1、電力系統(tǒng)潮流計算課程設(shè)計報凍M電力*學(xué)課程設(shè)計報告學(xué)生姓名學(xué)號：學(xué)院：電氣工程學(xué)院班級：題目：電力系統(tǒng)潮流計算指導(dǎo)教師：初上職稱：副教授指導(dǎo)教師：李翠萍職稱：副教授2014年01月10日1潮流計算的目的與意義潮流計算的目的：已知電網(wǎng)的接線方式與參數(shù)及運(yùn)行條件，計算電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行各母線電壓、個支路電流與功率及網(wǎng)損。對于正在運(yùn)行的電力系統(tǒng)，通過潮流計算可以判斷電網(wǎng)母線電壓、支路電流和功率是否越限，如果有越限，就應(yīng)采取措施，調(diào)整運(yùn)行方式。對于正在規(guī)劃的電力系統(tǒng)，通過潮流計算，可以為選擇電網(wǎng)供電方案和電氣設(shè)備提供依據(jù)。潮流計算還可以為繼電保護(hù)和自動裝置定整計算、電力系統(tǒng)故障計算和穩(wěn)定計算等提供原始數(shù)

2、據(jù)。潮流計算的意義：(1)在電網(wǎng)規(guī)劃階段，通過潮流計算，合理規(guī)劃電源容量及接入點(diǎn)，合理規(guī)劃網(wǎng)架選擇無功補(bǔ)償方案，滿足規(guī)劃水平的大、小方式下潮流交換控制、調(diào)峰、調(diào)相、調(diào)壓的要求。(2)在編制年運(yùn)行方式時，在預(yù)計負(fù)荷增長及新設(shè)備投運(yùn)基礎(chǔ)上，選擇典型方式進(jìn)行潮流計算，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié)，供調(diào)度員日常調(diào)度控制參考，并對規(guī)劃、基建部門提出改進(jìn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，加快基建進(jìn)度的建議。(3)正常檢修及特殊運(yùn)行方式下的潮流計算，用于日運(yùn)行方式的編制，指導(dǎo)發(fā)電廠開機(jī)方式，有功、無功調(diào)整方案及負(fù)荷調(diào)整方案，滿足線路、變壓器熱穩(wěn)定要求及電壓質(zhì)量要求。(4)預(yù)想事故、設(shè)備退出運(yùn)行對靜態(tài)安全的影響分析及作出預(yù)想的運(yùn)行方式調(diào)整2潮

3、流計算數(shù)學(xué)模型1 .變壓器的數(shù)學(xué)模型：變壓器忽略對地支路等值電路：2 .輸電線的數(shù)學(xué)模型：n型等值電路:T13數(shù)值方法與計算流程利用牛頓拉夫遜法進(jìn)行求解，用MATLA歌件編程，可以求解系統(tǒng)潮流分布根據(jù)題目的不同要求對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，通過調(diào)節(jié)變壓器變比和發(fā)電廠的電壓，求解出合理的潮流分布，最后用matpower進(jìn)行潮流分析，將兩者進(jìn)行比較。牛頓一拉夫遜法1、牛頓一拉夫遜法概要X函數(shù)為:首先對一般的牛頓一拉夫遜法作一簡單的說明。已知一個變量f(X)0(0)到此方程時，由適當(dāng)?shù)慕浦礨出發(fā),根據(jù):(n 1)X X f J - (nf z 丫 x1,2,)f (X (n)(n)反復(fù)進(jìn)行計算，當(dāng)X滿足適當(dāng)

4、的收斂條件就是上面方程的根。這樣的方法就是所謂的牛頓一拉夫遜法。(n)這一方法還可以做下面的解釋，設(shè)第n次迭代得到的解語真值之差，即X的誤差為時，則：f(X(n)0(n)把f(X(n)在X附近對用泰勒級數(shù)展開2f(X(n)f(X(n)f(x)云f(x(n)0上式省略去2以后部分X的誤差可以近似由上式計算出來。f(X)f”(X(n)X的誤差的一次項(xiàng)相等。用比較兩式，可以看出牛頓一拉夫遜法的休整量和同樣的方法考慮，給出這比Xl,X2,n個變量的n個方程:fi(X,X2,Xn)f2gX2,Xn)fn(XnX>,Xn)對其近似解Xi得修正量Xi可以通過解下邊的方程來確定:fifi(X,Xf2(X

5、,X2,2,Xn),Xn)Xif2X2f2Xnf2XiX2fn(Xi,X2,Xn)式中等號右邊的矩陣X2XnXnXiX2Xn都是對于Xi,X2,Xn的值。這一矩陣稱為雅可比(JACOB矩陣。按上述得到的修正向量Xi,X2,Xn后，得到如下關(guān)系XiXnXn,Xn更接近真實(shí)值。這一步在收斂到希望的值以前重復(fù)進(jìn)行,XmaxXiniXini,X2niX?ni般要反復(fù)計算滿足為預(yù)先規(guī)定的小正數(shù),“i是第門次迭代X的近似值。(0)；72、牛頓法的框圖及求解過程(i)用牛頓法計算潮流時，有以下的步驟：給這各節(jié)點(diǎn)電壓初始值e(0)將以上電壓初始值代入公式，求修正方程的常數(shù)項(xiàng)向量p(0),Q(0),(V2)(0

6、)； 將電壓初始值在帶入上述公式，求出修正方程中系數(shù)矩陣的各元素。 解修正方程式e(0),f(0)；修正各節(jié)點(diǎn)電壓eee©,fff；將e，f在帶入方程式，求出P(1),Q(1),(V2)； 檢驗(yàn)是否收斂，即maxPi(k),Qi(k)輸出如果收斂，迭代到此結(jié)束，進(jìn)一步計算各線路潮流和平衡節(jié)點(diǎn)功率，并打印結(jié)果。如果不收斂，轉(zhuǎn)回進(jìn)行下次迭代計算，直到收斂為止。(2)程序框圖如下：啟動求PQ忙久的R的，Q），求PV節(jié)點(diǎn)的P）置節(jié)點(diǎn)號上。K=K+1計算輸出電壓大小及相角,節(jié)電功率及支路損耗停止4算例分析4.1 第一問4.1.1 節(jié)點(diǎn)設(shè)置及分類根據(jù)系統(tǒng)圖可知此系統(tǒng)為兩端供電網(wǎng)路，將母線1,2設(shè)

7、為節(jié)點(diǎn)1,10，將變電所1、2、3、4的高低壓側(cè)分別設(shè)為節(jié)點(diǎn)2、3、4、5、6、7、&9。并且，將節(jié)點(diǎn)1設(shè)為平衡節(jié)點(diǎn)，將節(jié)點(diǎn)10設(shè)為PV節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)設(shè)為PQ節(jié)點(diǎn)。4.1.2 參數(shù)求取、一、一、八，r一一八,SB-，一一一一設(shè)定基準(zhǔn)值Sb100MVAuB220KV,所以Zb2484根據(jù)題目UB目即13勺末端號阻抗有名值阻抗標(biāo)幺值電納有名值電納標(biāo)幺值原始資料，計算發(fā)電廠、變壓器及線路的參數(shù)。(1)運(yùn)用下列公式計算變壓器參數(shù)：2,22PkUNUUR2XTR.1000s100sZtRXtZtZiZb(2)計算線路參數(shù)ZRjX(rjx)L(3)變電所負(fù)荷分別為：變電所1SL=50+j30.98

8、7變電所2SL=40+j27.79變電所3Sl=50+j30.987變電所4SL=60+j37.18將參數(shù)整理，見下表：128.5+j20.10.0176+j0.0415j0.000556j0.26911413.6+j32.160.0218+j0.0664j0.0002224j0.10761613.6+j32.160.0218+j0.0664j0.0002224j0.1076231.49+j40.3330.0031+j0.0833004P51.78+j53.8850.037+j0.1113004610.2+j24.120.0211+j0.0498j0.0001668j0.08076P71.49

9、+j40.3330.0031+j0.0833:0P0686.8+j16.080.0140+j0.0332j0.0004448j0.21538r91.78+j53.8850.0037+j0.1113:008108.5+j20.10.0176+j0.0415j0.000556j0.269(4)計算變壓器分接頭變比1變壓器有5個抽頭，電壓調(diào)節(jié)范圍為UN2*2.5%,5對應(yīng)的分接頭開始時設(shè)變壓器高壓側(cè)接主接頭，降壓變壓器5個分接頭時的非標(biāo)準(zhǔn)變比k*以備調(diào)壓220(15%)1011220220(12.5%)10112202201011220220(10.9092.5%)10k*5對變電所低壓母線為35K

10、V時選用11220220(15%)1011220時，非標(biāo)準(zhǔn)變比與所以得到的電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型如率圖所示k*20.932k*3k*40.8860.86410KV時相同31S=40+J51S=50+J7JS=40+j9s=60+1.78+J53.8851.49+J40.3331.78+J53.88511kMA1XW2：k410.2+J24.120T1A1:k1:k6.8+J16.084.2第二問J0.0/、J13.6+J32.16''8.5+J2J0.0U=2:13.6+J32.168.5+J20.1PhJ0.01U=2發(fā)電P=200當(dāng)變電所1,2,3,4負(fù)荷分別為：40MW,50M

11、W,40MW,60MW1假設(shè)初始的branch,bus,generator矩陣如下圖:branchdatafbustbusrsbrateArarteCratioanglestatusbranch=rl20.01760.04150.26910000)1-360360l40,02180,00640.1076000001-360；360;l60.021S0.06640.10700000a1-360360;230.00310.083300000.05501-360300;450,0370.111300000.05501-360360;460.02H0J04980.08070000a1-360360:6

12、70.00310.08330D00Q.95G01-3603S0;ES0.0140.03320.215300000-360360;8g0.0037C.111300c00.955a1-360360:8100.017S0,04150.26S1000001-360360;%angminangmaxtypebaseKYzone鵝ditabus 干QgQrm QnUi1仰-【、廠 ,C 涮-aoa:2DD| 3)0-300硝血塑 E ilatus Prcj?ninI 10D 37J 預(yù) 0 D0 01 1DD2 叮lJ d 0 f :1 Fc2 Ocluiu 43 Lux qcz lji 0C jm；0C

13、0o a ；00 .f31lp_L0 iiLp_30 idn(-_iiapf節(jié)點(diǎn)1.得到的結(jié)果如下圖:節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)包功3電4電5電6電7電8電9電10電功率壓壓壓壓壓壓壓壓損耗無功功率損耗()1.0.0.9)01 97 96871100. 0. 0.97 99 974740.97 1.0314.0554375irpe.bus-130000i102A21U1U,9；21u00011U24211_1ui.9；31402500110111LI(19:410000110242111d.9；51505100110羽？511.1o.s:510000110242111d.9;T14025

14、0011011L1(19:8100on110242111ft.991003T001103呂511.1C.9:：10200001102421Lia.9：由上圖分析諸多參數(shù)都不符合要求，且網(wǎng)絡(luò)的無功有功損耗過大。因此對母線電壓，發(fā)電廠發(fā)電功率，變壓器變比逐個調(diào)節(jié)，得到如下關(guān)系：1,母線電壓1的電壓升高會導(dǎo)致以下參數(shù)的改變：29母線的電壓會提高，網(wǎng)絡(luò)總損耗變大2,發(fā)電廠2的發(fā)電功率減少會導(dǎo)致以下參數(shù)的改變：49母線電壓會降低，網(wǎng)絡(luò)總損耗變小。3,變壓器變比的減少會導(dǎo)致以下參數(shù)的改變：相應(yīng)的母線電壓提高，網(wǎng)絡(luò)總損耗變小。綜上述分析，經(jīng)過調(diào)試參數(shù)得到較為滿足條件且網(wǎng)絡(luò)損耗較小的情況：得至Ubranch,

15、bus,generator矩陣如下圖%btanchdata%fbuzthusr簽brateArsteBrateCraiioanglestatusarigminanjitaj;mpc.branch:=infnrArnrTV nrAT滋總帚bus data% bus.i t/peFdQdGsareaVm 7a taseKTzoneVmin120.017S0.04150.2691000001-3SC360;140.02100,00640.107600D001-AS0360;100.02180.06640.107C000001-36C3fi0;230.00310,033300000.96501-360

16、360;450.0370.111300000.93201-360北D.460.0211CL040S0,0807000D01-300360;670*00310.083300000.95501-360360:5S0,0140.03320.2153000001-3S03fi0;8g0.00370,111300000.93201-360360:8100.01760.04150.2691000001-300360;mpe. hus& EiAeiatorstatesptiir. Pel Fc?mpc, g'sn -Qclr.i*QcJruz-1口網(wǎng)：泗rup.q11 503( -100LO

17、L:o3?D 100 00 0：JD -300i no.2U 101|300001102421.10.9:21000011024211.1o.g；314025001101111.10.9;4100001I24211.1o,e:515031001I038.E11.10.9510001I2421L10.9:T14025001101111.10.9;5100001124211.10.9;3160370011038.511.10.91020000I102421I.10.9;=：結(jié)果如下圖:節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)啟功無功1電2電3電4電5電6電7電8電9電10電功率功匕率壓壓壓壓壓壓壓

18、壓壓壓損耗損耗1.0.1.00.0.0.0.0.5.423.1.006 5019902979896989799723979384.3第三問由于要隨著負(fù)荷變化而使電力系統(tǒng)滿足給類要求，所以我們先初步給定各司控參數(shù)：（由于發(fā)電廠i的母線設(shè)定為參考節(jié)點(diǎn)，所以暫且將電廠i的發(fā)電量設(shè)為0）發(fā)電廠2發(fā)電量60發(fā)電廠i母線發(fā)電廠電壓1.012母線電壓1變壓器1變比0.955變壓器2變比0.932變壓器3變比0.955變壓器4變比0.932結(jié)果如下表:節(jié)點(diǎn) i電 壓節(jié)點(diǎn)2電 壓節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)3電4電壓 壓節(jié)點(diǎn)5電 壓節(jié)點(diǎn)6電 壓節(jié)點(diǎn)7電 壓節(jié)點(diǎn)8電 壓節(jié)點(diǎn)9電 壓節(jié)點(diǎn)10電壓有功功率損耗0.1.0.0.0.0.0.

19、0.5.無功 肉率 損耗2306由此表中所給的可控參數(shù)，我們得出的各電壓參數(shù)不符合題目要求，且有無功損耗較高，因此我們還需要調(diào)整各可控參數(shù)來獲得更小的有無功損耗4.4第四問經(jīng)過調(diào)試各可控參數(shù)我們得到以下結(jié)果當(dāng)可調(diào)參數(shù)的值為下表時：;四個荷均大2%個負(fù)均減2%1,4下負(fù)增四荷小2,3上升2%branchdataAbusthusrzbrateArateBeCrat£oanA|ebranch=120.011760.04150.2691000cc1-360sac；140.02180.Q604oh107600QC01-360360;1S002180.06&40.1070000ij01-

20、360z30.00310.033300QQQ?9匪01-36(J幀460.037D.1113DD00.9320I-360350;a0.02110.049B0.0007000001-360預(yù)：S70.00310.083300000.95501-360360:G80.0H40.03320.2153000001-360360;Sg0+00370.111300000.93201'3603S0;S100.01760.04150.2691000c01-360360;*%叩匚statusangniitangmaxgeneratordata%bu?PjQr.asrip:-【gen:o.:030060r

21、3001.03CD-300LQ得到的結(jié)果如下表所示:節(jié)占1八、電壓節(jié)占2八、J電壓節(jié)點(diǎn)3電壓1001001F13K37035CQ0biui?c:0Q:0Qclxin0:0D20010D(0000節(jié)節(jié)節(jié)節(jié)4點(diǎn)5占6點(diǎn)7點(diǎn)8電tth電電壓壓壓壓00A；000;節(jié)點(diǎn)9電壓1.011.011.010.9970.9980.998滿足題目要求,4.5第五問1.0231.0241.0240.9860.9870.9861.0031.0071.003且有無功損耗較小設(shè)變電所1,2,3,4的負(fù)荷分別為0.9910.9920.9911.0151.0181.0160.9910.9920.9911.0171.0211.024c2riir節(jié)點(diǎn)10電壓1.011.011.01有功功率損耗無功功率損耗3.8223.4943.70819.0917.4518.2340MW50MW40MW60MW此時若不斷開任何一條回線且可控參數(shù)為第四問得到的較優(yōu)解，則運(yùn)行結(jié)果如下：節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)有