电力系统潮流计算课程设计报告

1、电力系统潮流计算课程设计报冻M电力*学课程设计报告学生姓名学号：学院：电气工程学院班级：题目：电力系统潮流计算指导教师：初上职称：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

2、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2潮

3、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:T13数值方法与计算流程利用牛顿拉夫逊法进行求解，用MATLA歌件编程，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X函数为: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 f J - (nf z 丫 x1,2,)f (X (n)(n)反复进行计算，当X满足适当

4、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的误差为时，则：f(X(n)0(n)把f(X(n)在X附近对用泰勒级数展开2f(X(n)f(X(n)f(x)云f(x(n)0上式省略去2以后部分X的误差可以近似由上式计算出来。f(X)f”(X(n)X的误差的一次项相等。用比较两式，可以看出牛顿一拉夫逊法的休整量和同样的方法考虑，给出这比Xl,X2,n个变量的n个方程:fi(X,X2,Xn)f2gX2,Xn)fn(XnX>,Xn)对其近似解Xi得修正量Xi可以通过解下边的方程来确定:fifi(X,Xf2(X

5、,X2,2,Xn),Xn)Xif2X2f2Xnf2XiX2fn(Xi,X2,Xn)式中等号右边的矩阵X2XnXnXiX2Xn都是对于Xi,X2,Xn的值。这一矩阵称为雅可比(JACOB矩阵。按上述得到的修正向量Xi,X2,Xn后，得到如下关系XiXnXn,Xn更接近真实值。这一步在收敛到希望的值以前重复进行,XmaxXiniXini,X2niX?ni般要反复计算满足为预先规定的小正数,“i是第门次迭代X的近似值。(0)；72、牛顿法的框图及求解过程(i)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)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

6、)； 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eee©,fff；将e，f在带入方程式，求出P(1),Q(1),(V2)； 检验是否收敛，即maxPi(k),Qi(k)输出如果收敛，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)程序框图如下：启动求PQ忙久的R的，Q），求PV节点的P）置节点号上。K=K+1计算输出电压大小及相角,节电功率及支路损耗停止4算例分析4.1 第一问4.1.1 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

7、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、&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。4.1.2 参数求取、一、一、八，r一一八,SB-，一一一一设定基准值Sb100MVAuB220KV,所以Zb2484根据题目UB目即13勺末端号阻抗有名值阻抗标幺值电纳有名值电纳标幺值原始资料，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：2,22PkUNUUR2XTR.1000s100sZtRXtZtZiZb(2)计算线路参数ZRjX(rjx)L(3)变电所负荷分别为：变电所1SL=50+j30.98

8、7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+j0.0415j0.000556j0.26911413.6+j32.160.0218+j0.0664j0.0002224j0.10761613.6+j32.160.0218+j0.0664j0.0002224j0.1076231.49+j40.3330.0031+j0.0833004P51.78+j53.8850.037+j0.1113004610.2+j24.120.0211+j0.0498j0.0001668j0.08076P71.49

9、+j40.3330.0031+j0.0833:0P0686.8+j16.080.0140+j0.0332j0.0004448j0.21538r91.78+j53.8850.0037+j0.1113:008108.5+j20.10.0176+j0.0415j0.000556j0.269(4)计算变压器分接头变比1变压器有5个抽头，电压调节范围为UN2*2.5%,5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220(15%)1011220220(12.5%)10112202201011220220(10.9092.5%)10k*5对变电所低压母线为35K

10、V时选用11220220(15%)1011220时，非标准变比与所以得到的电力系统数学模型如率图所示k*20.932k*3k*40.8860.86410KV时相同31S=40+J51S=50+J7JS=40+j9s=60+1.78+J53.8851.49+J40.3331.78+J53.88511kMA1XW2：k410.2+J24.120T1A1:k1:k6.8+J16.084.2第二问J0.0/、J13.6+J32.16''8.5+J2J0.0U=2:13.6+J32.168.5+J20.1PhJ0.01U=2发电P=200当变电所1,2,3,4负荷分别为：40MW,50M

11、W,40MW,60MW1假设初始的branch,bus,generator矩阵如下图:branchdatafbustbusrsbrateArarteCratioanglestatusbranch=rl20.01760.04150.26910000)1-360360l40,02180,00640.1076000001-360；360;l60.021S0.06640.10700000a1-360360;230.00310.083300000.05501-360300;450,0370.111300000.05501-360360;460.02H0J04980.08070000a1-360360:6

12、70.00310.08330D00Q.95G01-3603S0;ES0.0140.03320.215300000-360360;8g0.0037C.111300c00.955a1-360360:8100.017S0,04150.26S1000001-360360;%angminangmaxtypebaseKYzone鹅ditabus 干QgQrm QnUi1仰-【、厂 ,C 涮-aoa:2DD| 3)0-300硝血塑 E ilatus Prcj?ninI 10D 37J 预 0 D0 01 1DD2 叮lJ d 0 f :1 Fc2 Ocluiu 43 Lux qcz lji 0C jm；0C

13、0o a ；00 .f31lp_L0 iiLp_30 idn(-_iiapf节点1.得到的结果如下图:节点节点节点节点节点节点节点节点包功3电4电5电6电7电8电9电10电功率压压压压压压压压损耗无功功率损耗()1.0.0.9)01 97 96871100. 0. 0.97 99 974740.97 1.0314.0554375irpe.bus-130000i102A21U1U,9；21u00011U24211_1ui.9；31402500110111LI(19:410000110242111d.9；51505100110羽？511.1o.s:510000110242111d.9;T14025

14、0011011L1(19:8100on110242111ft.991003T001103吕511.1C.9:：10200001102421Lia.9：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Ubranch,

15、bus,generator矩阵如下图%btanchdata%fbuzthusr签brateArsteBrateCraiioanglestatusarigminanjitaj;mpc.branch:=infnrArnrTV nrAT滋总帚bus data% bus.i t/peFdQdGsareaVm 7a taseKTzoneVmin120.017S0.04150.2691000001-3SC360;140.02100,00640.107600D001-AS0360;100.02180.06640.107C000001-36C3fi0;230.00310,033300000.96501-360

16、360;450.0370.111300000.93201-360北D.460.0211CL040S0,0807000D01-300360;670*00310.083300000.95501-360360:5S0,0140.03320.2153000001-3S03fi0;8g0.00370,111300000.93201-360360:8100.01760.04150.2691000001-300360;mpe. hus& EiAeiatorstatesptiir. Pel Fc?mpc, g'sn -Qclr.i*QcJruz-1口网：泗rup.q11 503( -100LO

17、L:o3?D 100 00 0：JD -300i no.2U 101|300001102421.10.9:21000011024211.1o.g；314025001101111.10.9;4100001I24211.1o,e:515031001I038.E11.10.9510001I2421L10.9:T14025001101111.10.9;5100001124211.10.9;3160370011038.511.10.91020000I102421I.10.9;=：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启功无功1电2电3电4电5电6电7电8电9电10电功率功匕率压压压压压压压

18、压压压损耗损耗1.0.1.00.0.0.0.0.5.423.1.006 5019902979896989799723979384.3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司控参数：（由于发电厂i的母线设定为参考节点，所以暂且将电厂i的发电量设为0）发电厂2发电量60发电厂i母线发电厂电压1.012母线电压1变压器1变比0.955变压器2变比0.932变压器3变比0.955变压器4变比0.932结果如下表:节点 i电 压节点2电 压节点节点3电4电压 压节点5电 压节点6电 压节点7电 压节点8电 压节点9电 压节点10电压有功功率损耗0.1.0.0.0.0.0.

19、0.5.无功 肉率 损耗2306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得到以下结果当可调参数的值为下表时：;四个荷均大2%个负均减2%1,4下负增四荷小2,3上升2%branchdataAbusthusrzbrateArateBeCrat£oanA|ebranch=120.011760.04150.2691000cc1-360sac；140.02180.Q604oh107600QC01-360360;1S002180.06&40.1070000ij01-

20、360z30.00310.033300QQQ?9匪01-36(J帧460.037D.1113DD00.9320I-360350;a0.02110.049B0.0007000001-360预：S70.00310.083300000.95501-360360:G80.0H40.03320.2153000001-360360;Sg0+00370.111300000.93201'3603S0;S100.01760.04150.2691000c01-360360;*%叩匚statusangniitangmaxgeneratordata%bu?PjQr.asrip:-【gen:o.:030060r

21、3001.03CD-300LQ得到的结果如下表所示:节占1八、电压节占2八、J电压节点3电压1001001F13K37035CQ0biui?c:0Q:0Qclxin0:0D20010D(0000节节节节4点5占6点7点8电tth电电压压压压00A；000;节点9电压1.011.011.010.9970.9980.998满足题目要求,4.5第五问1.0231.0241.0240.9860.9870.9861.0031.0071.003且有无功损耗较小设变电所1,2,3,4的负荷分别为0.9910.9920.9911.0151.0181.0160.9910.9920.9911.0171.0211.024c2riir节点10电压1.011.011.01有功功率损耗无功功率损耗3.8223.4943.70819.0917.4518.2340MW50MW40MW60MW此时若不断开任何一条回线且可控参数为第四问得到的较优解，则运行结果如下：节点节点节点节点节点节点节点有