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毕业设计论文电力系统潮流计算

摘要

电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种重要的分析计算，它根据给定的运行条件及系统接线情况确定整个电力系统各部分的运行状态。在电力系统规划设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用潮流计算来定量地分析比较供电方案或运行方式的合理性，可靠性和经济性。MATLAB使用方便，有着其他高级语言无法比拟的强大的矩阵处理功能。这样使MATLAB成为电力系统潮流计算的首选计算机语言。

牛顿-拉夫逊法师电力系统潮流计算的常用算法之一，它收敛性好，迭代次数少。介绍了电力系统潮流计算机辅分析的基本知识及潮流计算牛顿-拉普逊法，最后介绍了利用matlab GUI 制作潮流计算软件的过程。

关键词：电力系统潮流计算；牛顿-拉普逊法；matlab GUI

Abstract

Power Flow Calculation of Power System is an important analysis and calculation of power system steady-state operation, which according to the given operating conditions and system wiring to determine the various parts of the power system running state. In the study of power system design and the current operation mode are required Power Flow Calculation to quantitatively analyzed and compared to the program or run mode power supply reasonable, reliability and economy or not. MATLAB is easy to use, the powerful matrix processing is the other high-level language can not be compared with. This allows MATLAB to become the preferred computer language of power flow calculation.

Newton Raphson power flow calculation is one of the most commonly used algorithms, which has good convergence and fewer iterations .This article describes the power flow computer assisted analysis of the basic knowledge and power flow Newton - Raphson method, Finally it describe how to use matlab GUI to make the power flow calculation software.

Keywords: power flow calculation; Newton - Raphson method; matlab GUI

第1章绪论 (1)

1.1课题背景 (1)

1.2选题意义 (1)

1.3潮流计算及其现状及其发展趋势 (1)

1.4本毕业设计主要工作 (2)

第2章电力系统潮流计算基本原理 (4)

2.1电力网络的数学模型 (4)

2.1.1电力网络的基本方程式 (4)

2.1.2 自导纳和互导纳的确定方法 (5)

2.1.3 节点导纳矩阵的性质及意义 (7)

2.1.4 非标准变比变压器等值电路 (8)

2.2潮流计算的数学模型 (9)

2.2.1 潮流计算的节点类型 (9)

2.2.2 潮流计算基本方程 (10)

2.3潮流计算的约束条件 (12)

2.4潮流计算方法 (12)

2.4.1 牛顿——拉夫逊法 (12)

2.4.2 高斯——赛德尔法 (12)

2.4.3 PQ分解法 (14)

2.4.4 拟牛顿算法 (15)

2.5 Matlab简介 (15)

2.5.1 Matlab概述 (15)

2.5.2 matlab GUI 简介 (15)

2.5.3 GUI 设计模板及设计窗口 (15)

2.5.4 GUI 设计的基本操作 (16)

第3章牛顿拉夫逊潮流计算理论分析 (17)

3.1概述 (17)

3.2牛顿法基本原理 (17)

3.3牛顿法潮流计算方程 (21)

3.3.1节点功率方程 (21)

3.3.2 修正方程 (22)

3.4牛顿法潮流计算主要流程 (25)

第4章基于matlab潮流计算软件的实现 (27)

4.1登陆界面的设计实现 (27)

4.2潮流计算主界面设计实现 (27)

4.2.1 主界面介绍 (27)

4.2.2 数据初始化 (28)

4.2.3 潮流计算 (29)

4.2.4 数据处理 (31)

4.2.5数据的传递问题 (31)

第5章实例仿真与分析 (32)

5.1实例仿真 (32)

5.2运行结果分析 (33)

第6章小结 (34)

第1章绪论

1.1课题背景

电力是衡量一个国家经济发展的主要指标，也是反映人民生活水平的重要标志，它已成为现代工农业生产、交通运输以及城乡生活等许多方面不可或缺的能源和动力。电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、经济、优质的电能。

潮流计算是在给定电力系统网络结构、参数和决定系统运行状态的边界条件的情况下确定系统稳态运行状态的一种基本方法，是电力系统规划和运营中不可缺少的一个重要组成部分。可以说，它是电力系统分析中最基本、最重要的计算，是系统安全、经济分析和实时控制与调度的基础。是电力系统研究人员长期研究的一个课题。MATLAB自1980年问世以来，它的强大的矩阵处理功能给电力系统的分析、计算带来许多方便。在处理潮流计算时，其计算机软件的速度已无法满足大电网模拟和实时控制的仿真要求，而高效的潮流问题相关软件的研究已成为大规模电力系统仿真计算的关键。随着计算机技术的不断发展和成熟，对MATLAB 潮流计算的研究为快速、详细地解决大电网的计算问题开辟了新思路。

1.2选题意义

电力系统已经与我们的生活息息相关，不可分割。进行电力系统潮流计算是保证电力系统正常运行的必要计算。具体来讲电力系统潮流计算具有以下意义：

(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。

因此，潮流计算是电力系统中应用最广泛、最基本和最重要的一种电气运算。

1.3潮流计算及其现状及其发展趋势

利用电子计算机进行潮流计算从20世纪50年代中期就已经开始。此后，潮流计算曾采用了各种不同的方法，这些方法的发展主要是围绕着对潮流计算的一些基本要求进行的。电力系统潮流计算属于稳态分析范畴，不涉及系统元件的动态特性和过渡过程。因此其数学模型不包含微分方程，是一组高阶非线性方程。

非线性代数方程组的解法离不开迭代，因此，潮流计算方法首先要求它是能可靠的收敛，并给出正确答案。随着电力系统规模的不断扩大，潮流问题的方程式阶数越来越高，目前已达到几千阶甚至上万阶，对这样规模的方程式并不是采用任何数学方法都能保证给出正确答案的。这种情况促使电力系统的研究人员不断寻求新的更可靠的计算方法。知道现在潮流算法的研究仍然非常活跃，但是大多数研究都是围绕改进牛顿法和P-Q分解法进行的。此外，随着人工智能理论的发展，遗传算法、人工神经网络、模糊算法也逐渐被引入潮流计算。但是，到目前为止这些新的模型和算法还不能取代牛顿法和P-Q分解法的地位。由于电力系统规模的不断扩大，对计算速度的要求不断提高，计算机的并行计算技术也将在潮流计算中得到广泛的应用，成为重要的研究领域。

通过几十年的发展，潮流算法日趋成熟。近几年，对潮流算法的研究仍然是如何改善传统的潮流算法，即高斯-塞德尔法、牛顿法和快速解耦法。牛顿法，由于其在求解非线性潮流方程时采用的是逐次线性化的方法，为了进一步提高算法的收敛性和计算速度，人们考虑采用将泰勒级数的高阶项或非线性项也考虑进来，于是产生了二阶潮流算法。后来又提出了根据直角坐标形式的潮流方程是一个二次代数方程的特点，提出了采用直角坐标的保留非线性快速潮流算法。岩本伸一等提出了一种保留非线性的快速潮流计算法,但用的是指教坐标系，因而没法利用P-Q解耦。为了更有利于大电网的潮流计算,将此原理推广用于P-Q解耦。这样,既利用了保留非线性的快速算法,在迭代中使用常数雅克比矩阵，又保留了P-Q解耦的优点。另外，为了优化系统的运行，从所有以上的可行潮流解中挑选出满足一定指标要求的一个最佳方案就是最优潮流问题。最优潮流是一种同时考虑经济性和安全性的电力网络分析优化问题。

本毕业设计主要工作

本文致力于研究分析电力网络的运行情况。结合电力系统潮流计算的特点，设计一款基于matlab的潮流计算软件，该软件能够进行电力系统潮流计算并且具有一定的辅助分析功能。具体来讲要完成如下工作：

1：研究电力系统潮流计算的基本原理和基本方法。

2：完成电力系统网络的数学建模。

3：利用matlab的M语言进行编程实现电力系统的潮流计算。

4：利用matlab GUI 完成软件的登陆界面及主界面的制作

5：利用该软件进行某电力系统的潮流计算，并对计算结果进行分析以验证该软件的可用性。

第2章电力系统潮流计算基本原理

2.1 电力网络的数学模型

2.1.1电力网络的基本方程式

电力网络可以用结点方程式或回路方程式表示出来。在结点方程式中表示网络状态的变量是各节点的电压，在回路方程式中是各回路中的回路电流。

一般若给出网络的支路数b ，结点数n ，则回路方程式数m 为

m=b-n+1

结点方程式数m '为

m '=n-1

因此，回路方程式数比结点方程式数多

d=m-m '=b-2n+2

在一般电力系统中，各结点(母线)和大地间有发电机、负荷、线路电容等对地支路，还有结点和结点之间也有输电线路和变压器之路，一般b>2n ，用结点方程式表示比用回路方程式表示方程式数目要少。而且如以下所示，用结点方程式表示容易建立直观的方程式，输电线的连接状态等变化时也很容易变更网络方程式。基于上述理由，电力系统的基础网络方程式一般都用结点方程式表示。如图2-1所示,

1I 2I

n V k V 2V

图2-1

把电力系统的发电机端子和负荷端子（同步调相机等的端子也作为发电机端来处理）抽出来，剩下的输电线路及其它输电系统概括为网络Ｎet 表示。在发电机结点和负荷结点上标出任意顺序的记号：1,2,…,I,…,n.在输电系统Net 的内部不包含电源，并且各节点和大地间连接的线路对地电容、电力电容器等都作为负荷来处理。

Net

1 2

N k

1V V

令端子1,2……,n 的对地电压分别为n v v v ,,,21，由各端子流向输电系统Net

的电流相应为n I I I ,,,21，则此网络方程组可以表示为

?????

?+++++=++++=++++=n nn k nk n n n

n k k n

n k k V Y V Y V Y V Y I V Y V Y V Y V Y I V Y V Y V Y V Y I

2211222221212112121111 (2-1) (2-1)式可以简单写成

∑==

j j

i V Y

I 1

(I=1,2,…,n) (2-2) 或者写成

I ＝YV (2-3) 其中

??????????????=

n I I I I 21 ????

????????=n V V V V 21 ?

???

?????

=nn n n n n Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 21

2222111211 (2-4)

(2-4)的Y 称为节点导纳矩阵。因输电系统Net 只是由无源元件构成的，而导纳矩阵是对称矩阵，于是有以下关系

ij Y Y = （2-5）

电压V 和电流Ｉ的关系用式(2-1)～(2-5) 表示时称为节点导纳方程式。这里电压Ｖ用电流Ｉ的方程式表示时，则(2-3)式化为

V ＝ZI (2-6)

其中

1-=Y Z

(2-6)式称为结点阻抗方程式，当然，阻抗矩阵也是对称矩阵。

2.1.2 自导纳和互导纳的确定方法

电力网络的节点电压方程：

B B B I Y U = (2-7) 式(2-7)B I 为节点注入电流列向量，注入电流有正有负，注入网络的电流为正，流出网络的电流为负。根据这一规定，电源节点的注入电流为正，负荷节点

为负。既无电源又无负荷的联络节点为零，带有地方负荷的电源节点为二者代数之和。

式(2-7)B U 为节点电压列向量，由于节点电压是对称于参考节点而言的，因而需先选定参考节点。在电力系统中一般以地为参考节点。如整个网络无接地支路，则需要选定某一节点为参考。设网络中节点数为（不含参考节点），则B I ，

B U 均为

n*n 列向量。B Y 为n*n 阶节点导纳矩阵。

节电导纳矩阵的节点电压方程：B B B

I Y U

=，展开为：

1213111212223222313233333

n n n n n n nn n n Y Y Y Y I U Y

Y Y Y I U

Y Y Y Y I U Y Y Y Y I U ???????????

?????

????????=???

?????

??????????????

(2-8) B

Y 是一个n*n 阶节点导纳矩阵，其阶数就等于网络中除参考节点外的节点

数。节点导纳矩阵的对角元素ii Y (i=1，2， n)成为自导纳。自导纳数ii Y 值上就等于在i 节点施加单位电压，其他节点全部接地时，经节点i 注入网络的电流，因此，它可以定义为：

/(0,)ii i i j

Y I U U j i ==≠ （2-9）节点i 的自导纳ii Y 数值上就等于与节点直接连接的所有支路导纳的总和。节点导纳矩阵的非对角元素ij Y (j=1，2，…，n;i=1，2，…。，n;j=i)称互导纳，由此可得互导纳ij Y 数值上就等于在节点i 施加单位电压，其他节点全部接地时，经节点j 注入网络的电流，因此可定义为：

/(0,)

ji ji i

Y I U U j i =≠≠ (2-10)

节点j ，i 之间的互导纳ij Y 数值上就等于连接节点j ，i 支路到导纳的负值。显然，恒ij Y 等于ji Y 。互导纳的这些性质决定了节点导纳矩阵是一个对称稀疏矩阵。而且，由于每个节点所连接的支路数总有一个限度，随着网络中节点数的增加非零元素相对愈来愈少，节点导纳矩阵的稀疏度，即零元素数与总元素的比值就愈来愈高。

2.1.3 节点导纳矩阵的性质及意义

节点导纳矩阵的性质：

（1）B Y 为对称矩阵，ij Y =ji Y 。如网络中含有源元件，如移相变压器，则对称性不再成立。

（2）B Y 对无接地支路的节点，其所在行列的元素之和均为零，即

,,1

0,0

i j j i j i Y Y ====∑

∑。对于有接地支路的节点，其所在行列的元素之和等

于该点接地支路的导纳。利用这一性质，可以检验所形成节点导纳矩阵的正确性。

（3）B Y 具有强对角性：对角元素的值不小于同一行或同一列中任一元素。（4）B Y 为稀疏矩阵，因节点i ，j 之间无支路直接相连时ij Y =0，这种情况在实际电力系统中非常普遍。矩阵的稀疏性用稀疏度表示，其定义为矩阵中的零元素与全部元素之比，即 2/S Z n =，式中Z 为B Y 中的零元素。S 随节点数n 的增加而增加：n=50，S 可达92%；n=100，S 可达90%；n=500，S 可达99%，充分利用节点导纳矩阵的稀疏性可节省计算机内存，加快计算速度，这种技巧称为稀疏技术。

节点导纳矩阵的意义：

Y 是n*n 阶方阵，其对角元素 ii Y (i=1，2，----n)称为自导纳，非对角元

素ij Y (i ，j=1，2， n ， i j ≠)称为互导纳。将节点电压方程B B B I Y U =展开为：

111

22122

2n n n n n nn I Y Y Y U I Y Y Y U I Y Y

Y U n ??????????????????

=??????????????????

????

（2-11）

可见/(0,,1,2,,,)ii i i j

Y I U U i j n i j ===≠ (2-12) 表明，自导纳ii Y 在数值上等于仅在节点i 施加单位电压而其余节点电压均为零（即其余节点全部接地）时，经节点i 注入网络的电流。其显然等于与节点i 直接相连的所有支路的导纳之和。同时可见

0,,1,i j i

i Y I

U U i j

n j i ===≠ 。表明，互导纳在数值上等于仅在节点j

施加单位电压而其余节点电压均为零时，经节点i 注入网络的电流，其显然等于

(ij y -)即ij Y =ij y -。ij y 为支路的导纳，负号表示该电流流出网络。如节点ij 之间无支路直接相连，则该电流为0，从而ij Y =0。

注意字母几种不写法的不同意义：粗体黑字表示导纳矩阵，大写字母ij Y 代矩阵B Y 中的第i 行第j 列元素，即节点i 和节点j 之间的互导纳。小写字母i ，j 支路的导纳等于支路阻抗的倒数数，

1/ij ij

y Z =。

根据定义直接求取节点导纳矩阵时，注意以下几点：

1) 节点导纳矩阵是方阵，其阶数就等于网络中除去参考节点外的节点数。参考节点一般取大地，编号为零。

2) 节点导纳矩阵是稀疏矩阵，其各行非零非对角元素就等于与该行相对应节点所连接的不接地支路数。

3) 节点导纳矩阵的对角元素就等于各该节点所连接导纳的总和。因此，与没有接地支路的节点对应的行或列中，对角元素为非对角元素之和的负值。

2.1.4 非标准变比变压器等值电路

变压器型等值电路更便于计算机反复计算,更适宜于复杂网络的潮流计算.双绕组变压器可用阻抗与一个理想变压器串联的电路表示.理想变压器只是一个参数,那就是变比1U /U 2K =。现在变压器阻抗按实际变比归算到低压侧为例,推导出变压器型等值电路。

图2-2双绕组变压器原理图

图2-3变压器阻抗归算到低压侧等值模型

流入和流出理想变压器的功率相等

1112

/U I U I K = 12/I I K = (2-13)

式(2-13)中, 1U /U 2K =是理想变压器的变比,1U 和 2U 分别为变压器高,低绕组的实际电压.从图2-3直接可得：

122T

U K U I Z =+ （2-14）从而可得: 12T 1T 2

U U Y U Y U I Z Z =-

K K K

12T 12T 2

T T U U Y U I Y U Z Z =-=-K K

（2-15）式（2-14）中T T Y 1/Z =,又因节点电流方程应具有如下形式:

1111122

I Y U +Y U = 2211222

-I Y U +Y U = （2-16）将式（2-14）与（2-15）比较，得：211T Y =Y /K ，12T Y =-Y /K ；21T Y =-Y /K ，22T Y =Y 。

因此可得各支路导纳为：

1212T 2121T 101112T 2

2221T Y =-Y Y /Y =-Y Y /1Y Y Y Y 1

Y Y Y Y =K

??-K

?=-=K ?

?K -=-=?

K ? （2-17）

由此可得用导纳表示的变压器型等值电路：

图2-4变压器型等值电路

2.2 潮流计算的数学模型

2.2.1 潮流计算的节点类型

用一般的电路理论求解网络方程，目的是给出电压源(或电流源)研究网络内

的电流(或电压)分布，作为基础的方程式，一般用线性代数方程式表示。然而在电力系统中，给出发电机或负荷连接母线上电压或电流(都是向量)的情况是很少的，一般是给出发电机母线上发电机的有功功率(P)和母线电压的幅值(U)，给出负荷母线上负荷消耗的有功功率(P)和无功功率(Q)。主要目的是由这些已知量去求电力系统内的各种电气量。所以，根据电力系统中各节点性质的不同，很自然地把节点分成三类：（1） PQ 节点

对这一类点，事先给定的是节点功率(P ，Q)，待求的未知量是节点电压向量(U ，θ)，所以叫PQ 节点。通常变电所母线都是PQ 节点，当某些发电机的输出功率P 。Q 给定时，也作为PQ 节点。PQ 节点上的发电机称之为PQ 机(或PQ 给定型发电机)。在潮流计算中，系统大部分节点属于PQ 节点。（2） PU 节点

这类节点给出的参数是该节点的有功功率P 及电压幅值U ，待求量为该节点的无功功率Q 及电压向量的相角θ。这类节点在运行中往往要有一定可调节的无功电源。用以维持给定的电压值。通常选择有一定无功功率储备的发电机母线或者变电所有无功补偿设备的母线做PU 节点处理。PU 节点上的发电机称为PU 机(或PU 给定型发电机) （3）平衡节点

在潮流计算中，这类节点一般只设一个。对该节点，给定其电压值，并在计算中取该节点电压向量的方向作为参考轴，相当于给定该点电压向量的角度为零。也就是说，对平衡节点给定的运行参数是U 和θ，因此有城为U θ节点，而待求量是该节点的P 。Q ，整个系统的功率平衡由这一节点承担。

2.2.2 潮流计算基本方程

电力系统潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。潮流计算的目标是求取电力系统在给定运行状态的计算。

采用导纳矩阵时，节点注入电流和节点电压构成如式(2-7)所示线性方程组可展开如下形式：

(1,2, )n i ij j j I Y

V i n ==

=∑ (2-18)

由于实际电网中测量的节点注入量一般不是电流而是功率，因此必须将式中的注入电流用节点注入功率来表示。节点功率与节点电流之间的关系为：

i S =i i i i

P jQ U I -= (2-19)

式中i G i LD i P P P =-，i Gi LDi Q Q Q =-

因此用导纳矩阵时，PQ 节点可以表示为i S /i i

i i

P jQ I U U

=-== 把这个关系代入式中，得

(1,2,)

i i

j i

P jQ Y

i n U

=-=

=∑ （2-20）

式（2-20）就是电力系统潮流计算的数学模型-----潮流方程。它具有如下特点：

1：它是一组代数方程，因而表征的是电力系统的稳定运行特性。 2：它是一组非线性方程，因而只能用迭代方法求其数值解。

3：由于方程中的电压和导纳既可以表为直角坐标，又可表为极坐标，因而潮流方程有多种表达形式---极坐标形式，直角坐标形式和混合坐标形式。

（1）取 i i i

U U θ=∠ ，||ij ij ij Y y β=∠，得到潮流方程的极坐标形式： 1

i i i i ij j i j P jQ U Y U θθ=-=∠∠∑ (2-21)

(2) 取 i i i

U e jf =+ ， ij ij ij Y G jB =+，得到潮流方程的直角坐标形式： 1111()()()()n

i i ij j ij j i ij j ij j j j n n

i i ij j ij j i ij j ij j j j P e G e B f f G f B e Q f G e B f e G f B e ====?

=-++?

=--+??

∑∑∑∑ (2-22) (3) 取 i i i

U U θ=∠ ij ij ij Y G jB =+，得到潮流方程的混合坐标形式： 11(cos sin )(sin cos )n

i i j ij ij ij ij j n

i i j ij ij ij ij j P U U G B Q U U G B θθθθ==?=+?

??=-??

∑∑ (2-23) 不同坐标形式的潮流方程适用于不同的迭代解法。例如：利用牛顿---拉夫逊迭代法求解，以直角坐标和混合坐标形式的潮流方程为方便；而P-Q 解耦法是在混合坐标形式的基础上发展而成，故当然采用混合坐标形式。

4: 它是一组n 个复数方程，因而实数方程数为2n 个但方程中共含4n 个变量：P ，Q ，U 和θ，i=1，2，，n ，故必须先指定2n 个变量才能求解。

2.3 潮流计算的约束条件

电力系统运行必须满足一定的技术和经济上的要求。这些要求构成了潮流问题中某些变量的约束条件，常用的约束条件如下：

①节点电压应满足小于节点最大额定电压并大于最小额定电压，即：

m i n m a x

(1,2,)i i i

V V V i n ≤≤= (2-24)

从保证电能质量和供电安全的要求来看，电力系统的所有电气设备都必须运

行在额定电压附近。PV 节点电压幅值必须按上述条件给定。因此，这一约束条件对PQ 节点而言。

②节点的有功功率和无功功率应满足小于节点最大额定功率并大于最小额定功率，即：

min max

min

max G i G i G i G i G i G i P P P Q Q Q ≤≤??

≤≤?

(2-25) PQ 节点的有功功率和无功功率，以及PV 节点的有功功率，在给定时就必须满足上述条件，因此，对平衡节点的P 和Q 以及PV 节点的Q 应按上述条件进行检验。

③节点之间电压的相位差应满足小于最小额定相角差，即：

m ax

||||||ij i j i j θθθθθ=-<- (2-26)

为了保证系统运行的稳定性，要求某些输电线路两端的电压相位不超过一定的数值。这一约束的主要意义就在于此。

2.4 潮流计算方法

2.4.1 牛顿——拉夫逊法

牛顿法是数学中求解非线性方程式的典型方法，它是通过泰勒级数展开，忽略二阶以上高阶项，原理是逐次将非线性方程组线性，在多次形成和求解修正方程，直至满足要求，具体的内容参照第三章。

2.4.2 高斯——赛德尔法

高斯-塞德尔法原理比较简单，主要以节点导纳矩阵为基础。下面简单介绍下其原理和潮流计算过程。

（1）高斯-塞德尔法的基本原理

设有n 个联立的非线性方程

===0),,(0),,,(0),,,(21212211n n n n x x x f x x x f x x x f （2-27）

解此方程组可得

???

===n n n n n x x x g x x x x g x x x x g x ,,,(,,,(),,,(2121222111 （2-28）

若已经求得各变量的第k 此迭代值)()(2)(1,,k n k k x x x ，则第（k+1）次迭代值为

???

===+++++++),,(),,()

,,()1()1(2)1(11)

1()

()(2)1(11)

1(2)

()(2)(11)1(1

k n k k k n

k n k k k k n k k k x x x g x x x x g x x x x g x

（2-29）只要给定变量的初值)

0()

0(2

)

0(1,,,n

x x x 就可以按式（2-10）迭代计算，一直进行

到所有变量都满足收敛条件：ε<-+)()1(k i k i x x 即可。

（2）高斯-塞德尔潮流计算过程

假设有n 个节点的电力系统，没有PV 节点，平衡节点编号为s ，功率方程可写成下列复数方程式：

????

?--=∑≠=*n

i j j j ij i

i i ii i U Y U jQ P Y U 1

1 （2-30）对每一个PQ 节点都可列出一个方程式，因而有n-1个方程式。在这些方程

式中，注入功率i P 和i Q 都是给定的，平衡节点电压也是已知的，因而只有n-1个节点的电压为未知量，从而有可能求得唯一解。将上式写成高斯-塞德尔法的迭代形式

????

---=∑∑-=+=+*

)()

1()

()1(1i j n

i j k j

ij k j

k i i i ii k i

U Y U

U jQ P Y U (2-31) 如系统内存在PV 节点，假设节点p 为PV 节点，设定的节点电压为Up0。假

定高斯-塞德尔迭代法已完成第k 次迭代，接着要做第k+1次迭代前，先按下式求出节点p 的注入无功功率：

)Im(1

)()1(k

j n

j pj

K P

k p

U Y

*=*+∑= (2-32)

然后代入下式，求出p 点电压

???

?????--=∑≠=*

++n

p j j k j pj k p k p p pp k p

U Y U jQ P Y U i

)()

()

1()

1(1 (2-33) 在迭代过程中，按上式求得的节点p 的电压大小不一定等于设定的节点电压Up0，

所有在下一次的迭代中，应以设定的Up0对电压进行修正，但其相角仍保持上式所求得的值，使得

)

1(0

)1(++∠=k p

p k p

U U δ (2-34)

如果所求得PV 节点的无功功率越限，则无功功率在限，该 PV 节点转化为PQ 节点。

2.4.3 PQ 分解法

PQ 分解法是牛顿法的一种简化方法，它利用了电力系统特有的运行特性，改进和提高了运行速度。由牛顿法的修正方程进行展开可得：

???+?-=??+H ?-=?)()(U U L K Q U U

N P δδ (2-35) 根据电力系统的运行特性进行简化：

1. 考虑到电力系统中有功功率分布主要受节点电压相角的影响，无功功率分

布主要受节点电压幅值的影响，所以可以近似的忽略电压幅值变化对有功功率和电压相位变化对无功功率分布的影响，即

??-=??-=?==U U L Q H P K N ,0

,0δ (2-36)

2. 根据电力系统的正常运行条件还可作下列假设：

1) 电力系统正常运行时线路两端的电压相位角一般变化不大（不超过10~20

度）；

2) 电力系统中一般架空线路的电抗远大于电阻；

3) 节点无功功率相应的导纳Q/U*U 远小于该节点的自导纳的虚部。用算式表示如下：

???

??<<<<≈ii

i i ij ij ij ij B U Q B G 2

sin 1

cos δδ

由以上假设，可得到雅克比矩阵的表达式：

??==H ==H ii i ii ii ij j i ij ij B U L B U U L 2

（2-37）

修正方程式为

?=?=?=U UB U U UBU Q UBU P δ

(2-38)

U 为节点电压有效值的对角矩阵，B 为电纳矩阵（由节点导纳矩阵中各元素的虚

部构成）.

根据不同的节点还要做一些改变：

1. 在有功功率部分，要除去与有功功率和电压相位关系较小的因素，如不包

含各输电线路和变压器支路等值Π型电路的对地电纳。 2. 在无功功率部分，PV 节点要做相应的处理。则修正方程表示为：

???=??=?--U B Q U U B P U

'1'

δ (2-39) 一般，由于以上原因，B ’和B ’’是不相同的，但都是对称的常数矩阵。

2.4.4 拟牛顿算法

拟牛顿法是从牛顿法派生出来的新的算法，它一出现就引起广泛的重视。近

年来，拟牛顿法的研究十分活跃，它成为解非线性方程组及优化问题的重要方法。它能在计算电力系统的潮流分布中，成功地减少每步迭代的计算量，并保持着超线性收敛速度。

2.5 Matlab 简介

2.5.1 Matlab 概述

MATLAB (Matrix Laboratory)为美国Mathworks 公司1983年首次推出的一套高性能的数值分析和计算软件，其功能不断扩充，版本不断升级。 MA TLAB 将矩阵运算、数值分析、图形处理、编程技术结合在一起，为用户提供了一个强有力的科学及工程问题的分析计算和程序设计工具，它还提供了专业水平的符号计算、文字处理、可视化建模仿真和实时控制等功能，是具有全部语言功能和特征的新一代软件开发平台。

2.5.2 matlab GUI 简介

图形用户界面（GUI ）是用户与计算机程序之间的交互方式，是用户与计算机进行信息交流的方式。计算机在屏幕显示图形和文本，若有扬声器还可产生声音。用户通过输入设备，如：键盘、鼠标、跟踪球、绘制板或麦克风，与计算机通讯。用户界面设定了如何观看和如何感知计算机、操作系统或应用程序。通常，多是根据悦目的结构和用户界面功能的有效性来选择计算机或程序

Matlab 作为强大的数学计算软件，同样也提供了图像用户界面设计的功能。在matlab 中，基本的图形用户界面对象包含3类：用户控件对象（uicontrol ）、下拉式菜单对象（uimenu ）、和快捷菜单对象（uicontexmenu ）。根据这些对象可以设计出界面友好、操作方便的图形用户界面。

2.5.3 GUI 设计模板及设计窗口

Matlab 为GUI 设计准本了四个模板，分别是Blank GUI(默认)、GUI with Uicontronl （带控件对象的GUI ）、GUI with Axes and Menu （带坐标轴与菜单的GUI ）、Modal Question Dialog （带模式问话对话框的GUI 模板），GUI 设计模板如图3-1所示。

当用户选择不同模板时，在GUI设计模板界面的右边就会显示与该模板对应的GUI图形。

图2-5 GUI设计模板

选择设计模板后就进如GUI 设计窗口，GUI设计窗口由菜单栏、工具栏、控件工具栏以及图形对象设计区组成。

在GUI设计窗口的工具栏上有位置调整器、菜单编辑器、tab顺序编辑器、属性查看器等可视化设计工具。控件工具栏包括Push Button、Check Box、Edit Box、Popup Menu、Axes、table等控件对象，他们是构成GUI 的基本元素。

2.5.4 GUI 设计的基本操作

为了添加对象控件，可以从GUI 设计窗口的控件工具栏中选择一个对象，然后以拖曳方式在对象设计区建立该对象，其对象创建方式方便、简单。在GUI 设计窗口创建对象后，通过双击该对象，就会显示该对象的属性查看器，通过它可以设计该对象的属性值。

在选中对象的前提下，单击鼠标右键，会弹出一个快捷菜单，可以从中某个子菜单进行相应的操作。在对象设计区右击鼠标，会显示与图形窗口有关的快捷菜单。

matlab电力系统潮流计算

华中科技大学信息工程学院课程设计报告书题目: 电力系统潮流计算专业：电气工程及其自动化班级：学号：学生姓名：指导教师： 2015年 11 月 10 日

2015年11月12日

信息工程学院课程设计成绩评定表

Abstract Electric power system steady flow calculation and analysis of the static safety analysis. This paper, by means of the calculation, flow calculation is the trend of the power network design and operation of the most basic operations of electric power network, various design scheme and the operation ways to tide computation, can get all kinds of each node of the power grid voltage and seek the trend of the network and the network of the components of the power loss, and getting electric power. The standard is to use the power flow calculation and analysis, the specific have MATLAB simulation. Key words: Power system; Flow calculation; MATLAB simulation

电路分析总复习题-分析计算题

三、计算分析题 1、图1.5.1所示电路，已知U =3V ，求R 。（2k Ω） 2、图1.5.2所示电路，已知U S ＝3V ，I S ＝2A ，求U AB 和I 。（1V 、5A ） 3、电路如图1.5.5所示，求10V 电压源发出的功率。（－35W ） 4、分别计算S 打开与闭合时图1.5.6电路中A 、B 两点的电位。（S 打开：A －10.5V,B －7.5V S 闭合：A 0V ，B 1.6V ） 5、试求图1.5.7所示电路的入端电阻R AB 。（150Ω） U －图1.5.1 1Ω 图1.5.2 6V 图1.5.5 B －图1.5.6 Ω 图1.5.7

6、试求图2.4.1所示电路的电压U 。 7、已知图2.5.1电路中电压U =4.5V ，试应用已经学过的电路求解法求电阻R 。（18Ω） 8、求解图2.5.2所示电路的戴维南等效电路。（U ab =0V ，R 0=8.8Ω） 9、列出图2.5.4所示电路的结点电压方程。解：画出图2.5.4等效电路图如下：图2.5.1 9V 图2.5.2 2A Ω U 图2.4.1题电路

对结点A 对结点B 10、应用等效变换求图示电路中的I的值。（10分）解：等效电路如下： 11、应用等效变换求图示电路中的I的值。

12、应用戴维南定理求解图示电路中的电流I 13、如下图所示，RL等于何值时，能得到最大传输功率P0max？并计算P0max 。

16、图示电路中，开关闭合之前电路已处于稳定状态，已知R1=R2=2Ω 解开关闭合后电感电流iL的全响应表达式。 17、图示电路中，t=0时开关闭合，闭合之前电路已处于稳定状态，请用三要素法求解开关闭合后电容电压uc的全响应表达式。

电力系统分析课程设计-潮流计算

目录摘要 (1) 1.任务及题目要求 (2) 2.计算原理 (3) 2.1牛顿—拉夫逊法简介 (3) 2.2牛顿—拉夫逊法的几何意义 (7) 3计算步骤 (7) 4.结果分析 (9) 小结 (11) 参考文献 (12) 附录：源程序 (13) 本科生课程设计成绩评定表 (32)

摘要电力系统的出现，使高效，无污染，使用方便，易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生率第二次技术革命。电力系统的规模和技术水准已经成为一个国家经济发展水平的标志之一。电力系统稳态分析包括潮流计算和静态安全分析。电力系统潮流计算是电力系统最基本的计算，也是最重要的计算。所谓潮流计算，就是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。在电力系统运行方式和规划方案的研究中，都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。同时，为了实时监控电力系统的运行状态，也需要进行大量而快速的潮流计算。因此，潮流计算是电力系统中应用最广泛、最基本和最重要的一种电气运算。在系统规划设计和安排系统的运行方式时，采用离线潮流计算；在电力系统运行状态的实时监控中，则采用在线潮流计算。关键词：电力系统潮流计算牛顿-拉夫逊法

电力系统潮流计算课程设计报告

课程设计报告学生姓名:学号：学院:电气工程学院班级: 题目: 电力系统潮流计算职称: 副教授指导教师：李翠萍职称: 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： π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： 0)(=X f 到此方程时，由适当的近似值) 0(X 出发，根据： ,......)2,1() ()() ()() () 1(='-=+n X f X f X X n n n n 反复进行计算，当) (n X 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—拉夫逊法。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) (n X 的误差为ε时，则： 0)()(=+εn X f 把)() (ε+n X f 在) (n X 附近对ε用泰勒级数展开 0......)(! 2)()()()(2 )() () (=+''+ '+=+n n n n X f X f X f X f εεε 上式省略去2ε以后部分 0)()()()(≈'+n n X f X f ε

电力系统潮流计算课程设计报告

课程设计报告学生:学号：学院: 班级: 题目: 电力系统潮流计算课程设计

课设题目及要求一 .题目原始资料 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2为发电厂高压母线，发电厂一总装机容量为（ 300MW ），母线3为机压母线，机压母线上装机容量为（ 100MW ），最大负荷和最小负荷分别为50MW 和20MW ；发电厂二总装机容量为（ 200MW ）。 3、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 35KV 10KV (二) 变电所的负荷分别为： 60MW 40MW 40MW 50MW (三) 每个变电所的功率因数均为cos φ=0.85；变电所1 变电所母线电厂一电厂二

(四) 变电所1和变电所3分别配有两台容量为75MVA 的变压器，短路损耗414KW ，短路电压（%）=16.7；变电所2和变电所4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； 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Ω17.0，单位长度的电抗为Ω0.402，单位长度的电纳为S -610*2.78。二、课程设计基本容： 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. 跟随变电所负荷按一定比例发生变化，进行潮流计算分析。 1) 4个变电所的负荷同时以2%的比例增大； 2) 4个变电所的负荷同时以2%的比例下降 3) 1和4号变电所的负荷同时以2%的比例下降，而2和3号变电所的负荷同时以2%的比例上升； 4. 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。（变电所低压母线电压10KV 要求调整围在9.5-10.5 之间；电压35KV 要求调整围在35-36之间） 5. 轮流断开支路双回线中的一条，分析潮流的分布。（几条支路断几次） 6. 利用DDRTS 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。 7. 最终形成课程设计成品说明书。三、课程设计成品基本要求： 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. 打印利用DDRTS 进行潮流分析绘制的系统图，以及潮流分布图。

电力系统分析潮流计算例题

电力系统的潮流计算西安交通大学自动化学院 2012.10 3．1 电网结构如图3—11所示，其额定电压为10KV 。已知各节点的负荷功率及参数： MVA j S )2.03.0(2 +=， MVA j S )3.05.0(3+=， MVA j S )15.02.0(4+= Ω+=)4.22.1(12j Z ，Ω+=)0.20.1(23j Z ，Ω+=)0.35.1(24j Z 试求电压和功率分布。解：（1）先假设各节点电压均为额定电压，求线路始端功率。 0068.00034.0)21(103.05.0)(2 2223232232323j j jX R V Q P S N +=++=++=?0019.00009.0)35.1(10 15.02.0)(2 2 224242242424j j jX R V Q P S N +=++=++=?

则： 3068.05034.023323j S S S +=?+= 1519.02009.024424j S S S +=?+= 6587.00043.122423' 12 j S S S S +=++= 又 0346 .00173.0)4.22.1(106587.00043.1)(2 2 212122'12'1212j j jX R V Q P S N +=++=++=? 故： 6933.00216.112'1212 j S S S +=?+= （2）再用已知的线路始端电压kV V 5.101 =及上述求得的线路始端功率 12 S ，求出线路各点电压。

kV V X Q R P V 2752.05 .104.26933.02.10216.1)(11212121212=?+?=+=? kV V V V 2248.101212=?-≈ kV V V V kV V X Q R P V 1508.100740.0) (24242 2424242424=?-≈?=+=? kV V V V kV V X Q R P V 1156.101092.0) (23232 2323232323=?-≈?=+=? （3）根据上述求得的线路各点电压，重新计算各线路的功率损耗和线路始端功率。 0066.00033.0)21(12.103.05.02 2 223j j S +=++=? 0018.00009.0)35.1(15 .1015.02.02 2 224j j S +=++=? 故 3066.05033.023323j S S S +=?+= 1518.02009.024424j S S S +=?+= 则 6584.00042.122423' 12 j S S S S +=++= 又 0331.00166.0)4.22.1(22 .106584.00042.12 2 212j j S +=++=? 从而可得线路始端功率 6915.00208.112 j S +=

用matlab电力系统潮流计算

题目：潮流计算与matlab 教学单位电气信息学院姓名学号年级专业电气工程及其自动化指导教师职称副教授

摘要电力系统稳态分析包括潮流计算和静态安全分析。本文主要运用的事潮流计算，潮流计算是电力网络设计与运行中最基本的运算，对电力网络的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的电压，并求得网络的潮流及网络中的各元件的电力损耗，进而求得电能损耗。本位就是运用潮流计算具体分析，并有MATLAB仿真。关键词：电力系统潮流计算 MATLAB Abstract Electric power system steady flow calculation and analysis of the static safety analysis. This paper, by means of the calculation, flow calculation is the trend of the power network design and operation of the most basic operations of electric power network, various design scheme and the operation ways to tide computation, can get all kinds of each node of the power grid voltage and seek the trend of the network and the network of the components of the power loss, and getting electric power. The standard is to use the power flow calculation and analysis, the specific have MATLAB simulation. Key words: Power system; Flow calculation; MATLAB simulation

电力系统潮流计算

第四章电力系统潮流分析与计算电力系统潮流计算是电力系统稳态运行分析与控制的基础，同时也是安全性分析、稳定性分析电磁暂态分析的基础（稳定性分析和电磁暂态分析需要首先计算初始状态，而初始状态需要进行潮流计算）。其根本任务是根据给定的运行参数，例如节点的注入功率，计算电网各个节点的电压、相角以及各个支路的有功功率和无功功率的分布及损耗。潮流计算的本质是求解节点功率方程，系统的节点功率方程是节点电压方程乘以节点电压构成的。要想计算各个支路的功率潮流，首先根据节点的注入功率计算节点电压，即求解节点功率方程。节点功率方程是一组高维的非线性代数方程，需要借助数字迭代的计算方法来完成。简单辐射型网络和环形网络的潮流估算是以单支路的潮流计算为基础的。本章主要介绍电力系统的节点功率方程的形成，潮流计算的数值计算方法，包括高斯迭代法、牛顿拉夫逊法以及PQ 解藕法等。介绍单电源辐射型网络和双端电源环形网络的潮流估算方法。 4-1 潮流计算方程--节点功率方程 1. 支路潮流所谓潮流计算就是计算电力系统的功率在各个支路的分布、各个支路的功率损耗以及各个节点的电压和各个支路的电压损耗。由于电力系统可以用等值电路来模拟，从本质上说，电力系统的潮流计算首先是根据各个节点的注入功率求解电力系统各个节点的电压，当各个节点的电压相量已知时，就很容易计算出各个支路的功率损耗和功率分布。假设支路的两个节点分别为k 和l ，支路导纳为kl y ，两个节点的电压已知，分别为k V 和l V ，如图4-1所示。图4-1 支路功率及其分布那么从节点k 流向节点l 的复功率为（变量上面的“－”表示复共扼）： )]([l k kl k kl k kl V V y V I V S (4-1) 从节点l 流向节点k 的复功率为： )]([k l kl l lk l lk V V y V I V S (4-2) 功率损耗为： 2)()(kl kl l k kl l k lk kl kl V y V V y V V S S S (4-3)

基于MATLAB的电力系统潮流计算

基于MATLAB的电力系统潮流计算 %简单潮流计算的小程序，相关的原始数据数据数据输入格式如下： %B1是支路参数矩阵，第一列和第二列是节点编号。节点编号由小到大编写%对于含有变压器的支路，第一列为低压侧节点编号，第二列为高压侧节点%编号，将变压器的串联阻抗置于低压侧处理。 %第三列为支路的串列阻抗参数。 %第四列为支路的对地导纳参数。 %第五烈为含变压器支路的变压器的变比 %第六列为变压器是否是否含有变压器的参数，其中“1”为含有变压器，%“0”为不含有变压器。 %B2为节点参数矩阵，其中第一列为节点注入发电功率参数；第二列为节点%负荷功率参数；第三列为节点电压参数；第六列为节点类型参数，其中 %“1”为平衡节点，“2”为PQ节点，“3”为PV节点参数。 %X为节点号和对地参数矩阵。其中第一列为节点编号，第二列为节点对地%参数。 n=input('请输入节点数:n='); n1=input('请输入支路数:n1='); isb=input('请输入平衡节点号:isb='); pr=input('请输入误差精度:pr='); B1=input('请输入支路参数:B1='); B2=input('请输入节点参数:B2='); X=input('节点号和对地参数:X='); Y=zeros(n); Times=1; %置迭代次数为初始值 %创建节点导纳矩阵 for i=1:n1 if B1(i,6)==0 %不含变压器的支路 p=B1(i,1); q=B1(i,2); Y(p,q)=Y(p,q)-1/B1(i,3); Y(q,p)=Y(p,q); Y(p,p)=Y(p,p)+1/B1(i,3)+0.5*B1(i,4); Y(q,q)=Y(q,q)+1/B1(i,3)+0.5*B1(i,4); else %含有变压器的支路 p=B1(i,1); q=B1(i,2); Y(p,q)=Y(p,q)-1/(B1(i,3)*B1(i,5)); Y(q,p)=Y(p,q); Y(p,p)=Y(p,p)+1/B1(i,3);

电力系统潮流计算课程设计

课程设计电力系统潮流计算学院：电气工程学院班级：学号：姓名：

电力系统潮流计算课程设计任务书一 .题目原始资料 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2为发电厂高压母线，发电厂一总装机容量为（ 300MW ），母线3为机压母线，机压母线上装机容量为（ 100MW ），最大负荷和最小负荷分别为40MW 和20MW ；发电厂二总装机容量为（ 200MW ）。 3、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：10kV 10kV 35kV 35kV (二) 变电所的负荷分别为：（4）50MW 50MW 60MW 70MW （三）每个变电所的功率因数均为cos φ=0.85；（四）变电所3和变电所4分别配有两台容量为75MV A 的变压器，短路损耗414kW ，变电所1 变电所2 母线电厂一电厂二

短路电压（%）=16.7；变电所1和变电所2分别配有两台容量为63MV A 的变压器，短路损耗为245kW ，短路电压（%）=10.5； 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 Ω17.0，单位长度的电抗为Ω0.402，单位长度的电纳为S -610*2.78。二、课程设计基本内容： 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. 跟随变电所负荷按一定比例发生变化，进行潮流计算分析。 1) 4个变电所的负荷同时以2%的比例增大； 2) 4个变电所的负荷同时以2%的比例下降 3) 1和4号变电所的负荷同时以2%的比例下降，而2和3号变电所的负荷同时以2%的比例上升； 4. 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。（变电所低压母线电压10KV 要求调整范围在9.5-10.5之间；电压35KV 要求调整范围在35-36之间） 5. 轮流断开环网一回线，分析潮流的分布。 6. 利用DDRTS 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。 7. 最终形成课程设计成品说明书。三、课程设计成品基本要求： 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. 打印利用DDRTS 进行潮流分析绘制的系统图，以及潮流分布图。

电力系统分析试题答案(全)

2、停电有可能导致人员伤亡或主要生产设备损坏的用户的用电设备属于（）。 A 、一级负荷； B 、二级负荷； C 、三级负荷； D 、特级负荷。 4、衡量电能质量的技术指标是（）。 A 、电压偏移、频率偏移、网损率； B 、电压偏移、频率偏移、电压畸变率； C 、厂用电率、燃料消耗率、网损率； D 、厂用电率、网损率、电压畸变率 5、用于电能远距离输送的线路称为（）。 A 、配电线路； B 、直配线路； C 、输电线路； D 、输配电线路。 7、衡量电力系统运行经济性的主要指标是（）。 A 、燃料消耗率、厂用电率、网损率； B 、燃料消耗率、建设投资、网损率； C 、网损率、建设投资、电压畸变率； D 、网损率、占地面积、建设投资。 8、关于联合电力系统，下述说法中错误的是（）。 A 、联合电力系统可以更好地合理利用能源； B 、在满足负荷要求的情况下，联合电力系统的装机容量可以减少； C 、联合电力系统可以提高供电可靠性和电能质量； D 、联合电力系统不利于装设效率较高的大容量机组。 9、我国目前电力系统的最高电压等级是（）。 A 、交流500kv ，直流kv 500±； B 、交流750kv ，直流kv 500±； C 、交流500kv ，直流kv 800±；； D 、交流1000kv ，直流kv 800±。 10、用于连接220kv 和110kv 两个电压等级的降压变压器，其两侧绕组的额定电压应为（）。 A 、220kv 、110kv ； B 、220kv 、115kv ； C 、242Kv 、121Kv ； D 、220kv 、121kv 。 11、对于一级负荷比例比较大的电力用户，应采用的电力系统接线方式为（）。 A 、单电源双回路放射式； B 、双电源供电方式； C 、单回路放射式接线； D 、单回路放射式或单电源双回路放射式。 12、关于单电源环形供电网络，下述说法中正确的是（）。 A 、供电可靠性差、正常运行方式下电压质量好； B 、供电可靠性高、正常运行及线路检修（开环运行）情况下都有好的电压质量； C 、供电可靠性高、正常运行情况下具有较好的电压质量，但在线路检修时可能出现电压质量较差的情况； D 、供电可靠性高，但电压质量较差。 13、关于各种电压等级在输配电网络中的应用，下述说法中错误的是（）。 A 、交流500kv 通常用于区域电力系统的输电网络； B 、交流220kv 通常用于地方电力系统的输电网络； C 、交流35kv 及以下电压等级通常用于配电网络； D 、除10kv 电压等级用于配电网络外，10kv 以上的电压等级都只能用于输电网络。 14、110kv 及以上电力系统应采用的中性点运行方式为（）。 A 、直接接地； B 、不接地； C 、经消弧线圈接地； D 、不接地或经消弧线圈接地。 16、110kv 及以上电力系统中，架空输电线路全线架设避雷线的目的是（）。

电力系统分析潮流计算

电力系统分析潮流计算报告

目录一．配电网概述 (3) 1.1 配电网的分类 (3) 1.2 配电网运行的特点及要求 (3) 1.3 配电网潮流计算的意义 (4) 二．计算原理及计算流程 (4) 2.1 前推回代法计算原理 (4) 2.2 前推回代法计算流程 (7) 2.3主程序清单： (9) 2.4 输入文件清单： (11) 2.5计算结果清单： (12) 三．前推回代法计算流程图 (13) 参考文献 (14)

一．配电网概述 1.1 配电网的分类在电力网中重要起分配电能作用的网络就称为配电网；配电网按电压等级来分类，可分为高压配电网（35—110KV），中压配电网（6—10KV，苏州有20KV的），低压配电网（220/380V）；在负载率较大的特大型城市，220KV电网也有配电功能。按供电区的功能来分类，可分为城市配电网，农村配电网和工厂配电网等。在城市电网系统中,主网是指110KV及其以上电压等级的电网，主要起连接区域高压（220KV及以上）电网的作用。配电网是指35KV及其以下电压等级的电网，作用是给城市里各个配电站和各类用电负荷供给电源。从投资角度看，我国与国外先进国家的发电、输电、配电投资比率差异很大，国外基本上是电网投资大于电厂投资，输电投资小于配电投资。我国刚从重发电轻供电状态中转变过来，而在供电投资中，输电投资大于配电投资。从我国城网改造之后，将逐渐从输电投资转入配电建设为主。本文是基于前推回代法的配电网潮流分析计算的研究，研究是是以根节点为10kV的电压等级的配电网。 1.2 配电网运行的特点及要求配电系统相对于输电系统来说，由于电压等级低、供电范围小，但与用户直接相连，是供电部门对用户服务的窗口，因而决定了配电网运行有如下特点和基本要求：

电力系统潮流计算课程设计论文

课程设计论文基于MATLAB的电力系统潮流计算学院:电气工程学院专业:电气工程及自动化班级:电自0710班学号:0703110304 姓名: 马银莎

内容摘要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），各支路流过的功率，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。潮流计算在数学上是多元非线性方程组的求解问题，牛顿—拉夫逊Newton-Raphson法是数学上解非线性方程组的有效方法，有较好的收敛性。运用电子计算机计算一般要完成以下几个步骤：建立数学模型，确定解算方法，制订计算流程，编制计算程序。关键词牛顿-拉夫逊法（Newton-Raphson）变压器及非标准变比无功调节高斯消去法潮流计算Mtlab

一 .电力系统潮流计算的概述在电力系统的正常运行中，随着用电负荷的变化和系统运行方式的改变，网络中的损耗也将发生变化。要严格保证所有的用户在任何时刻都有额定的电压是不可能的，因此系统运行中个节点出现电压的偏移是不可避免的。为了保证电力系统的稳定运行，要进行潮流调节。随着电力系统及在线应用的发展，计算机网络已经形成，为电力系统的潮流计算提供了物质基础。电力系统潮流计算是电力系统分析计算中最基本的内容，也是电力系统运行及设计中必不可少的工具。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电压的幅值及相角、各元件中流过的功率、整个系统的功率损耗等。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设计、生产运行、调度管理及科学研究中都有着广泛的应用。它的发展主要围绕这样几个方面：计算方法的收敛性、可靠性；计算速度的快速性；对计算机存储容量的要求以及计算的方便、灵活等。常规的电力系统潮流计算中一般具有三种类型的节点：PQ 、PV 及平衡节点。一个节点有四个变量，即注入有功功率、注入无功功率，电压大小及相角。常规的潮流计算一般给定其中的二个变量：PQ 节点（注入有功功率及无功功率），PV 节点（注入有功功率及电压的大小），平衡节点（电压的大小及相角）。 1、变量的分类：负荷消耗的有功、无功功率——1L P 、1L Q 、2L P 、2L Q 电源发出的有功、无功功率——1G P 、1G Q 、2G P 、2G Q 母线或节点的电压大小和相位——1U 、2U 、1δ、2δ 在这十二个变量中，负荷消耗的有功和无功功率无法控制，因它们取决于用户，它们就称为不可控变量或是扰动变量。电源发出的有功无功功率是可以控制的自变量，因此它们就称为控制变量。母线或节点电压的大小和相位角——是受控制变量控制的因变量。其中, 1U 、2U 主要受1G Q 、2G Q 的控制, 1δ、2δ主要受 1G P 、2G P 的控制。这四个变量就是简单系统的状态变量。为了保证系统的正常运行必须满足以下的约束条件：对控制变量 max min max min ;Gi Gi Gi Gi Gi Gi Q Q Q P P P <<<< 对没有电源的节点则为 0;0==Gi Gi Q P 对状态变量i U 的约束条件则是 m a x m i n i i i U U U <<

电力系统分析课后作业题及练习题

第一章电力系统的基本概念 1-1 什么叫电力系统、电力网及动力系统 1-2 电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的 1-3 我国电网的电压等级有哪些 1-4 标出图1-4电力系统中各元件的额定电压。 1-5 请回答如图1－5所示电力系统中的二个问题： ⑴ 发电机G 、变压器1T 2T 3T 4T 、三相电动机D 、单相电灯L 等各元件的额定电压。 ⑵ 当变压器1T 在+%抽头处工作，2T 在主抽头处工作，3T 在%抽头处工作时，求这些变压器的实际变比。 1-6 图1-6中已标明各级电网的电压等级。试标出图中发电机和电动机的额定电压及变压器的额定变比。 1-7 电力系统结线如图1-7所示，电网各级电压示于图中。试求： ⑴发电机G 和变压器1T 、2T 、3T 高低压侧的额定电压。习题1-4图

⑵设变压器1T 工作于+%抽头， 2T 工作于主抽头，3T 工作于-5%抽头，求这些变压器的实际变比。 1-8 比较两种接地方式的优缺点，分析其适用范围。 1-9 什么叫三相系统中性点位移它在什么情况下发生中性点不接地系统发生单相接地时，非故障相电压为什么增加3倍 1-10 若在变压器中性点经消弧线圈接地，消弧线圈的作用是什么第二章电力系统各元件的参数及等值网络 2-1 一条110kV 、80km 的单回输电线路，导线型号为LGJ —150，水平排列，其线间距离为4m ，求此输电线路在40℃时的参数，并画出等值电路。 2-2 三相双绕组变压器的型号为SSPL —63000/220，额定容量为63000kVA ，额定电压为242/，短路损耗404=k P kW ，短路电压45.14%=k U ，空载损耗93=o P kW ，空载电流 41.2%=o I 。求该变压器归算到高压侧的参数，并作出等值电路。 2-3 已知电力网如图2-3所示：各元件参数如下：变压器：1T ：S =400MVA ，12%=k U ， 242/ kV 2T ：S =400MVA ，12%=k U ， 220/121 kV 线路：2001=l km, /4.01Ω=x km (每回路) 602=l km, /4.01Ω=x km 115kV T 1 T 2 l 1 l 2 习题2-3图

用Matlab计算潮流计算电力系统分析

《电力系统潮流上机》课程设计报告院系：电气工程学院班级：电088班学号： 0812002221 学生姓名：刘东昇指导教师：张新松设计周数：两周日期：2010年 12 月 25 日

一、课程设计的目的与要求目的：培养学生的电力系统潮流计算机编程能力，掌握计算机潮流计算的相关知识要求：基本要求： 1.编写潮流计算程序； 2.在计算机上调试通过； 3.运行程序并计算出正确结果； 4.写出课程设计报告二、设计步骤： 1.根据给定的参数或工程具体要求（如图），收集和查阅资料；学习相关软件（软件自选：本设计选择Matlab进行设计）。 2.在给定的电力网络上画出等值电路图。 3.运用计算机进行潮流计算。 4.编写设计说明书。三、设计原理 1．牛顿-拉夫逊原理牛顿迭代法是取x0 之后，在这个基础上，找到比x0 更接近的方程的跟，一步一步迭代，从而找到更接近方程根的近似跟。牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大优点是在方程f(x) = 0 的单根附近具有平方收敛，而且该法还可以用来求方程的重根、复根。电力系统潮流计算，一般来说，各个母线所供负荷的功率是已知的，各个节点电压是未知的（平衡节点外）可以根据网络结构形成节点导纳矩阵，然后由节点导纳矩阵列写功率方程，由于功率方程里功率是已知的，电压的幅值和相角是未知的，这样潮流计算的问题就转化为求解非线性方程组的问题了。为了便于用迭代法解方程组，需要将上述功率方程改写成功率平衡方程，并对功率平衡方程求偏导，得出对应的雅可比矩阵，给未知节点赋电压初值，一般为

额定电压，将初值带入功率平衡方程，得到功率不平衡量，这样由功率不平衡量、雅可比矩阵、节点电压不平衡量（未知的）构成了误差方程，解误差方程，得到节点电压不平衡量，节点电压加上节点电压不平衡量构成新的节点电压初值，将新的初值带入原来的功率平衡方程，并重新形成雅可比矩阵，然后计算新的电压不平衡量，这样不断迭代，不断修正，一般迭代三到五次就能收敛。牛顿—拉夫逊迭代法的一般步骤：（1）形成各节点导纳矩阵Y。（2）设个节点电压的初始值U和相角初始值e 还有迭代次数初值为0。（3）计算各个节点的功率不平衡量。（4）根据收敛条件判断是否满足，若不满足则向下进行。（5）计算雅可比矩阵中的各元素。（6）修正方程式个节点电压（7）利用新值自第（3）步开始进入下一次迭代，直至达到精度退出循环。（8）计算平衡节点输出功率和各线路功率 2．网络节点的优化１）静态地按最少出线支路数编号这种方法由称为静态优化法。在编号以前。首先统计电力网络个节点的出线支路数，然后，按出线支路数有少到多的节点顺序编号。当由n 个节点的出线支路相同时，则可以按任意次序对这n 个节点进行编号。这种编号方法的根据是导纳矩阵中，出线支路数最少的节点所对应的行中非零元素也２）动态地按增加出线支路数最少编号在上述的方法中，各节点的出线支路数是按原始网络统计出来的，在编号过程中认为固定不变的，事实上，在节点消去过程中，每消去一个节点以后，与该节点相连的各节点的出线支路数将发生变化(增加，减少或保持不变)。因此，如果每消去一个节点后，立即修正尚未编号节点的出线支路数，然后选其中支路数最少的一个节点进行编号，就可以预期得到更好的效果，动态按最少出线支路数编号方法的特点就是按出线最少原则编号时考虑了消去过程中各节点出线支路数目的变动情况。 3．MATLAB编程应用 Matlab 是“Matrix Laboratory”的缩写，主要包括：一般数值分析，矩阵运算、数字信号处理、建模、系统控制、优化和图形显示等应用程序。由于使用Matlab 编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致，所以不像学习高级语言那样难于掌握，而且编程效率和计算效率极高，还可在计算机上直接输出结果和精美的图形拷贝，所以它的确为一高效的科研助手。四、设计内容

电力系统潮流计算课程设计终极版

目录摘要................................................. - 1 - 1.设计意义与要求..................................... - 2 - 1.1设计意义 ...................................... - 2 - 1.2设计要求（具体题目）........................... - 2 - 2.题目解析........................................... - 3 - 2.1设计思路 ...................................... - 3 - 2.2详细设计 ...................................... - 4 - 2.2.1节点类型.................................. - 4 - 2.2.2待求量 ................................... - 4 - 2.2.3导纳矩阵.................................. - 4 - 2.2.4潮流方程.................................. - 5 - 2.2.5牛顿—拉夫逊算法.......................... - 6 - 2.2.5.1牛顿算法数学原理：................... - 6 - 2.2.5.2修正方程............................. - 7 - 2.2.5.3收敛条件............................. - 9 - 3.结果分析.......................................... - 10 - 4.小结.............................................. - 11 - 参考文献............................................ - 12 -

电力系统分析练习题

电力系统分析练习题一、单项选择题 1.对电力系统的基本要求就是(A) A.保证供电可靠性、保证良好的电能质量、保证系统运行的经济性 B.保证供电可靠性、保证良好的电能质量、保证继电保护动作的选择性 C.保证供电可靠性与良好的电能质量 D.保证供电可靠性与系统运行的经济性 2.下图所示的电力系统中,变压器T1的额定变比应为(B) A.242/121/11kV B.220/121/11kV C.220/110/10kV D.242/121/10kV 3.连接220kV 电力系统与110kV 电力系统的降压变压器,其额定变比应为(D) A.220/110kV B.220/115、5kV C.242/121kV D.220/121kV 4.我国110kV 以上电力系统中性点通常采用的运行方式就是(B) A 、不接地 B 、直接接地 C 、经消弧线圈接地 D 、经电容器接地 5.电力系统中性点经消弧线圈接地时,应采用的补偿方式为(A) A.过补偿 B.欠补偿 C.全补偿 D.全补偿或欠补偿 6.采用同一型号导线的三相架空输电线路,相间距离增大时,其电容(B) A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定 7.架空输电线路采用分裂导线的目的就是(A) A 、减小线路电抗 B 、减小线路电阻 C 、减小线路电容 D 、增大线路电抗 8.三相架空输电线路导线全换位的目的就是(A) A.减小三相参数的不平衡 B.减小线路电抗 C.减小线路电容 D.提高输电线路的输送容量 9.变压器参数B T 由试验数据确定。(2章)(B) A.%K U B.%0I C.0P ? D.K P ? 10.变压器的电抗参数 T X ,由实验数据确定。(A) A 、%K U B 、%0I C 、0P ? D 、K P ? 11.变压器的电纳参数T G ,由实验数据确定。(C) A.%K U B.%0I C.0P ? D.K P ? 12.变压器的电阻参数T R ,由实验数据确定。(D) A.%K U B.%0I C.0P ? D.K P ? 13.如果三相功率基准值为b S 、线电压基准值为b U ,则阻抗基准值为(D) A.b b U S / B. b b U S 3/ C.2/b b U S D.b b S U /2 14.输电线路运行时,其始端电压电压与末端电压的大小关系就是(C) A.始端电压一定高于末端电压 B. 始端电压始终等于末端电压 C.在不计电压降落横分量影响情况下,PR+QX>0时,始端电压高于末端电压 D.在不计电压降落横分量影响情况下,PR+QX>0时,始端电压低于末端电压 15.输电线路的电压降落就是指(A) A 、线路始端电压与末端电压的相量差 B 、线路始端电压与末端电压的数值差 C 、线路始端电压与额定电压的数值差 D 、线路末端电压与额定电压的数值差