电力系统潮流计算课程设计报告

1、冻“电力*橹课程设计报告学学生姓名：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：初壮 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

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)(n)、X =x(n) 一(n/,2,)f (X(n)(n)反复进行计算

4、，当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一拉夫逊法。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；时，贝f(x(n)；) =0(n)把f (X(n) ；)在X附近对；用泰勒级数展开=2f(x(n)忖厂心訂*)-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)TX)(n)比较两式，可以看出牛顿 一拉夫逊法的休整量和X的误差的一次项相用同样的方法考虑，给出n个变量的n个方程:'fl(Xi,X2,Xn)=Of2(Xi,X2,，Xn)=O、fn(Xi,X2,，Xn) =0对其近似

5、解X；得修正量 X；可以通过解下边的方程来确定：fi(Xi；x2, f2(Xi；X；,39,x：)1,xn)i吋icx2cf2cX2釵n cf2 釵nfAXjAX 2cf2纠aLfn(Xi：X；,X)1瞬n筑筑工Xn 一cX2%式中等号右边的矩阵 主都是对于Xi,X2/ ,Xn的值。这一矩阵称为雅可%比(JACOBI)矩阵。按上述得到的修正向量 叹1,咲2, JXn后，得到如下关Xn =Xn X这比X；,X2，Xn更接近真实值。这一步在收敛到希望的值以前重复进n十nXn -Xn行，一般要反复计算满足| nhn+ln+nHmax X；-X；, X2-X2；为预先规定的小正数，Xnn1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.ip(0),.g(0),(w2)(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 飞门f(0)； 修正各节点电压e=e，f(1) = f(0) rf； 将e，f在带入方程式，求出厶P,.g,(22)； 检验是否收敛，即maxlp(k), g(k)亠；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

7、图如下：4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。SB参数求取设定基准值 SB =100MVA，UB =220KV，所以ZB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：2 2X Uk%Un1000 Snt 100SnZt 二 Rt Xt ZtZb(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 1Sl =50+

8、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:(4) 计算变压器分接头变比变压器有5个抽头,电压调节范围为U n _ 2*2.5% , U N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k*1220 （1 5%） 10=0.95511 220220 （1 丄5%）叭 0.93211 220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128.5+j20.10.0176+j0.0415j0.000556j0.26911413.6+j32.160.0

9、218+j0.0664j0.0002224j0.10761613.6+j32.160.0218+j0.0664j0.0002224j0.1076231.49+j40.3330.0031+j0.083300451.78+j53.8850.037+j0.1113004610.2+j24.120.0211+j0.0498j0.0001668j0.0807671.49+j40.3330.0031+j0.083300686.8+j16.080.0140+j0.0332j0.0004448j0.2153891.78+j53.8850.0037+j0.1113008108.5+j20.10.0176+j0.

10、0415j0.000556j0.269111 220k*3 二k*220 d.5%）10 =0.886竺卫=0.90911 220匕=220 （仁5%） 10 =0.86411 220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4.2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:號鷲 brancli data% fbus thusr x b rate A rat eBrateCstatus angminangmax】：120.0

11、1760.04150.26910D0 0o :1-360350；140.02160.05640.10760000c :1-300350；160.021E0.06640.1076000ao :L-3eo3S0;230.00310.03330 000Q.S55o :1'3C03S0：450.0370. 11130 00D0.955o :1-360350；460.02110. 049E0.08070000o :1300:670.0Q310.08330 0000.9550 :1-3«0360：680.014a. 03320.21630D000 :1'3603S0;890.00

12、37Q. 11130 D0D0.955o :1-360350;31C0.C1760.04150. 26910000c :13S0；ratio anglempcbranch -TTiir? Till _ jl掘 bus data% bus_itypePdQdGsBsareaVmVab as eKV zon亡VmawVjuinmpc. bus13000011024211. 10. 0;21000011024211. 10. 9：31402500110111LI0.9;410000I1024211. 10.0;5150310011J曲511. 1 0. 9;6100001102421E 10. S：

13、714025001101111.10. S：81000011024211. 10. S：g16037001103E- 51L 1 0T 0;102000011024211. 1o. e；;KK generator data$ 血 Fs QgQnax QminVgstatusPiir. Fcl3cmn4chay QcZniri Qc2nax r沐rup_lO iajip_30 ranp_q spfiijic. gen = L1 0300 -3001IDO L 370 350 00 :C 00000;ID 0 0300 -300110D I 200 10 00 0D J 000 Q0 0：;得到的

14、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1.00.9871.0110.9710.9600.9740.9970.9740.9731.014.05543.75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

15、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， bus，generator 矩阵如下图光 branch data% Thus thus Tnpc. branch =rarteArat eBrateCangmin angmax120.01760L 04150.2631a00 00I -300360;140.02180L 06640. 107600 01-360360：160.02180. 0S640. 1076000 0D1-360360：230,00310i. 0833Q 0000, 95501-300360;45D.0370L

16、 11130 0000. 93201-3S0360;46D.02110i. 04980. 0807000 cc1-360360;670.00310. 08330 0000. 9550I -3003C0：680*014O. 03320.2153000 001-500360：8g0. 0037Q. 11130 0000.93201-360360：S100.01760.04150. 2C91000 c01-3603B0；XKThT" TXAmr删busdat a%bus_itypePdQd G冒Bsar亡aVnVabaseKVzonempc.bus二1|30 000110242 1L1 0

17、. 9：210 000110242 11(1 0.9;3140250011011 1L1 0.9;4I0 D00110242 1L1 0,&5150310011038. 51k 1 0. sh£10 000110242 11.1 0. 9：7140250011011 11.1 0. 9;810 000110242 11.1 0.9：g160370011038. 511.1 0.9I*1020 0001I0242 1L1 0.9;；Vmax Vmin系H generator % bus F：驼 npc.卿=0 010 60 :dataJDD -3003D0 -300：.O1st

18、atusPnaa3?0 j50 0 0:100 1 2D0 10 0 0 0IPel Fc2 Qclnin Qcliuz 比加Ji Qc2nau r3np_ajc taip_lO ranpJO fanp.Q a;f0000000000;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1.010.9971.0220.9730.9890.9670.9890.9730.9981.05.40623.54.3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

19、考节点，所以暂且将电厂1的发电量设为0）发电厂发电厂发电厂变压器变压器变压器变压器2发电1母线2母线1变比2变比3变比4变比量电压电压601.0110.9550.9320.9550.932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1.010.9971.0220.9730.9890.9670.9890.9730.9981.05.40623.5结果如下表: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4.4第四问经过调试各可控参数我们

20、得到以下结果：当可调参数的值为下表时：% branch data黑fbusmpc* branchthus二rxbrateArat &BrateCratioanglest at us anmin12O.O1T60. 0415D. 2S91000 001-350360：14Q. 02180.06640. 1076000 001-3003呦：1C0.02180.06640. 1076000 001-350300；2(L 00310. 0833C 0D00.95501-3S0360：450. 0G70. 11130 000D.S3201-350360;460.0211C.04980. 0807

21、000 001-3S0670.00310. 08330 000D.S5501-350360;680,0140, 03320.2153000 001-350360；B90.00370. 1113D 0000*03201-33030;8100.01760.04150.2691000 001-350360；够 iterator datast atus PiaxPunPci Pc2QclninQcliaxQc2nin Qc2iax raaip_a?c ranp： ranp_jO raiip_q鶯bus Fg晦Qnut "in Vgnpc.级"='L :0300 -300 L

22、Jl100 13701 350 0 0o :0 0D 00 0:ID 60 Q300 -300 LOl100 1200 10 0 00 00 0D 00 00；得到的结果如下表所示：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功率功率压压压压压压压压压电压损耗损耗四个负荷均增1.010.9971.0230.9861.0030.9911.0150.9911.0171.013.82219.09大2%四个负荷均减 1.010.9981.0240.9871.0070.9921.0180.9921.0211.013.49417.45小2%1,4下降2,3 上升 1.010.9981.0240.9861.0030.9911.0160.9911.021.013.70818.232%满足题目要求，且有无功损耗较小4.5第五问60MW，此时若，则运行结果如下：设变电所1，2，3，4的负荷分别为