电力系统潮流计算课程设计

一、问题重述

1.1课程设计要求

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。

1.2课程设计题目

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。

和30MW；

（2）变电所的负荷分别为：

50MW40MW50MW60MW

（3）每个变电所的功率因数均为cos φ=0.85；

（4）变电所2和变电所4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1和变电所3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 -610*2.78。 1.3课程设计基本内容

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. 轮流断开环网一回线，分析潮流的分布。

6. 利用DDRTS 软件，进行绘制系统图进行上述各种情况潮流的分析，并进行结果的比较。

7. 最终形成课程设计成品说明书。

二、问题分析

2.1节点设置及分类

根据系统图可知此系统为两端供电网路，将母线1，2设为节点1，10，将变电所1、2、3、4的高低压侧分别设为节点2、3、4、5、6、7、8、9。并且，将节点1设为平衡节点，将节点10设为PV 节点，其余节点设为PQ 节点。 2.2参数求取

设定基准值MVA S B 100=，KV U B 220=，所以4842

==B

B B U S Z Ω根据题目原始资料，计算发

电厂、变压器及线路的参数。

（1）运用下列公式计算变压器参数：

（2）计算线路参数

（3）变电所负荷分别为：

变电所1

S=50+j30.987变电所2L S=40+j27.79

L

变电所3

S=50+j30.987变电所4L S=60+j37.18

L

将参数整理，见下表：

（4）计算变压器分接头变比

变压器有5个抽头，电压调节范围为

U 2*2.5%，N U对应的分接头开始时设变压器高

N

压侧接主接头,降压变压器5个分接头时的非标准变比

k以备调压时选用

*

对变电所低压母线为35KV时，非标准变比与10KV时相同。

2.3计算方法

利用牛顿拉夫逊法进行求解，用MATLAB软件编程，可以求解系统潮流分

布根据题目的不同要求对参数进行调整，通过调节变压器变比和发电厂的电压，求解出合理的潮流分布，最后用PSAT进行潮流分析，将两者进行比较。

2.4牛顿—拉夫逊法

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：

到此方程时，由适当的近似值)

0(X 出发，根据：

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：

把)()

(ε+n X

f 在)

(n X

附近对ε用泰勒级数展开

上式省略去2ε以后部分

)

(n X

的误差可以近似由上式计算出来。

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：

对其近似解1X '得修正量1X '∆可以通过解下边的方程来确定： 式中等号右边的矩阵

n

n

x f ∂∂都是对于n X X X ''',,,2

1Λ的值。这一矩阵称为雅可比（JACOBI ）矩阵。按上述得到的修正向量n X X X '∆'∆'∆,,,2

1Λ后，得到如下关系 这比n X X X ''',,,2

1Λ更接近真实值。这一步在收敛到希望的值以前重复进行，一般要反复计算满足

ε为预先规定的小正数，1+n n X 是第n 次迭代n X 的近似值。

2、牛顿法的框图及求解过程

（1）用牛顿法计算潮流时，有以下的步骤：

①给这各节点电压初始值)0()0(,f e ；

②将以上电压初始值代入公式，求修正方程的常数项向量)0(2)0()0()(,,V Q P ∆∆∆； ③将电压初始值在带入上述公式，求出修正方程中系数矩阵的各元素。 ④解修正方程式)0()0(,f e ∆∆；

⑤修正各节点电压)0()0()1(e e e ∆+=，)0()0()1(f f f ∆+=； ⑥将)1(e ，)1(f 在带入方程式，求出)1(2)1()1()(,,V Q P ∆∆∆； ⑦检验是否收敛，即{}ε<∆∆)()(,max k i k i Q P

如果收敛，迭代到此结束，进一步计算各线路潮流和平衡节点功率，并打印输出结果。如果不收敛，转回②进行下次迭代计算，直到收敛为止。 （2）程序框图如下：