电力系统课程设计答案

电力系统分析课程设计

题目电力系统分析课程设计

学院

专业电气工程及其自动化

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院长(签字)

摘要

潮流计算是电力系统的一项重要分析功能，是进行故障计算，继电保护整定，安全分析的必要工具。

传统的潮流计算程序缺乏图形用户界面，结果显示不直观，难于与其他分析功能集成。网络原始数据输入工作量大且易于出错。随着计算机技术的飞速发展，MICROSOFT WINDOWS 操作系统早已被大家所熟悉，其友好的图形用户界面已成为PC机的标准，而DOS操作系统下的应用程序因其界面不够友好，开发具有WINDOWS风格界面的电力系统分析软件已成为当前的主流趋势。另外，传统的程序设计方法是结构化程序设计方法，该方法基于功能分解，把整个软件工程看作是一个个对象的组合，由于对某个特定问题域来说，该对象组成基本不变，因此，这种基于对象分解方法设计的软件结构上比较稳定，易于维护和扩充。

本文通过一个实例介绍了潮流计算的手算和计算机算法。结合电力系统的特点，软件采用 MATLAB语言运行于WINDOWS操作系统的图形化潮流计算软件. 电力系统的潮流计算是电力系统分析课程基本计算的核心部分之一。它既有自身的独立意义，又有电力系统规划设计、运行和研究的理论基础，因此课程设计的重要性自不待言。

关键词：电力系统潮流计算；牛顿—拉夫逊法潮流计算； MATLAB

一、设计内容及要求

复杂网络牛顿—拉夫逊法潮流分析与计算的设计

电力系统潮流计算是电力系统中一项最基本的计算，设计内容为复杂网络潮流计算的计算机算法——牛顿-拉夫逊法。

首先，根据给定的电力系统简图，通过手算完成计算机算法的两次迭代过程，从而加深对牛顿-拉夫逊法的理解，有助于计算机编程的应用。

其次，利用计算机编程对电力系统稳态运行的各参数进行解析和计算；编程完成复杂网络的节点导纳矩阵的形成；电力系统支路改变、节点增减的程序变化；编程完成各元件的功率损耗、各段网络的电压损耗、各点电压、功率大小和方向的计算。

复杂网络N-R法潮流分析与计算的设计

一、设计题目

系统图的确定

系统等值电路如图，利用N-R法计算系统潮流，取误差系数ε=10-5。该系统中，节点1为平衡节点，保持U1=1.05+j0为定值，节点6为PV节点，其他都是PQ节点。给定的注入电压、

变压器阻抗、线路阻抗和线路对地电纳的一半和输出功率的标幺值与见下表。

电力系统图

电力系统等值阻抗图

2.各节点的初值及阻抗参数

该系统中，节点①为平衡节点，保持1U =1.05+j0为定值，节点⑥为PV 节点，其他四个节点都是PQ 节点。给定的注入电压标幺值、线路阻抗标幺值、线路阻抗标幺值、输出功率标幺值和变压器变比标幺值如图2所示的注释。

二、 N-R 法的求解过程

1、给定个节点电压初始值(0)(0)e f 、

2、将以上电压初始值代入下式（1）式，求出修正方程式常数项向量

(0)(0)2(0)P Q U 、、、

()()()()11

2222()

j n

i i i ij j ij j i ij j ij j j j n i i i ij j ij j i ij j ij j j i i i P P e G e B f f G f B e Q Q f G f B f e G f B e U U e f ====⎡⎤=--++⎣⎦

⎡⎤=---+⎣⎦=-+∑∑ 3、将电压初始值代入下式（2）式，求出修正方程式中系数矩阵（雅可比矩阵）的个

元

素

（

为

2

（

n-1

）

阶

方

阵

）

。

()()()()()()()1

1

1==1===---=-+-=+j n

i i i ij j ij j i ij j ij j j j n

i i i ij j ij j i ij j ij j j j n

i ij j ij j ii i ii i j i j n

i ij j ij j ii i ii i j i i ij j ij j j i j i P P e G e B f f G f B e Q Q f G f B f e G f B e P G e B f G e B f e P G f B e B e G f f Q G f B e e ======⎡⎤=--++⎣⎦

⎡⎤=---+⎣⎦

∂-∂∂+∂∂∂∑∑∑∑当时，对角元素是()=112

2

-=-++=-2e =-2j n

ii i ii i

j n

i ij j ij j ii i ii i

j i i i

i i i

j

B e G f Q G e B f G e B f f U e U f f ==+∂-∂∂∂∂∂∑∑()22

=-=-+=-=-==0i i

ij i ij i j j i i

ij i ij i

j j i i j j

j i P Q G e B f e f P Q B e G f f e U U e f ≠∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂当时，矩阵中非对角元素是

4、解修正方程式，求出修正量(0)(0)e f 、

5、修正各节点电压(1)(0)(0)

(1)(0)(0)

=+=+e e e

f f f

⎧⎪⎨⎪⎩ 6、将(1)(1)e f 、再代入（1）式，求出(1)(1)2(1)P Q U 、、

7、校验是否收敛，其收敛条件为(k)()()(x)=,k k f P Q ε﹤式中，()(),k k P Q 为向量

()()k k P Q 、中大分量的绝对值。这个收敛条件比较直观，它可以直接显示出最终结果的

功率误差

8、如果收敛，就进一步计算各段电力线路潮流和平衡节点功率，并打印出计算结果；如果不收敛，转回3步进行下一次迭代计算，直到收敛为止。