫逊法潮流计算方法步骤 5\o"CurrentDocument"3.2、1雅可比矩阵 5\o"CurrentDocument"3.2。2牛顿一拉夫逊法计算潮流程序框图 5系统单线图及元件数据\o"CurrentDocument"4。 1单线图 7\o"CurrentDocument"4、2系统元件数据 7五•.潮流计算结果\o"CurrentDocument"5.1潮流计算后得单线图 105。 2潮流计算结果输出表格整理 11六、结论 15七。参考文献 1 5一.设计目得潮流计算就是电力网络设计及运行中最基本得计算,对电力网络得各种设计方案及各种运行方式进行潮流计算，可以得到各种电网各节点得电压，并求得网络得潮流及网络中各元件得电力损耗,进而求得电能损耗。在数学上就是多元非线性方程组得求解问题,求解得方法有很多种。牛顿一拉夫逊法就是数学上解非线性方程式得有效方法，有较好得收敛性。将牛顿法用于潮流计算就是以导纳矩阵为基础得，由于利用了导纳矩阵得对称性、稀疏性及节点编号顺序优化等技巧，使牛顿法在收敛性、占用内存、计算速度等方面都达到了一定得要求、潮流计算就是电力系统分析中得一种最基本得计算,她得任务就是对给定运行条件确定系统运行状态，如各母线上得电压(幅值及相角)、网络中得功率分布及功率损耗等。潮流计算得结果就是电力系统稳定计算与故障分析得基础。具体表现在以下方面：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，满足规划水平得大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压得要求。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，加快基建进度得建议。(3)正常检修及特殊运行方式下得潮流计算，用于日运行方式得编制，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得影响分析及作出预想得运行方式调整方案。在电力系统运行方式与规划方案得研究中，都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案得可行性、可靠性与经济性。同时为了实时监控电力系统得运行状态，也需要进行大量而快速得潮流计算。因此，潮流计算就是电力系统中应用最广泛、最基本与最重要得一种电气运算。在系统规划设计与安排系统得运行方式时,采用离线潮流计算;在电力系统运行状态得实时监控中，则采用在线潮流计算。二.PSASP软件简介2。1PSASP软件概述电力系统分析综合程序(PowerSystemAnalysisSoftwarePackage)简称PSASP。就是一套功能强大、使用方便得电力系统分析程序，它具有我国自主知识产权，就是资源共享，使用方便,高度集成与开放得拥有长久历史得大型软件包、PSASP就是电力系统规划设计人员确定经济合理、技术可行得规划设计方案得重要工具;就是运行调度人员确定系统运行方式、分析系统事故、寻求反事故措施得有效手段就是科研人员研究新设备、新元件投入系统等新问题得得力助手;就是高等院校用于教学与研究得软件设施。基于电网基础数据库、固定模型库以及用户自定义模型库得支持,PSASP可进行电力系统（输电、供电与配电系统）得各种计算分析。其中包括:稳态分析得潮流计算、网损分析、最优潮流与无功优化、静态安全分析、谐波分析、静态等值等;故障分析得短路计算、复杂故障计算以及继电保护整定计算等;机电暂态分析得暂态稳定计算、直接法暂态稳定计算、电压稳定计算、小干扰稳定计算、动态等值、马达起动、控制系统参数优化与协调以及电磁—机电暂态分析得次同步谐振计算等。PSASP得计算功能还在不断发展、完善与扩充、它有着友好、方便得人机界面如基于图形得数据输入与图上操作,自定义模型图以及图形、曲线、报表等各种形式输出、并且与Excel、AutoCAD、Mat1ab等通用得软件分析工具有着方便得接口,可充分利用这些软件得资源。2、2开发历史PSASP得开发始于1973年，当时就是在国产DJS-17。机（即早期得一种晶体管计算机）上用机器指令编写而成得、它不仅速度快、存储量占用小，可以满足实际电力系统得计算与分析需要，而且PSASP在国内率先采用稀疏矩阵技术编写了牛顿法潮流计算程序、复杂故障暂态稳定计算程序、网络化简程序等，使程序计算规模从原来得46个节点扩展至200个节点。当时得计算机硬件水平很低，存储量小（21kB）,计算速度慢（1万次/秒）,使程序开发受到很大限制、但就是对计算方法与编程技巧等方面要求很高:收敛性好、计算速度快、存储量占用小等，能满足实际电力系统得计算与分析需要。在这样得条件下,PSASP在国内率先采用稀疏矩阵技术编写了牛顿法潮流计算程序、复杂故障暂态稳定计算程序、网络化简程序等，使程序计算规模从原来得46个节点扩展至200个节点。多年来,PSASP一方面不断增加与扩展其功能以适应飞速发展得电力系统计算分析得需要;另一方面不断跟踪计算机新技术,使其更加友好与方便。在计算分析功能方面，如今得PSASP包含了电力系统得潮流、暂态稳定、小干扰稳定等十几种计算程序，涉及了稳态、暂态、线性、非线性、优化等各种分析手段、在计算机硬件与软件环境方面,PSASP经历了以下几个阶段：1973-1980出现早期得机器指令版;1980-1986产生大中型机FORTRAN语言版;1986-1995使用得微机DOS版；1995至今使用得微机Windows版。全国各省市、香港地区电力规划设计、生产调度运行、科研教育等超过400家用户，应用于多项大型电力系统工程计算分析，应用于多所大学作为科研与教学得有力工具。1985年荣获首届国家科技进步一等奖。2、3应用功能PSASP得结构就是基于公用数据与模型得三层体系结构、第一层:公用数据与摸型得得资源库；第二层:基于资源库得应用程序包;第三层:计算结果库与分析工具。文本与图形两种录入编辑方式得电网基础数据库。就是支持PSASP各种计算得公用数据，包含发电机、变压器、交流线、负荷、直流线、静止无功补偿器等电网基本元件。有文本与图形两种数据录入编辑方式，可提供各种分析计算得基本数据支持、可按地区、年度、运行方式从中抽取计算得基本数据、直观方便、功能强大得用户自定义模型方法、PSASP功能强大得用户自定义(UD)建模方法，提供了自行建模来研究电力系统新设备、新装置得得力工具。近年来国内多所大学与科研单位应用PSASP得UD功能做了大量得研究工作。所谓用户自定义建模方法就是在无须了解程序内部结构与编程设计得条件下,用户可按自己计算分析得需要，用工程技术人员熟悉得概念与容易掌握得方法，设计各种模型，使其在原则上可以灵活模拟任何系统元件、自动装置与控制功能、为扩充PSASP得功能，向用户开放提供非常有力得工具、可自由建立任何元件得模型(电源、负荷、各种控制保护装置、FACTS元件等)。作为各种计算得模型库，直观方便得文本与图形两种模型编辑方式、调用简单，计算快速。基于公用资源得交直流电力系统分析程序包,有以下应用功能:潮流计算，暂态稳定，短路电流，网损分析,电压稳定,静态安全分析，静态与动态等值，直接法暂态稳定,小干扰稳定，最优潮流与无功优化，参数优化协调，继电保护整定与仿真、2。4主要特点PSASP就是交直流混合电力系统;拥有固定模型库与用户自定义模型库支持;它不仅提供用户程序接口，实现与用户程序联合运行还具有文本与图形两种运行模式及多种形式得结果输出与开放友好得用户程序接口环境。PSASP提供用户程序接口(UPI)环境，使PSASP模块与用户程序模块联合运行，共同完成某一计算任务;UPI为用户提供了更加自由,更加开放得环境，即通过编程(语言工具不限，如FORTRAN,C++等);我们可以在其中利用PSASP得资源与实现PSASP得功能扩充;利用Windows操作系统提供得动态连接库(DLL)支持，可以使UPI方式与PSASP内部得固定模型方式，在计算精度与时间上达到同样得效果。近年来,不少单位应用UPI做了很多富有成效得科研工作。三.牛顿一拉夫逊潮流计算3、1牛顿-拉夫逊法简介牛顿一拉夫逊法(Newton-Raphson法)就是求解非线性代数方程有效得迭代计算方法。在牛顿一拉夫逊法得每一次迭代过程中，非线性问题通过线性化逐步近似、设有非线性函数设解得初值为，它与真解得误差为，则可得：泰勒展开：若接近真解,足够小，则(1)将初值代入上式,求得:，可分析出更接近于真解。将作为新得初值带入式(1)，再求出新得修正量。如果两次迭代解得差值小于某一给定得允许误差值，或者说(k为迭代次数)，则可认为为求得解。很容易将单变量问题推广到具有n个位置变量X得n阶非线性联立代数方程组F(X),这时,可有：式中门为函数向量F(X)对变量X得一阶偏导数得雅可比矩阵，就是n阶方阵，其中元素，从而求得每次迭代得修正量3.2牛顿一拉夫逊法潮流计算方法步骤3.2。1雅可比矩阵牛顿一拉夫逊法潮流计算方法有以及坐标形式表示节点电压与以直角坐标形式表示节点电压两种。其中求取雅可比矩阵就是潮流计算得一项重要工作，电力系统潮流计算得雅可比矩阵具有以下性质：雅可比矩阵为一非奇异方阵；矩阵元素与节点电压有关，故每次迭代时需要重新计算；与导纳矩阵具有相似得结构，也就是高度稀疏得矩阵;

具有结构对称性，但数值不对称。3。2、2牛顿一拉夫逊法计算潮流程序框图下图为节点电压以直角坐标表示得牛顿一拉夫逊法计算潮流程序框图。图中为直接给定得最大迭代次数，当实际迭代次数K>时,即认为计算不收敛。否 K>?］就是不收敛停机

四.系统单线图及元件数据4、1单线图STHC-230甘■此o-%叶宜0.012+j0.1010.039+jO.170srra-z300.010+j0.085fGE3I1-23O230.0o.OOVj&_.OT2STHC-230甘■此o-%叶宜0.012+j0.1010.039+jO.170srra-z300.010+j0.085fGE3I1-23O230.0o.OOVj&_.OT20.0094j0.072发电L16.S发电3FiqR0.35+jl.00j230.0JO.O5SSTNA-230230.04。2系统元件数据区域数据报表汇总数据报表系统基准容量100MVA区域数目2分区数目2厂站数目3母线数目9交流线数目8两绕组变压器数目4节点数目9发电机数目3负荷数目3数据有效标记区域号区域名11区域-122区域一2分区数据报表所属区域编号分区编号分区名称

11区域-122区域-2厂站数据报表厂站名厂站类型分区号发电厂1火电厂2发电厂2火电厂1发电厂3火电厂1母线数据报表母线名所属分区厂站名基准电压电压上限电压下限发电12发电厂116.518、1514、85发电21发电厂21819。816。2发电31发电厂313。815。1812。42GEN1-2302发电厂123000GEN2-2301发电厂223000GEN3—2301发电厂323000STNA-2302发电厂123000STNB—232发电厂1230000STNC-21发电厂22300030两绕组变压器数据报表交流线数据报表数据组线路名称I侧母线J侧母线编号所属区域单位正序电阻正序电抗正序充电电纳得1/2常规AC_1GEN1-230STNA-2301I侧标么0。010。0850。088常规AC-2STNA—230GEN2—2302I侧标么0、0320。1610、153常规AC._3GSTNC-2303I侧标么0。00850。0720、0745EN2—230常规AC_4STNC-230GEN3-2304I侧标么0。01190。10080、1045常规AC_5GEN3-230STNB-2305I侧标么0。0390、170、179常规AC_6STNB—230GEN1-2306I侧标么0。0170.0920、079常规AC—_31GEN2-230STNC-23031I侧标么0、00850.0720。0745常规AC_61STNB-230GEN1-23061I侧标么0.0170、0920.079

数据组变压器名称I侧线母线J侧母线编号连接方式I侧J侧单位正序电阻正序电抗常规T2w1发电1GEN1-2307DYG标么00.0576常规T2w_2发电2GEN2-2308DYG标么00、06250常规T2w_3发电3GEN3-2309DYG标么00.05860常规T2w_31发电3GEN3—23091DYG标么00、05860两绕组变压器数据报表（续表）激磁 激磁变比I侧主抽头J侧主J侧抽J侧主抽头J侧最高J侧最低抽电导 电纳电压抽头电压头级差档位抽头档位头档位0 016。52301.2591170 0182302。53150 013.82302。53150 013、82302.5315节点数据报表母线名节点名 物理母线标记厂站名基准电压节点类型发电1发电11发电厂116.50发电2发电21发电厂2180发电3发电31发电厂313。80GEN1-230GEN1-2301发电厂12300GEN2-230GEN2-2301发电厂22300GEN3—230GEN3-2301发电厂32300STNA-230STNA-2301发电厂12300STNB—230STNB-2301发电厂12300STNC—230STNC-2301发电厂22300发电机数据报表 发电机 数据组J母线名名称母线类

型单位负荷 发电机 数据组J母线名名称母线类

型单位负荷容据报表"常数据组｝en_1负发电名称V0母线名常规Gen_2 发电2 PV 标么常规 Load_1 STNA-230常规Gen_3 发电3_ PV 标么-常规 Load_2 STNB-230母线类_编号0 222、单位型100 172、8300 PQ 标么100 115。2TOT PQ 标么有功发无功发母线电母线电电电压幅值压相角0有功负荷1、无功负荷1.63 1 1.025 01、15 0.550。85 1 1。025 00。95 025常规 Load3 S常规 Load3 STNC-230302PQ标么1。050。4五.潮流计算结果0.1U+U.233TNB一心LISTNA-2301.15+J0.550.49+jO.05GENULi5。1五.潮流计算结果0.1U+U.233TNB一心LISTNA-2301.15+J0.550.49+jO.05GENULi5。1潮流计算后得单线图0.66+J0.331.05+^0.40C0.75-iLi.22\fLi.y5+jU.25ijili.ll+iLl.08潮流计算摘要信息报表PSASP(LoadFlow)EPRI,China作业名：LQC作业_1计算日期:2015/06/20时间：10:13:05作业名：LQC作业_1作业描述：计算方法：Newton(PowerEquation)(牛顿法(功率式))基准容量：100。0000允许误差：0。000100本系统 上限母线：95000发电机：31500负荷：33000交流线：8600直流线：020两绕组变压器：46000三绕组变压器：02000UD模型调用次数：0200UP调用个数： 0 10潮流计算摘要信息报表PSASP(LoadFlow)EPRI,China作业名：LQC作业_1计算日期:2015/06/20时间：10:13:05作业名：LQC作业_1作业描述：计算方法：Newton(PowerEquation)(牛顿法(功率式))基准容量：100、0000允许误差：0.000100本系统上限母线：95000发电机：31500负荷：33000交流线：86000直流线：020两绕组变压器：46000三绕组变压器：02000UD模型调用次数：0200UP调用个数：010结果综述报表作业名:LQC作业_1计算日期：2015/06/20时间：10：13：05单位:p°u.厂站总有功发电总无功发电coseg总有功负荷总无功负荷cos01总有功损耗总无功损耗厂站10。713-0。1160。9872。1 0、8 0、9340、017 0.028厂站2L630.88-0.873 1、050.4 0、9340.007 0。203厂站30、850、52一1。375° 0 0 0 0。019 0、0736物理母线作业名：LQC作业_1计算日期:2015/06/20时间:10:13:05单位:p°u.区域分区 厂站区域一1区域一1 厂站2母线名称电压幅值 电压相角GEN2-2301、08277 0、8587STNC-2301、11155 一0.9769发电21。025 6.1254区域分区 厂站

区域一区域一1区域-1厂站3母线名称电压幅值电压相角GEN3-2301.064573.9097发电31.0255.2175区域分区厂站区域-2区域-2厂站1母线名称电压幅值电压相角GEN1-2301.04717—2.1609STNA-2301、03145—4.3107STNB—2301.04624—2。6964发电11。040发电机作业名：LQC作业_1计算日期：2015/06/20时间：10:13:05单位:p、u.区域分区厂站区域-1区域一1厂站2发电机名称母线名类型有功发电无功发电功率因数Gen_2发电2PV1、63-0、87250。88164区域分区厂站区域一1区域一1厂站3发电机名称母线名类型有功发电无功发电功率因数Gen_3发电3PV0。85—1。37470。52591区域分区厂站区域一2区域-2厂站1发电机名称母线名类型有功发电无功发电功率因数Gen1发电1V00.7129—0.1160、98702负荷结果报表作业名：LQC作业_1计算日期:2015/06/20时间：10:13:05单位:p、u、区域区域一1分区区域一1厂站厂站2负荷名称母线名类型有功负荷无功负荷功率因数Load_3区域区域-2STNC-2 八30 PQ分区 厂站区域一2 厂站11.050.40.93449负荷名称母线名类型有功负荷无功负荷功率因数Load_1STNA--23PQ1、150。550.90213

交流线结果报表作业名:LQC作业_1计算日期:2015/06/20时间：10:13:05单位：p、u。区域分区区域一1区域-1交流线名称I侧母线J侧母线I侧电压I侧有功I侧无功J侧电压J侧有功J侧无功GEN2-2STNC—21、08270。475-0。4AC30。4787—0、56811。1115530307317STNC-2GEN3-21、111—1.23—0