潮流上机课程设计-华电

课程设计报告

( 2011—2012年度第一学期)

名称：电力系统潮流上机

院系：电气与电子工程学院班级：

学号：

学生：

指导教师：

设计周数：两周

成绩：

日期： 2011年12月19日

一、课程设计的目的与要求

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

二、设计正文（详细容见附录）

1．手算

2．计算机计算

3．思考题

三、课程设计总结或结论

潮流计算是研究电力系统稳态运行的一种基本计算，最初求解电力系统潮流时大多使用手算，但随着电力系统结构的日趋复杂，计算量也越来越大。

复杂电力系统潮流计算中，由于节点数量巨大，所形成的修正方程已经无法通过手算方式解决，尤其是需要迭代次数较多时，手算所需要的时间太长，计算机潮流计算无疑为解决这一问题提供了极大的便利。计算机潮流计算可以迅速解决复杂网络的潮流计算问题，这是由于无论系统的复杂程度如何，其节点与支路的类型是固定的，所以只需要输入节点与支路的数据，就可以解决任何一个复杂网络的潮流计算问题。即只需要一次编程，就可以基本上解决所有复杂网络的计算。

需要注意的是，在使用牛顿—拉弗逊发计算潮流时，对于初值要选择比较接近它们的精确解，否则迭代过程可能不收敛。

潮流计算Ｃ语言程序编程过程中需要注意的是，Ｃ语言无法实现复数运算，需要将得到的值的实部与虚部分开储存并计算。这个过程复杂并且容易出错，编写程序是需要注意。另外需要注意的一点是：Ｃ语言数组的编号是从零开始的，在程序编写过程中应注意下标的对应。

通过这一次的电力系统潮流计算编程，我不仅对Ｃ语言的编程有了更深刻的理解，也对《电力系统分析》这门课程进行了查漏补缺和巩固，对电力系统的运行也有了更加深入的了解，受益匪浅。

四、参考文献

1.《电力系统计算：电子数字计算机的应用》，交通大学等合编。：水利电力；

2.《现代电力系统分析》，王锡凡主编，科学；

3.《电力系统稳态分析》，珩，中国电力，2007年，第三版；

附录（包括：1.手算过程及结果；2.计算机计算流程图、表格、数据；3.思考题答案）附录一、手算过程及其结果

附录二、计算机计算流程图、表格、数据

编写潮流计算程序

简单系统如下图所示，支路数据如下： 支路14，27，39为变压器支路，参数为

100.1,058.0114==K X ，050.1,063.0227==K X 100.1,059.0339==K X

其余支路为线路支路，参数为

075.02/,072.0019.07878=+=B j Z , 105.02/,101.0012.08989=+=B j Z 153.02/,161.0032.05757=+=B j Z 179.02/,170.0039.06969=+=B j Z 088.02/,085.0010.04545=+=B j Z 079.02/,092.0017.04646=+=B j Z

节点数据如下：

o U 004.11∠=•

025.1,63.122==U P ，025.1,85.033==U P

5.025.15j S --= ,3.09.06

j S --= ,35.00.18j S --=

节点数据

线路数据

节点导纳矩阵Y B

迭代次数：Count_Num=3

各节点电压：

平衡节点功率：节点编号1: 0.72887-j0.10579 PV节点无功功率：节点编号2: j0.30332

PV节点无功功率：节点编号3: j0.17199

线路功率及损耗：

线路总损耗：ΔS= 0.05887-j0.78048

附录三、思考题

1、潮流计算的方法有哪些？各有何特点？

答：潮流计算分为简单电力网络的手算和复杂电力网络的机算两大类，其中机算又有高斯-赛德尔迭代法，牛顿-拉夫逊迭代法和P-Q分解法。

特点：

手算求解求解潮流一般只用于简单的网络中，计算量大，对于多借点的网络用手算一般难以解决问题。但是通过手算可以加深对物理概念的理解，还可以在运用计算机计算前一手算的形式求取某些原始数据。

高斯-赛德尔迭代法：算法简单，对于初值的要求不高，但是需要迭代的次数多，收敛的速度慢，在早期的潮流计算中银够用较多，之后逐渐被牛拉法取代，但仍可以作为机算程序前几次迭代的的算法，以弥补后者对于初值要求高的缺点。

牛顿-拉夫逊法：是常用的解非线性方程组的方法，也是当前广泛采用的计算潮流的方法，其收敛速度会，几次迭代后就可以得到最终的结果。但其缺点就是要求初值的选择得比较接近它们的精确值，否则迭代过程可能不收敛。

P-Q分解法：派生于以极坐标表示的牛拉法，其根据电力系统的特点，对后者的修正方程做了简化，P-Q分解法的系数矩阵B’和B”代替了牛拉法中的雅克比矩阵，阶数降低，其中的元素在迭代过程中不发生变化，而且元素对称，这些都大大提高了运算速度，而且精确度几乎不受影响。

P-Q分解法的收敛性接近直线，而牛拉法的收敛速度要比P-Q分解法快。但是由于牛拉法每次迭代都要形成雅克比阵，所以一次迭代的时间比PQ分解法要长。

2、如果交给你一个任务，请你用已有的潮流计算软件计算城市电网的潮流，你应该做哪些工作？（收集

哪些数据，如何整理，计算结果如何分析）

答：用现有的潮流计算软件分析城市电网的潮流，主要收集的数据：

（1）城市电网中所以的节点支路的相关数据，并对节点和支路分类处理：

PQ节点要了解节点的注入有功和无功功率；

PV节点要了解节点电压大小，注入有功及节点所能提供的最大最小的无功功率；

对于平衡节点要了解节点电压的大小相、及节点所能提供的最大最小有功无功功率。

（2）支路数据：支路的电阻电抗电纳支路变压器的变比及线路所能传输的最大容量。

（3）分析容：

考虑PQ节点的电压是否过高或过低；

分析PV节点的电压幅值是否正常及无功功率是否超出围；

分析平衡节点有功无功功率是否在节点所能提供的围之；

分析给支路的功率，看是否超出线路传输的最大容量；

分析整个系统的网损是否达到标准。

3、设计中遇到的问题和解决的办法。

答：（1）首先遇到的问题是C编程语言的语法，由于学的时间已经很久了，难免导致对其中的具体概念有些模糊，但是通过老师的提醒和自己对C语言的复习，这个问题还是得到了较好的解决。比如说对于数组的定义时，是从0开始的，而节点和支路的编号都是从1开始的，我们编程时就要在必要的时候加1。（2）跟着老师的思路来编比较好。由于每个人的思路不尽相同，于是当出现错误的时候就不好排查，可能会因此而浪费宝贵的时间。于是我选择跟着老师的思路来编，这样好和老师的程序对照排错。

（3）在编程的过程中最重要的一点是有清晰的思路。开始时，对于整体的把握并不是很好，导致了程序中出现各种误操作。在老师的指导和同学的讨论下，思路渐渐清晰。

（4）我觉得在仿真实验室最大的问题就是程序软件的自身的问题，比如：在寝室里已经调试好的程序，拷贝到实验室的计算机上就没办法断点运行，也没有运行的结果输出，而且机房病毒横行，总是给我们带来一些不必要的麻烦，最后也不得不带上自己的电脑到机房编程。

（5）最后求线路的功率上网时候，在编程时一直很困惑，不知道该怎么编。对书上的（4-51a）和（4-51b）式子的处理时，y i0和y j0的处理也要分为普通支路和变压器支路，这样就很好处理了。