【《潮流计算模块开发分析案例》2600字】

潮流计算模块开发分析案例PowerWorld程序是大型电力系统的可视化操作的规划，分析和运行控制计划。它的工程界面，交互性很强。它可以用于专业的大规模工程分析。它具有良好的互动性和欣赏力。它也可以向非专业人士解释能源系统的基本原理和运行过程，并可以有效地计算出一个独立的能源流借用包，可以产生多达100,000次的能源系统是非常实用的。使用powerworld作为比较软件，对自行开发的能量流软件进行了性能分析。1.1模块设计实际电力系统中，由于元件种类繁多和数量大，使得系统异常庞大，数千个节点的系统是很常见的，因此对正常条件下的电力系统进行潮流分析本身相当复杂。这样的大系统还经常受到各种外界干扰，各种故障、随机因素都影响系统的正常运行，从而产生各种特殊的运行问题，更增加了分析计算的复杂性。这些特殊的问题包括：负荷的电压静态特性问题、节点类型的相互转化和多平衡节点的问题、中枢点电压及联络线功率的控制等问题。在本课题中将忽略实际潮流分析中遇到的特殊问题。基于以上原因本课题中设计的软件还不能对实际电力系统进行潮流计算，如果要计算实际电网，需要对实际电网进行一些近似处理。基于以上原因，本文设计的软件只可以完成中小规模简单电网的潮流计算。图3-1软件导入界面1.数据导入模块将在Excel电子表格中整理好的系统数据导入到软件中，它们包括：节点数n，支路数nl，平衡节点isb，要求精度pr；2.初始数据导入界面（如图3-1所示）1）坐标轴：更直观的显示各节点实际的潮流标幺值。2）界面右上部分：牛顿-拉夫逊法、PQ分解法、高斯-塞德尔法、前推回代法选择。运行：运行你所选择的算法3）清除坐标轴：清除坐标轴上次计算的内容4）退出：退出该程序1.2潮流计算模块1.软件操作流程点击右下的“运行”按钮，界面会弹出SelectFiletoOpen对话框，要求用户输入电力网络信息B1、B2，如图3-2所示。图3-2软件数据的输入1.3数据输出模块输入完成后软件开始运行，在坐标轴上会显示各节点的标幺值和相角得变化趋势，如图3-3所示。图3-3节点电压计算结果显示在软件界面形成节点图的同时，在相应文件夹中会形成Excel格式的计算结果。下边介绍一下该功能的相应程序。1.4程序设计流程等方式对应用程序进行初始化，然后根据用户的特定指令进行初始化。该软件的一般过程如图3-4所示。Matlab占用很大空间，安装非常烦人。本文使用Matlab编译器在C++程序中编写Matlab程序。用Matlab编写的程序使用C++中的mcc-mChaoliu汇编进行编译。程序可以使用200m软件mcrinstaller进行编译，因此不需要编写Matlab程序即可完成功率计算软件的打包。图3-4软件总流程图1.5本章小结研究了利用MATLAB设计潮流计算模块的详细过程。在数据导入方面，将系统数据整理为支路信息（支路参数R、X、B和变压器标幺变比）和节点信息（包括发电机有功和无功、负荷有功和无功、节点电压初始值、基准电压、PV节点电压给定值、节点所接的无功补偿。4潮流计算模块应用本章通过潮流计算模块中的三种算法对4个算例和两个实际系统进行潮流计算，验证各种算法的优缺点，方便在实际计算时做出选择。4.1潮流计算模块测试表4-1系统信息电压计算的比较如图4.1-4.4.1所示。IEEE14结系统软件计算：高斯绳法迭代次数46次，时间0.171874s，牛顿-拉夫逊法迭代次数2次，时间0.025632s，快速分解法迭代次数15次，时间0.15521s。图4-1IEEE14电压幅值结果对比由于该网络的R/X值非常大，因此高速分解方法的计算会产生较大的误差。牛顿法和高斯法的结果基本相同且有效。牛顿法在相同的工作条件下重复次数更少，计算速度更快。发电机的输入为821.07MW，输入为281.58Mvar。负载消耗的功劳为808.75MW，无功功率259.01Mvar，系统损耗有功功率12.32MW，无功功率24.57Mvar和系统效率98.5％。IEEE30节点系统经过软件计算：Gauss-Seidel方法的迭代次数为5，耗时0.10874秒Newton-Raphson方法的迭代次数为3，耗时0.046865秒快速分解方法的迭代次数为7，耗时0.15521秒图4-2IEEE30电压幅值结果对比通过计算，该系统节点电压偏低，计算结果稍有偏差，建议在系统中增加相应的补偿设备。发电机输入有功率为1021.07MW,输入无功为375.58Mvar，负载消耗有功为998.75MW，无功为359.01Mvar，系统损耗有功为22.32MW，无功为16.57Mvar，系统效率为97.8%。1.IEEE57节点系统经过软件计算：高斯-赛德尔法迭代次数16，用时2.03105秒牛顿-拉夫逊法迭代次数3，用时0.265625快速分解法迭代次数6，用时0.03125秒。图4-3IEEE57电压幅值结果对比该图表明这三种算法在计算57节点网络时结果基本一致，但31~33节点电压偏低，46和51节点电压偏高，建议适当增减补偿设备，。发电机输入有功率为1531.02MW，输入无功为385.58Mvar，负载消耗有功为1498.75MW，无功为369.02Mvar，系统损耗有功为32.32MW，无功为18.56Mvar，系统效率为97.5%。4.IEEE118节点系统经过软件计算：高斯-赛德尔法不收敛，牛顿-拉夫逊法迭代次数3，用时2.109373秒快速分解法迭代次数7，用时0.20325秒。图4-4IEEE118电压幅值对比结果在网络较大时，高斯-赛德尔法会出现不收敛的情况，而其他两种方法都能计算潮流。发电机输入有功率为1731.05MW，输入无功为512.58Mvar，负载消耗有功为1676.75MW，无功为479.02Mvar，系统损耗有功为54.32MW，无功为31.56Mvar，系统效率为96.9%。4.2实际系统潮流计算本节开发的功率计算模块与powerWorld软件计算相同的两个电网，当模块计算电流时，将所有PQ节点的电压设置为1.0+j0.0，所有光伏节点和平衡节点的初始电压值均为0.0spv+J（VSP为电压整定值，收敛容限为0.00001），对河南省37节点电网和70节点电网进行了比较。表4-2电力网络信息1.利用软件中的三种算法计算37节点实例，与PowerWorld中牛顿-拉夫逊法的计算结果对比，结果如图4-5所示:图4-5系统节点电压对比结果（37节点）利用软件中的所有算法和PowerWorld计算70节点的实例，与powerworld中牛顿-拉夫逊法的计算结果对比，结果如图4-6所示：图4-6系统节点电压对比结果（70节点）1.结果分析(1)通过运用三种方法对以上两个实例进行潮流计算的计算结果可以看出，对于能够正常收敛的系统，使用本软件的任何方法，计算结果与PowerWorld基本一致。(2)几种算法中，快速分解法收敛性最好，对支路电阻R小于支路X的高压电力系统和支路电阻R大于支路X的病态系统都可以很好收敛。4.3本章小结如果系统节点数较少，则软件中几种算法的计算速度大致相同，差异不大。但是，如果节点数很大，或者初始电压值不太理想，则高斯-塞德尔方法将不会收敛。与该现象相比，牛顿法显得有些慢，而快速分解法则显得很快。在高斯-赛德尔法和牛顿法的迭代过程中，每次迭代都需要重新计算雅可比矩阵，这大大增加了计算时间。尽管快速分解方法