畢業(yè)設(shè)計(jì)論文---基于pscad的配電網(wǎng)潮流計(jì)算.

1、太原理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書第1頁畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于PSCAD/EMTDC的配電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)潮流分析與仿真畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）：1. 介紹三相潮流計(jì)算的背景及其研究的意義，潮流計(jì)算對整個電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要性。2. 無功優(yōu)化問題是一個多變量、多約束的混合非線性規(guī)劃問題，其操作變量既有連續(xù)變量，又有離散變量，使得優(yōu)化過程十分復(fù)雜。研究無功優(yōu)化的計(jì)算機(jī)算法，計(jì)算機(jī)算法有以牛頓法為代表的經(jīng)典非線性算法，以原對偶法為代表的線性算法，后來出現(xiàn)的以遺傳算法、禁忌搜索算法等為代表的人工智能算法，它們各自又各自的優(yōu)缺點(diǎn)，所應(yīng)用的環(huán)境條件也各不相同，但都是為了一個目標(biāo)：進(jìn)行無功優(yōu)化，

2、進(jìn)行無功補(bǔ)償。3. 用Matlab編制程序，運(yùn)用等面積法進(jìn)行無功優(yōu)化，確定最佳補(bǔ)償位置和最佳補(bǔ)償容量，使配電網(wǎng)輸電線路上的有功損耗達(dá)到最小。4. 對集中補(bǔ)償、分散補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償?shù)热N無功補(bǔ)償方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價，得到經(jīng)濟(jì)有效的補(bǔ)償方案。5. 。第2頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容：1. 無功優(yōu)化的方法、措施、目的、經(jīng)濟(jì)效益。2. 無功優(yōu)化方面國內(nèi)外研究的進(jìn)展及無功優(yōu)化的算法研究，計(jì)算機(jī)算法主要有經(jīng)典非線性算法、線性算法以及后來出現(xiàn)人工智能算法等三類，研究它們各自又各自的優(yōu)缺點(diǎn)，所應(yīng)用的環(huán)境和條件。3. 研究配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和適用于單電源輸電線路的無功優(yōu)化算，最終選擇了等面積法進(jìn)行程序的編制，因?yàn)槠?/p>

3、算法簡單易于編程，結(jié)果能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。4. 介紹了地區(qū)配電網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型和等面積法無功優(yōu)化的原理，說明了用等面積法的誤差范圍。5. 用Matlab編寫程序，說明程序流程。6. 對集中補(bǔ)償、分散補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償?shù)热N無功補(bǔ)償措施進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價。集中補(bǔ)償必不可少，分散補(bǔ)償比較經(jīng)濟(jì)，隨器補(bǔ)償效率比較高但其費(fèi)用昂貴，采用隨器補(bǔ)償和線路高壓分散補(bǔ)償相結(jié)合的無功補(bǔ)償手段是最佳的選擇。學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計(jì)文件（論文）：1. 論文 一份2. 程序源代碼 一份3. 外文翻譯 一份 第3頁主要參考文獻(xiàn)（資料）：1 靳龍章，丁毓山電網(wǎng)無功補(bǔ)償實(shí)用技術(shù)第3版中國水利水電出版社20012 文福栓，韓禎祥基于Tabu搜索方法

4、的輸電系統(tǒng)最優(yōu)規(guī)劃電網(wǎng)技術(shù)1997, 213 張學(xué)松，柳悼，于爾鏗基于Tabu方法的配電電容器投切策略電網(wǎng)技術(shù)19984 周雙喜，楊彬?qū)崿F(xiàn)無功優(yōu)化的新算法一遺傳算法電力系統(tǒng)自動化20005 虞忠年，陳星鶯，劉昊電力網(wǎng)電能損耗中國電力出版社20006 石 鵬幾種新型算法在無功優(yōu)化中運(yùn)用綜述廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)No.4,20037 許文超，郭偉電力系統(tǒng)無功優(yōu)化的模型及算法綜述電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報(bào).2003(5):Vol.15 No.18 馬晉張，L. L. Lai，楊以涵遺傳算法在電力系統(tǒng)無功優(yōu)化中的應(yīng)用中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)19959 賈鵬宇配電網(wǎng)無功優(yōu)化補(bǔ)償?shù)奶接懭A北電力大學(xué)碩士論文200410湯

5、建民電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償綜合規(guī)劃重慶大學(xué)碩士論文199511鄭霓虹配電網(wǎng)無功優(yōu)化方法的研究重慶大學(xué)碩士論文2002專業(yè)班級 電氣工程及其自動化0 9 0 5班 學(xué)生 張敏 要求設(shè)計(jì)（論文）工作起止日期 2007.3 至 2007.7 指導(dǎo)教師簽字 日期 教研室主任審查簽字 日期 系主任批準(zhǔn)簽字 日期 3基于PSCAD/EMTDC的配電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)潮流分析與仿真摘 要在電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行中，隨著用電負(fù)荷的變化和系統(tǒng)運(yùn)行方式的改變，網(wǎng)絡(luò)中的損耗也將發(fā)生變化。要嚴(yán)格保證所有的用戶在任何時刻都有額定的電壓是不可能的，因此系統(tǒng)運(yùn)行中個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)電壓的偏移是不可避免的。為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，要進(jìn)行潮流調(diào)節(jié)。潮流

6、計(jì)算是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)發(fā)供電的必要手段和重要工作環(huán)節(jié)，因此潮流計(jì)算在電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行、調(diào)度管理及科學(xué)研究中都有著廣泛的應(yīng)用。 隨著電力系統(tǒng)及在線應(yīng)用的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本完善，為電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析計(jì)算中最基本的內(nèi)容，也是電力系統(tǒng)運(yùn)行及設(shè)計(jì)中必不可少的工具。EMTDC/PSCAD仿真作為一種高效的電力系統(tǒng)仿真分析軟件，可以較為簡單地模擬復(fù)雜電力系統(tǒng), 包括直流輸電系統(tǒng)和其相關(guān)的控制系統(tǒng)。可利用該仿真軟件對電力電子電路進(jìn)行仿真，本文以電力系統(tǒng)分析為基礎(chǔ)以電力系統(tǒng)配電網(wǎng)電路為例對其進(jìn)行仿真分析，從而進(jìn)一步熟悉配電網(wǎng)潮流計(jì)算的基本知識。

7、關(guān)鍵詞：潮流計(jì)算， EMTDC/PSCAD仿真, 電力系統(tǒng)Analysis and Simulation of the steady state power flow in distribution network based on PSCAD/EMTDCAbstract In the normal operation of the power system, with the change of the mode of operation and system load changes, loss in the network will also change. To ensure stri

8、ct voltage are rated all users at any time is impossible, so the system is running in a node voltage offset is inevitable. In order to ensure the stable operation of power system, for power flow regulation. Power flow calculation is the realization of power system security and economy of power suppl

9、y of the necessary and important work segment, so the load flow calculation in power system planning and design, operation, management and scientific research have a wide range of applications. With the development of power system and online application, the computer network has been basically perfe

10、ct, provides the material basis for the power system load flow calculation. Power flow calculation is the basic content of power system analysis, design and operation of power system is an essential tool. EMTDC/PSCAD simulation for power system simulation is an efficient analysis software, can be a

11、relatively simple simulation of complex power system, including the DC transmission system and its related control system. For simulation of power electronic circuit by using the simulation software, based on the analysis of power system based on the circuit of power system distribution network as a

12、n example simulation analysis on the basic knowledge, thus further familiar with the distribution network power flow calculation.Keywords: power flow calculation, EMTDC/PSCAD simulation, power system目 錄摘 要IAbstractII第一章 緒論11.1 課題背景11.2 潮流計(jì)算的意義及發(fā)展趨勢11.3 本文的主要研究內(nèi)容9第二章 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的基本原理102.1 配電網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型102.1.

13、1 電力網(wǎng)絡(luò)的基本方程式102.1.2 自導(dǎo)納和互導(dǎo)納的確定方法112.1.3 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的性質(zhì)及意義122.1.4 等值電路132.2 潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型132.2.1 潮流計(jì)算的節(jié)點(diǎn)類型132.2.2 潮流計(jì)算的基本方程132.3 潮流計(jì)算的約束條件 132.4 潮流計(jì)算方法142.4.1 牛頓拉夫遜算法142.4.2 P-Q分解法152.4.2 前推回代法152.4.3 算法比較152.5 PSCAD簡介142.5.1 PSCAD概述142.5.2 PSCAD的基本操作15第三章 前推回代法潮流計(jì)算理論分析203.1 概述203.2 前推回代法基本原理22第四章 基于PSCAD的實(shí)例仿

14、真4.1 潮流計(jì)算原始資料參數(shù)354.2 參數(shù)計(jì)算及等值電路的繪制364.2.1 節(jié)點(diǎn)設(shè)置及分類364.2.2 支路參數(shù)計(jì)算并求解374.3.3 模型的建立374.3 求解方法414.4 前推回代法的求解過程424.5 運(yùn)行PSCAD軟件輸出結(jié)果444.6 PSCAD仿真結(jié)果分析46總 結(jié)48參考文獻(xiàn)49致 謝50附錄51英文原文58中文譯文64第一章 緒論1.1 課題背景電力是衡量一個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要指標(biāo)，也是反映人民生活水平的重要標(biāo)志，它已成為現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及城鄉(xiāng)生活等許多方面不可或缺的能源和動力。電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。它的功

15、能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸電、變電和配電將電能供應(yīng)到各用戶。為實(shí)現(xiàn)這一功能，電力系統(tǒng)在各個環(huán)節(jié)和不同層次還具有相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，對電能的生產(chǎn)過程進(jìn)行測量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，以保證用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。 潮流計(jì)算是在給定電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和決定系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的邊界條件的情況下確定系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的一種基本方法，是電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)營中不可缺少的一個重要組成部分。可以說，它是電力系統(tǒng)分析中最基本、最重要的計(jì)算，是系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)分析和實(shí)時控制與調(diào)度的基礎(chǔ)。是電力系統(tǒng)研究人員長期研究的一個課題。自PSCAD等計(jì)算機(jī)軟件問世以來，它們強(qiáng)大的矩陣處理

16、功能給電力系統(tǒng)的分析、計(jì)算帶來許多方便。在處理潮流計(jì)算時，其計(jì)算機(jī)軟件的速度已無法滿足大電網(wǎng)模擬和實(shí)時控制的仿真要求，而高效的潮流問題相關(guān)軟件的研究已成為大規(guī)模電力系統(tǒng)仿真計(jì)算的關(guān)鍵。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，對PSCAD潮流計(jì)算的研究為快速、詳細(xì)地解決大電網(wǎng)的計(jì)算問題開辟了新思路。1.2 潮流計(jì)算的意義及發(fā)展趨勢 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)最基本的計(jì)算，也是最重要的計(jì)算。所謂潮流計(jì)算，就是已知電網(wǎng)的接線方式與參數(shù)及運(yùn)行條件，計(jì)算電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行各母線電壓、各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(jì)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，

17、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(jì)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(jì)算還可以為繼電保護(hù)和自動裝置定整計(jì)算、電力系統(tǒng)故障計(jì)算和穩(wěn)定計(jì)算等提供原始數(shù)據(jù)。 潮流計(jì)算的意義：（1） 在電網(wǎng)規(guī)劃前,由電力系統(tǒng)潮流計(jì)算,可以合理規(guī)劃電源容量,并合理規(guī)劃網(wǎng)架,同時選擇無功補(bǔ)償方案,以滿足不同規(guī)劃水平下的潮流交換控制、調(diào)峰、調(diào)相、調(diào)壓等要求（2） 在運(yùn)行時,預(yù)計(jì)負(fù)荷增長及新設(shè)備投運(yùn),選擇不同的潮流計(jì)算,以發(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,并對相關(guān)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(jì)算,用于日運(yùn)行方式的編制,指導(dǎo)發(fā)電廠開

18、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)整方案。 總結(jié)為在電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和規(guī)劃方案的研究中，都需要進(jìn)行潮流計(jì)算以比較運(yùn)行方式或規(guī)劃供電方案的可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。同時，為了實(shí)時監(jiān)控電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，也需要進(jìn)行大量而快速的潮流計(jì)算。因此，潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、最基本和最重要的一種電氣運(yùn)算。在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和安排系統(tǒng)的運(yùn)行方式時，采用離線潮流計(jì)算；在電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控中，則采用在線潮流計(jì)算。 國內(nèi)外發(fā)展趨勢：潮流算法多種多樣, 但一般要滿足四個基本要求: 可靠

19、收斂 ,計(jì)算速度快 ,使用方便靈活 ,內(nèi)存占用量少。它們也是對潮流算法進(jìn)行評價的主要依據(jù)。近年來，大多數(shù)研究都是圍繞改進(jìn)牛頓法和P-Q分解法進(jìn)行的。此外，隨著人工智能理論的發(fā)展，遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊算法也逐漸被引入潮流計(jì)算。但是，到目前為止這些新的模型和算法還不能取代牛頓法和P-Q分解法的地位。由于電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對計(jì)算速度的要求不斷提高，計(jì)算機(jī)的并行計(jì)算技術(shù)也將在潮流計(jì)算中得到廣泛的應(yīng)用，成為重要的研究領(lǐng)域。 經(jīng)過三十多年的發(fā)展 ,潮流算法已比較成熟 ,但是 ,仍存在不少尚待解決的問題 ,例如各種牛頓法潮流算法 ,對于某些條件可能導(dǎo)致不收斂, 潮流計(jì)算的多解現(xiàn)象及其機(jī)理在重負(fù)荷情況下 ,鄰近多根與電壓不穩(wěn)定問題的關(guān)聯(lián)