电力系统稳态分析--潮流计算

电力系统稳态分析

摘要

电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种重要的分析计算，它根据给定的运行条件及系统接线情况确定整个电力系统各部分的运行状态：各母线的电压，各元件中流过的功率，系统的功率损耗。所以，电力系统潮流计算是进行电力系统故障计算，继电保护整定，安全分析的必要工具。

本文介绍了基于MATLAB软件的牛顿-拉夫逊法和P-Q分解法潮流计算的程序，该程序用于计算中小型电力网络的潮流。在本文中，采用的是一个5节点的算例进行分析，并对仿真结果进行比较，算例的结果验证了程序的正确性和迭代法的有效性。

关键词：电力系统潮流计算；MATLAB；牛顿-拉夫逊法；P-Q分解法；

目次

1 绪论 (1)

1.1背景及意义 (1)

1.2相关理论 (1)

1.3本文的主要工作 (2)

2 潮流计算的基本理论 (3)

2.1节点的分类 (3)

2.2基本功率方程式（极坐标下） (3)

2.3本章小结 (4)

3 潮流计算的两种算法 (5)

3.1牛顿—拉夫逊算法 (5)

3.2PQ分解算法 (10)

3.3本章小结 (15)

4 算例 (16)

4.1系统模型 (16)

4.2结果分析 (16)

4.3本章小结 (19)

结论 (20)

参考文献 (21)

附录 (22)

1 绪论

1.1背景及意义

电力系统稳态分析是研究电力系统运行和规划方案最重要和最基本的手段。电力系统稳态分析根据给定的发电运行方式和系统接线方式来确定系统的稳态运行状态，其中潮流计算针对电力系统的各种正常的运行方式进行稳态分析。

潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。

电力系统潮流计算问题在数学上是一组多元非线性方程式求解问题，其解法都离不开迭代。潮流计算方法的改进过程中，经历了高斯-赛德尔迭代法、阻抗法、分块阻抗法、牛顿-拉夫逊法、改进牛顿法、P-Q分解法等。现在比较常用的方法就是牛顿-拉夫逊法和P-Q分解法。对潮流计算的要求可以归纳为下面几点：

（1）计算方法的可靠性或收敛性；

（2）对计算机内存量的要求；

（3）计算速度；

（4）计算的方便性和灵活性。

1.2 相关理论

所谓潮流计算，就是已知电网的接线方式与参数及运行条件，计算电力系统稳态运行各母线电压、各支路电流与功率及网损。对于正在运行的电力系统，通过潮流计算可以判断电网母线电压、支路电流和功率是否越限，如果有越限，就应采取措施，调整运行方式。对于正在规划的电力系统，通过潮流计算，可以为选择电网供电方案和电气设备提供依据。潮流计算还可以为继电保护和自动装置定整计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。

在运行方式管理中，潮流是确定电网运行方式的基本出发点；在规划领域，需要进行潮流分析验证规划方案的合理性；在实时运行环境，调度员潮流提供了

多个在预想操作情况下电网的潮流分布以校验运行可靠性。在电力系统调度运行的多个领域都涉及到电网潮流计算。潮流是确定电力网络运行状态的基本因素，潮流问题是研究电力系统稳态问题的基础和前提。

1.3 本文的主要工作

本文介绍了电力系统潮流计算方法中的牛顿-拉夫逊法和PQ快速分解法的相关知识及其基本原理，并用MATLAB编写程序，最后通过一个5节点的算例来验证该程序的正确性，并对两种算法的结果进行了分析，对比了两种算法。