电力系统潮流计算课程设计

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

初壮

指导教师：职称: 副教授

指导教师：李翠萍职称: 副教授

2014年 01月10日

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，各元件流过的功率，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，求解的方法有很多种，牛顿—拉夫逊法是数学上解非线性方程组的有效方法，有较好的收敛性。将牛顿—拉夫逊法用于潮流计算是以导纳矩阵为基础的，由于利用了导纳矩阵的对称性，稀疏性及节点编号顺序优划等技巧，使牛顿—拉夫逊法在收敛性，占用内存，计算速度等方面的优点都超过了阻抗法。

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。首先，画出系统的等效电路图，在计算出各元件参数的基础上，应用牛顿—拉夫逊法以及MATLAB软件进行计算对给定系统图进行了四种不同负荷下的潮流计算，经过调节均得到符合电压限制及功率限制的潮流分布。其次，牛顿—拉夫逊法具有较好的收敛性，上述计算过程经过四到五次迭代后均能收敛。根据运算结果，分析各支路损耗和系统总损耗。

关键词：牛顿-拉夫逊法MATLAB 潮流计算MATPOW

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20MW 和50MW,发电厂二装机容量为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 70MW 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2

变电所3

变电所4

35kV 母线

10kV 母线

35kV 母线

10kV 母线

一次侧电压220kV

一次侧电压220kV

母线1

母线3

母线2

线路长为90km

线路长为80km

线路长为90km

线路长为100km

2*QFQ-50-2 2*QFS-50-2

TQN-100-2

2*TQN-100-2

。。。。。。。。。。。。。

线路长为80km

。。。。。。。。。。。。。

电厂一

电厂二

线路长为70km

(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 -6

10*2.78。 二、 课程设计内容及要求

课设内容：

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. 轮流断开支路双回线中的一条，分析潮流的分布。（几条支路断几次）

6. 最终形成课程设计成品说明书。 课设要求：

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。

三、 题目分析

3.1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

......)(!

2)()()()(2

)

()

()

(=+''+

'+=+n n n n X f X

f X

f X

f εεε

上式省略去2

ε以后部分

0)()()()(≈'+n n X f X f ε

)

(n X

的误差可以近似由上式计算出来。

)()()()(n n X f X f '-

≈ε

比较两式，可以看出牛顿—拉夫逊法的休整量和)

(n X 的误差的一次项相等。

用同样的方法考虑，给出n 个变量的n 个方程：

⎪⎪⎩⎪⎪⎨

⎧===0),,,(0),,,(0),,,(21212211n n n n X X X f X X X f X X X f

对其近似解1X '得修正量1X '∆可以通过解下边的方程来确定：