《电力系统分析》课程设计-极坐标表示的牛顿拉夫逊法潮流计算程序设计

目录

1任务书 (2)

2.模型简介及等值电路 (3)

3.设计原理 (4)

4.修正方程的建立 (6)

5.程序流程图及MATLAB程序编写 (8)

6.结果分析 (14)

7.设计总结 (17)

8.参考文献 (17)

《电力系统分析》

课程设计任务书

题目极坐标表示的牛顿拉夫逊法潮流计算程序设计

学生姓名学号专业班

级

电气工程及其

自动化

设计内容与要求1. 设计要求

掌握MATLAB语言编程方法；理解和掌握运用计算机进行潮流计算的基本算法原理；针对某一具体电网，进行潮流计算程序设计。

其目的在于加深学生对电力系统稳态分析中课程中基本概念和计算方法的理解，培养学生运用所学知识分析和解决问题的能力。

2. 内容

1）学习并掌握MATLAB语言。

2）掌握变压器非标准变比概念及非标准变比变压器的等值电路。掌握节点导纳矩阵的概念及导纳矩阵的形成和修改方法。

3）掌握电力系统功率方程、变量和节点分类。

4）掌握利用极坐标表示的牛-拉法进行潮流计算的方法和步骤。5）选择一个某一具体电网，编制程序流程框图。

6）利用MATLAB语言编写该模型的潮流计算程序，并上机调试程序，对计算结果进行分析。

7）整理课程设计论文。

起止时间2013 年7 月 4 日至2013 年7月10日指导教师签名年月日

系（教研室）主任

签名

年月日学生签名年月日

2 模型简介及等值电路 2.1 课程设计模型：模型3

电力网络接线如下图所示，各支路阻抗标幺值参数如下：Z12=0.02+j0.06，Z13=0.08+j0.24， Z23=0.06+j0.18， Z24=0.06+j0.12， Z25=0.04+j0.12， Z34=0.01+j0.03， Z45=0.08+j0.24， k=1.1。该系统中，节点1为平衡节点，保

持1

1.060V j =+&为定值；节点2、3、4都是PQ 节点，节点5为PV 节点，给定的注入功率分别为:

20.200.20

S j =+，

3-0.45-0.15

S j =，

40.400.05

S j =--，

50.500.00S j =-+，5 1.10V =&。各节点电压（初值）标幺值参数如下： 节点

1 2 3 4 5

Ui （0）=ei （0）+jfi （0）

1.06+j0.0

1.0+j0.0 1.0+j0.0

1.0+j0.0

1.1+j0.0

计算该系统的潮流分布。计算精度要求各节点电压修正量不大于10-5。

图2-1

2.2 模型分析

节点1是平衡节点，节点2、3、4是PQ节点，节点5是PV节点。由题可得等值电路模型中各节点之间的导纳：y12=5.000-j15.000，y13=1.2500-j3.7500，y22=0.2750-j0.8250，y23=1.667-j5.000，y24=3.333-j6.667，y25=2.7500-j8.2500，y34=10.0000-j30.0000，y55=-0.25+j0.75

2.3 等值电路模型

在图2-2中，将图2-1中的编号重新编排，节点2、3、4、5、1替换为1、2、3、4、5。则各节点之间的导纳变为y12=1.667-j5，y13=3.333-j6.667，y14=2.75-j8.25，y15=5-j15，y52=1.25-j3.75，y23=10-j30，y34=1.25-j3.75，y11=0.275-j0.825，y44=-0.25+j0.75。

3 设计原理

本题采用了题目要求的牛顿－拉夫逊潮流计算的方法。牛顿法是数学中解决非线性方程式的典型方法，有较好的收敛性。

3.1潮流计算的定解条件

题中所给图表示一个五节点的简单电力系统，n 个节点电力系统的潮流方程的一般形式是

.

.

1

n i i

j ij j i

P jQ V Y V =-=∑ (1,2,3,...)i n =

或

.

.

1

n j i i i ij j V P jQ V Y =+=∑ (1,2,3,...)i n =

按变量的不同，一般将节点分为三种类型。 （1） PQ 节点

这类节点的有功功率和无功功率是给定的，节点(,)V δ是待求量。通常变电所都是这一类型节点。由于没有发电设备，故其发电功率为零。属于这一类节点的有按给定有功、无功功率发电的发电厂母线和没有其他电源的变电所母线。 （2） PV 节点

这类节点有功功率P 和电压幅值V 是给定的，节点的无功功率Q 和电压的相位δ是待求量。这类节点必须有足够的可调无功容量，用以维持给定的电压幅值，因此又称为电压控制节点。一般选择有一定无功储备的发电厂和具有可调无功电源设备的变电所作为PV 节点。 （3） 平衡节点

在潮流分布算出以前，网络中的功率损耗是未知的，因此，网络中至少有一个节点的有功功率P 不能给定，这个节点承担了系统系统的有功功率平衡，故称之为平衡节点。潮流计算时，一般只设一个平衡节点。

3.2潮流计算的约束条件

(1)所有节点电压必须满足

min max i i V V V ≤≤

(2)所有电源节点的有功功率和无功功率必须满足

min max

min max

}Gi Gi Gi Gi Gi Gi P P P Q Q Q ≤≤≤≤

(3)某些节点之间的电压应满足

max

i j i j

δδδδ-<-