基于matlab的潮流计算

课程设计任务书
第学期
学院：信息商务学院
专业：电气工程及其自动化
学生姓名：学号
课程设计题目：基于MATLAB的潮流计算
起迄日期：月日～月日课程设计地点：电气工程系工程实验室
指导教师：
系主任：
课程设计任务书
课程设计任务书
1 引言
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），各支路流过的功率，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，牛顿—拉夫逊Newton-Raphson法是数学上解非线性方程组的有效方法，有较好的收敛性。

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。

1.1 设计任务与要求
利用MATLAB/SIMULINK仿真软件，搭建多电压等级电力网络潮流计算模型。

掌握各种潮流计算方法，掌握MATLAB/SPS工具箱使用方法及其在潮流计算中的应用。

MATLAB作为先进的仿真软件，在电力系统潮流计算方面，尤其是矩阵运算上具有突出的优秀性。

本设计要求利用MATLAB编写程序，输入数据并完成潮流分布计算。

1.2实用价值与理论意义
在电力系统的正常运行中，随着用电负荷的变化和系统运行方式的改变，网络中的损耗也将发生变化。

要严格保证所有的用户在任何时刻都有额定的电压是不可能的，因此系统运行中个节点出现电压的偏移是不可避免的。

为了保证电力系统的稳定运行，要进行潮流调节。

随着电力系统及在线应用的发展，计算机网络已经形成，为电力系统的潮流计算提供了物质基础。

电力系统潮流计算是电力系统分析计算中最基本的内容，也是电力系统运行及设计中必不可少的工具。

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电压的幅值及相角、各元件中流过的功率、整个系统的功率损耗等。

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设计、生产运行、调度管理及科学研究中都有着广泛的应用。

它的发展主要围绕这样几个方面：计算方法的收敛性、可靠性；计算速度的快速性；对计算机存储容量的要求以及计算的方便、灵活等。

2设计过程
2.1设计原理
在电力网中功率由两个方向流入的节点称为功率分点，并用▼和▽分别表
示有功功率和无功功率分点。

在不计功率损耗求出电力网功率分布之后，想像在功率分点（节点 1将网络解开，使之成为两个开式网络。

网络等值电路如图
由基尔霍夫电压定律和电流定律可计算得：
1
312122132I I I I I I =+=-
为了求取网络中的功率分布，可以采用近似的算法，先忽略网络中的功率损耗，都用相同的电压V •
计算功率，令V •
=V N ∠0°，认为S ≈V N *
I ，对上式的各量取其共轭值，然后全式乘以V N ，便得：
()()31
213113123121S Z Z Z S Z S Z Z a
+++-+=
()()31
21321
2132232S Z Z Z S Z S Z b +++Z +-=
()31
21321
3223121Ia Z Z Z Z Z Z ++I +I +=
()31
21321
2132232Ib Z Z Z Z Z ++I +Z +I =
常规的电力系统潮流计算中一般具有三种类型的节点：PQ、PV及平衡节点。

一个节点有四个变量，即注入有功功率、注入无功功率，电压大小及相角。

常规的潮流计算一般给定其中的二个变量：PQ节点（注入有功功率及无功功率），PV 节点（注入有功功率及电压的大小），平衡节点（电压的大小及相角）。

PV节点：注入有功功率P为给定值，电压也保持在给定值。

PQ节点：有功和无功功率为给定值。

平衡节点：用来平衡全网的功率。

平衡节点的电压大小和相位是给定的，通常以它的相角为参考量，取其相角为零。

一个独立的电网中只设一个平衡节点。

2.2 设计流程图
2.3仿真参数设置
请输入节点数:n=3
请输入支路数:nl=3
请输入平衡母线节点号:isb=1
请输入误差精度:pr=0.0001
请输入由各支路参数形成的矩阵:B1=[1 2 0.10+0.19j 0 1 0;2 3 0.17+0.22j 0 1 0;1 3 0.13+0.26j 0 1 0]
请输入各节点参数形成的矩阵:B2=[0 0.25+0.18j 1 1.03 0 2;0 0.2+0.15j 1.025 1.03 0 2; 0 0 1.03 1.03 1 3]
导纳矩阵Y=
3.7077 - 7.1984j -2.1692 +
4.1215j -1.5385 + 3.0769j
-2.1692 + 4.1215j 4.3684 - 6.9675j -2.1992 + 2.8461j
-1.5385 + 3.0769j -2.1992 + 2.8461j 3.7377 - 5.9230j
迭代次数
3
没有达到精度要求的个数
3 3 0
各节点的实际电压标么值E为(按节点号从小到大排列):
1.0000 0.9853 - 0.0257i 1.0293 - 0.0382i
各节点的电压大小V为(按节点号从小到大排列):
1.0000 0.9857 1.0300
各节点的电压相角时shita为(按节点号从小到大排列):
0 -1.4930 -2.1234
各节点的功率S为(按节点号从小到大排列):
0.2101 - 0.1440j -0.2000 - 0.1500j 0.0000 + 0.3107j
各条支路的首端功率Si为(顺序同输入B1时一样):
0.1377 + 0.0048j
-0.0642 - 0.1488j
0.0724 - 0.1488j
各条支路的末端功率Sj为(顺序同输入B1时一样):
-0.1358 - 0.0012j
0.0688 + 0.1547j
-0.0688 + 0.1560j
各条支路的功率损耗DS为(顺序同输入B1时一样):
0.0019 + 0.0036j
0.0046 + 0.0059j
0.0036 + 0.0071j
3仿真
3.1仿真过程
运行chaoliu.m程序，然后matlab命令框里会出现然你输入节点数3、线路数3等等的数据，输出结果。

3.2仿真程序
3.3仿真结果
四总结
潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，它的任务是对给定的运行条件确定系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及其相角）、网络中的功率分布及功率损耗等。

潮流计算的已知条件通常是电源点的电压和负荷点的功率，待求的是电源点以外的各节点电压和功率分布。

可以采用逐步逼近的方法，将每一轮的计算分两个步骤进行：第一步，从负荷点开始，逆着功率传送的方向，计算各支路的功率损耗和功率分布；第二步，从电源点开始，顺着功率传送的方向，计算各支路的电压降落（或电压损耗）。

通过这次的课程设计，我重新温习了之前课本的相关内容，对课本上的知识有了更深层次的理解与掌握，同时进一步感受到了理论知识在工程实践中的重要性。

刚接触到课设题目时，把问题想的太复杂，只有一个模糊的方向。

后来与同学进行了多次讨论与推敲，直至最后才把问题解决。

总之，这次的课程设计是很有意义的，让我更加地体会到“实践出真知”的这个道理。

参考文献
1 傅承义，陈运泰，祁贵中.地球物理学基础.北京：科学出版社，1985。