电力系统潮流分布
篇一：电力系统潮流计算
目录
摘要 ........................................................................................................... 2
电力系统潮流计算 ........................................................................................ 3
1任务及题目要求 ......................................................................................... 3
2原理介绍 ................................................................................................... 3
2.1节点导纳矩阵 ................................................................................... 4
2.2牛顿-拉夫逊法 ................................................................................. 5
2.2.1牛顿-拉夫逊法基本原理 ........................................................... 5
2.2.2牛顿--拉夫逊法潮流求解过程介绍 ............................................. 7
3分析计算 ................................................................................................. 11
4结果分析 ................................................................................................. 16
5总结 ....................................................................................................... 17
参考资料 ................................................................................................... 18
摘要 电力网的运行状态可用节点方程或回路方程来描述。节点导纳矩阵是以系统元件的等值导纳为基础所建立的、描述电力网络各节点电压和注入电流之间关系的线性方程。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（幅值及相角）、网络中的功率分布及功率损耗等。本文就节点导纳矩阵和潮流进行分析和计算。 关键词：潮流计算，导纳矩阵，等值导纳，电力系统
电力系统潮流计算
1任务及题目要求
题目初始条件：
如图所示电网。
1∠0
02+j1
其元件导纳参数为：y12=0.5-j3, y23=0.8-j4, y13=0.75-j2.5
任务及要求:1）根据给定的运行条件，确定图2所示电力系统潮流计算时各节点的类型和待求量；
2）求节点导纳矩阵Y；
3）给出潮流方程或功率方程的表达式；
4）当用牛顿-拉夫逊法计算潮流时，给出修正方程和迭代收敛条件。
2原理介绍
2.1节点导纳矩阵 节点导纳矩阵既可根据自导纳和互导纳的定义直接求取，也可根据电路知识中找出改网络的关联矩阵，在节点电压方程的矩阵形式进行求解。本章节我们主要讨论的是直接求解导纳矩阵。根据节点电压方程章节我们知道，在利用电子数字计算机计算电力系统运行情况时，多采用IYV形式的节点方程式。其中阶数等于电力网络的节点数。从而可以得到n个节点时的节点导纳矩阵方程组：
Y11V1+Y12V2++Y1nVn=I1?
Y21V1+Y22V2++Y2nVn=I2??? （2-1） ?
Yn1V1+Yn2V2++YnnV
n=In??
由此可以得到n个节点导纳矩阵：
?Y11Y12 Y21Y22
Y= ?Yn1Yn2Y1n??Y2n?? （2-2） ?Ynn?它反映了网络的参数及接线情况，因此导纳矩阵可以看成是对电力网络电气特性的一种数学抽象。由导纳短阵所联系的节点方程式是电力网络广泛应用的一种数学模型。
通过上面的讨论，可以看出节点导纳矩阵
的有以下特点：（1）导纳矩阵的元素很容易根据网络接线图和支路参数直观地求得，形成节点导纳矩阵的程序比较简单。
（2）导纳矩阵为对称矩阵。由网络的互易特性易知Yij=Yji。
（3）导纳矩阵是稀疏矩阵。它的对角线元素一般不为零，但在非对角线元素中则存在不少零元素。在电力系统的接线图中，一般每个节点与平均不超过3~4个其他节点有直接的支路连接。因此，在导纳矩阵的非对角线元素中每行仅有3~4个非零元素，其余的都是零元素，而且网络的规模越大，这种现象越显著。
节点导纳矩阵的形式可归纳如下：
（1）导纳矩阵的阶数等于电力网络
（2）导纳矩阵各行非对角元素中非零元素的个数等于对应节点所连得不接地支路数。
（3）导纳矩阵各对角元素，即节点的自导纳等于相应节点之间的支路导纳之和。
（4）导纳矩阵非对角元素，即节点之间的互导纳等于相应节点之间的支路导纳的负值。
2.2牛顿-拉夫逊法
2.2.1牛顿-拉夫逊法基本原理
牛顿--拉夫逊法(简称牛顿法)在数学上是求解非线性代数方程式的有效方法。其要点是把非线性方程式的求解过程变成反复地对相应的线性方程式进行求解的过程。即通常所称的逐次线性化过程。
对于非线性代数方程组：
f(x)=0即 fi(x1,x2,,xn)=0 (i=1,2,,n) (2-3)
在待求量x的某一个初始估计值x(0)附近，将上式展开成泰勒级数并略去二阶及以上的高阶项，得到如下的经线性化的方程组：
f(x(0))+f'(x(0))?x(0)=0 (2-4)
篇二：电力系统潮流计算
电力系统
课程设计
题 目: 电力系统潮流计算 院系名称：电气工程学院专业班级：电气F1206班学生姓名：学 号：指导教师： 张孝远
目录
原始资料 ............................................................................................................................. 3 1 概述................................................................................................................................. 4 2 潮流计算节点介绍 ......................................................................................................... 4
2.1 变量的分类 .......................................................................................................... 5 2.2 节点的分类 .......................................................................................................... 5 3 计算方法简介 ................................................................................................................. 6
3.1 牛顿—拉夫逊法原理 .......................................................................................... 6
3.1.1 牛顿—拉夫逊法概要 ............................................................................... 6 3.1.2 牛顿法的框图及求解过程 ....................................................................... 8 3.2 MATLAB简介 .................................................................................................. 9 4 潮流分布计算 ............................................................................................................... 10
4.1 系统的一次接线图 ............................................................................................ 10 4.2 参数计算 ............................................................................................................ 10 4.3 丰大及枯大下地潮流分布情况 ........................................................................ 14
4.3.1 该地区变压器的有功潮流分布数据 ..................................................... 15 4.3.2 重、过载负荷元件统计表 ..................................................................... 17
5 设计心得 ....................................................................................................................... 17 参考文献 ........................................................................................................................... 18 附录:程序 ......................................................................................................................... 19
原始资料
一、系统接线图见附件1。
二、系统中包含发电厂、变电站、及其间的联络线路。500kV变电站以外的系统以一个等值发电机代替。各元件的参数见附件2。
设计任务
1、手动画出该系统的电气一次接线图，建立实际网络和模拟网络之间的联系。
2、根据已有资料，先手算出各元件的参数，后再用Matlab表格核算出各元件的参数。 3、潮流计算
1）对两种不同运行方式进行潮流计算，注意110kV电网开环运行。 2）注意将电压调整到合理的范围
110kV母线电压控制在106kV～117kV之间; 220kV母线电压控制在220 kV～242kV之间。
附件一：
A
2x8
课程设计地理接线示意图
20+8
BC
3x40
火电厂
1x50
水电站1
30
水电站5
4x7.5
G
E
水电站2
72
2x10
1x31.5
D
2x31.5
F
12.5+31.5
L
2x150
水电站3
牵引站火电厂水电站110kV线路220kV线路110kV变电站220kV变电站500kV变电站
24
H
90+120
M
附件二：
1、变压器：两个220kV变电站均采用参数一致的三绕组变压器，具体参数如下。
220kV变电站参数表
110kV及以下的变电站的变压器省略，即可将负荷直接挂在110kV母线上。而110kV升压变只计及以下参数。
110kV变电站参数表
篇三：电力系统潮流计算
课程设计论文
基于MATLAB的电力系统潮流计算
学院:电气工程学院 专业:电气工程及自动化 班级:电自 学号: 姓名:
一、问题重述
一、 题目原始资料
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。
变电所1 变电所2
电厂一 电厂二
2、 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。
3、发电厂资料：
母线1和2为发电厂高压母线，发电厂一总装机容量为（ 300MW ），母线3为机压母线，机压母线上装机容量为（ 100MW），最大负荷和最小负荷分别为40MW和20MW；发电厂二总装机容量为（200MW）。
4、变电所资料：
(一)
变电所1、2、3、4低压母线的电压等级分别为：10KV35KV35KV
10KV (二)
变电所的负荷分别为：
（1）40MW50MW70MW60MW(三) (四)
每个变电所的功率因数均为cosφ=0.85；
变电所1和变电所2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3和变电所4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；
5、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0.17Ω，单位长度的电抗为0.402Ω，单位长度的电纳为2.78*10-6S。 二、 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、5、4、6、7、9、8。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SB=100MVA，UB=220KV，所以ZB=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：
SBUB
2
=484Ω根据题目
R=
1000S
k
N
T
2
2N
ZT=
*
%X=
K
T
2N
N
Z
T
=RT+XT
TB
（2）计算线路参数
Z=R+jX=(r+jx)L （3）变电所负荷分别为：
变电所1 SL=40+j24.7898 变电所2 SL=50+j30.9872 变电所3 SL=70+j43.3821 变电所4 SL=60+j37.1847
（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UN±2*2.5%， UN对应的分接头开始时设变压器高压侧接主接头,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
220?(1+5%)?10
=0.955
11?220
220?(1+2.5%)?10k*2==0.932
11?220220?10k*3==0.909
11?220
220?(1-2.5%)?10k*4==0.886
11?220220?(1-5%)?10k*5==0.864
11?220
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：
k*1=
f(X)=0
(0)
到此方程时，由适当的近似值X
(n+1)
出发，根据：
X=X
(n)
f(X(n))-(n=1,2,......) (n)
'f(X)
(n)
反复进行计算，当X满足适当的收敛条件就是上面方程的根。这样的方
(n)
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X的误差为ε时，则：
f(X(n)+ε)=0 把f(X
f(X
(n)
(n)
(n)
+ε)在X
(n)
附近对ε用泰勒级数展开
(n)
+ε)=f(X)+εf'(X)+
ε2
2!
f''(X(n))+......=0
上式省略去ε2以后部分
f(X(n))+εf'(X(n))≈0
(n)
X
的误差可以近似由上式计算出来。