電力系統(tǒng)潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、凍“電力*櫓課程設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué)學(xué)生姓名：號(hào) ：學(xué)院：電氣工程學(xué)院班級(jí)：題目:電力系統(tǒng)潮流計(jì)算指導(dǎo)教師：初壯 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(jì)算的目的與意義潮流計(jì)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(jì)算電力系統(tǒng) 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行各母線電壓、個(gè)支路電流與功率及網(wǎng)損。對(duì)于正在運(yùn)行的電力系統(tǒng)， 通過(guò)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，調(diào)整運(yùn)行方式。對(duì)于正在規(guī)劃的電力系統(tǒng)，通過(guò)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(dòng)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)

2、算的意義：(1) 在電網(wǎng)規(guī)劃階段，通過(guò)潮流計(jì)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(wú)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(shí)，在預(yù)計(jì)負(fù)荷增長(zhǎng)及新設(shè)備投運(yùn)基礎(chǔ)上，選擇典型方式進(jìn)行 潮流計(jì)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(duì)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(jì)算，用于日運(yùn)行方式的編制，指導(dǎo)發(fā)電廠開(kāi) 機(jī)方式，有功、無(wú)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(duì)靜態(tài)安全的影響分析及作出預(yù)想的運(yùn)行

3、方式調(diào)整2潮流計(jì)算數(shù)學(xué)模型1. 變壓器的數(shù)學(xué)模型：變壓器忽略對(duì)地支路等值電路:2輸電線的數(shù)學(xué)模型：n 型等值電路：TI-3數(shù)值方法與計(jì)算流程利用牛頓拉夫遜法進(jìn)行求解,用MATLAB軟件編程,可以求解系統(tǒng)潮流分 布根據(jù)題目的不同要求對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)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首先對(duì)一般的牛頓一拉夫遜法作一簡(jiǎn)單的說(shuō)明。已知一個(gè)變量X函數(shù)為:f(X) =0(0)到此方程時(shí)，由適當(dāng)?shù)慕浦礨 出發(fā)，根據(jù)：(n 1)(n)、X =x(n) 一(n/,2,)f (X(n)(n)反復(fù)進(jìn)行計(jì)算

4、，當(dāng)X滿足適當(dāng)?shù)氖諗織l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。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(yǔ)真值之差，即(n)X 的誤差為；時(shí)，貝f(x(n)；) =0(n)把f (X(n) ；)在X附近對(duì)；用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)=2f(x(n)忖廠心訂*)-上式省略去；2以后部分f(x(n)；f (x(n)0(n)X的誤差可以近似由上式計(jì)算出來(lái)。f(X(n)TX)(n)比較兩式，可以看出牛頓 一拉夫遜法的休整量和X的誤差的一次項(xiàng)相用同樣的方法考慮，給出n個(gè)變量的n個(gè)方程:'fl(Xi,X2,Xn)=Of2(Xi,X2,，Xn)=O、fn(Xi,X2,，Xn) =0對(duì)其近似

5、解X；得修正量 X；可以通過(guò)解下邊的方程來(lái)確定：fi(Xi；x2, f2(Xi；X；,39,x：)1,xn)i吋icx2cf2cX2釵n cf2 釵nfAXjAX 2cf2糾aLfn(Xi：X；,X)1瞬n筑筑工Xn 一cX2%式中等號(hào)右邊的矩陣 主都是對(duì)于Xi,X2/ ,Xn的值。這一矩陣稱為雅可%比(JACOBI)矩陣。按上述得到的修正向量 嘆1,咲2, JXn后，得到如下關(guān)Xn =Xn X這比X；,X2，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)n十nXn -Xn行，一般要反復(fù)計(jì)算滿足| nhn+ln+nHmax X；-X；, X2-X2；為預(yù)先規(guī)定的小正數(shù)，Xnn1是第n次迭代

6、Xn的近似值2、牛頓法的框圖及求解過(guò)程(1) 用牛頓法計(jì)算潮流時(shí)，有以下的步驟： 給這各節(jié)點(diǎn)電壓初始值e(0), f(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.ip(0),.g(0),(w2)(0)； 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 飛門f(0)； 修正各節(jié)點(diǎn)電壓e=e，f(1) = f(0) rf； 將e，f在帶入方程式，求出厶P,.g,(22)； 檢驗(yàn)是否收斂，即maxlp(k), g(k)亠；如果收斂，迭代到此結(jié)束，進(jìn)一步計(jì)算各線路潮流和平衡節(jié)點(diǎn)功率，并打印輸出結(jié)果。如果不收斂，轉(zhuǎn)回進(jìn)行下次迭代計(jì)算，直到收斂為止。(2) 程序框

7、圖如下：4算例分析4.1第一問(wèn)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)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、8、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)。SB參數(shù)求取設(shè)定基準(zhǔn)值 SB =100MVA，UB =220KV，所以ZB目原始資料，計(jì)算發(fā)電廠、變壓器及線路的參數(shù)(1) 運(yùn)用下列公式計(jì)算變壓器參數(shù)：2 2X Uk%Un1000 Snt 100SnZt 二 Rt Xt ZtZb(2) 計(jì)算線路參數(shù)Z = R jX =(r jx)L(3) 變電所負(fù)荷分別為：變電所 1Sl =50+

8、j30.987 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(jiàn)下表:(4) 計(jì)算變壓器分接頭變比變壓器有5個(gè)抽頭,電壓調(diào)節(jié)范圍為U n _ 2*2.5% , U N對(duì)應(yīng)的分接頭開(kāi)始時(shí)設(shè)變壓器高壓側(cè)接主接頭，降壓變壓器5個(gè)分接頭時(shí)的非標(biāo)準(zhǔn)變比k*以備調(diào)壓時(shí)選用k*1220 （1 5%） 10=0.95511 220220 （1 丄5%）叭 0.93211 220首端號(hào)末端號(hào)阻抗有名值阻抗標(biāo)幺值電納有名值電納標(biāo)幺值128.5+j20.10.0176+j0.0415j0.000556j0.26911413.6+j32.160.0

9、218+j0.0664j0.0002224j0.10761613.6+j32.160.0218+j0.0664j0.0002224j0.1076231.49+j40.3330.0031+j0.083300451.78+j53.8850.037+j0.1113004610.2+j24.120.0211+j0.0498j0.0001668j0.0807671.49+j40.3330.0031+j0.083300686.8+j16.080.0140+j0.0332j0.0004448j0.2153891.78+j53.8850.0037+j0.1113008108.5+j20.10.0176+j0.

10、0415j0.000556j0.269111 220k*3 二k*220 d.5%）10 =0.886竺衛(wèi)=0.90911 220匕=220 （仁5%） 10 =0.86411 220對(duì)變電所低壓母線為35KV時(shí)，非標(biāo)準(zhǔn)變比與10KV時(shí)相同。所以得到的電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型如下圖所示4.2第二問(wèn)當(dāng)變電所1,2,3,4負(fù)荷分別為：40MW , 50MW , 40MW , 60MW 時(shí),假設(shè)初始的branch , bus, generator矩陣如下圖:號(hào)鷲 brancli data% fbus thusr x b rate A rat eBrateCstatus angminangmax】：120.0

11、1760.04150.26910D0 0o :1-360350；140.02160.05640.10760000c :1-300350；160.021E0.06640.1076000ao :L-3eo3S0;230.00310.03330 000Q.S55o :1'3C03S0：450.0370. 11130 00D0.955o :1-360350；460.02110. 049E0.08070000o :1300:670.0Q310.08330 0000.9550 :1-3«0360：680.014a. 03320.21630D000 :1'3603S0;890.00

12、37Q. 11130 D0D0.955o :1-360350;31C0.C1760.04150. 26910000c :13S0；ratio anglempcbranch -TTiir? Till _ jl掘 bus data% bus_itypePdQdGsBsareaVmVab as eKV zon亡VmawVjuinmpc. bus13000011024211. 10. 0;21000011024211. 10. 9：31402500110111LI0.9;410000I1024211. 10.0;5150310011J曲511. 1 0. 9;6100001102421E 10. S：

13、714025001101111.10. S：81000011024211. 10. S：g16037001103E- 51L 1 0T 0;102000011024211. 1o. e；;KK generator data$ 血 Fs QgQnax QminVgstatusPiir. Fcl3cmn4chay QcZniri Qc2nax r沐rup_lO iajip_30 ranp_q spfiijic. gen = L1 0300 -3001IDO L 370 350 00 :C 00000;ID 0 0300 -300110D I 200 10 00 0D J 000 Q0 0：;得到的

14、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)有功無(wú)功1電2電3電4電5電6電7電8電9電10電功率功率壓壓壓壓壓壓壓壓壓壓損耗損耗1.00.9871.0110.9710.9600.9740.9970.9740.9731.014.05543.75由上圖分析諸多參數(shù)都不符合要求，且網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功有功損耗過(guò)大。因此對(duì)母線電壓，發(fā)電廠發(fā)電功率，變壓器變比逐個(gè)調(diào)節(jié)，得到如下關(guān)系：1，母線電壓1的電壓升高會(huì)導(dǎo)致以下參數(shù)的改變：29母線的電壓會(huì)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(huì)導(dǎo)致以下參數(shù)的改變：49母線電壓會(huì)降低，網(wǎng) 絡(luò)總損耗變小。3, 變壓器變比的減少會(huì)導(dǎo)致以下參數(shù)的改變：相應(yīng)的母

15、線電壓提高，網(wǎng)絡(luò)總損耗變小。綜上述分析，經(jīng)過(guò)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U branch， bus，generator 矩陣如下圖光 branch data% Thus thus Tnpc. branch =rarteArat eBrateCangmin angmax120.01760L 04150.2631a00 00I -300360;140.02180L 06640. 107600 01-360360：160.02180. 0S640. 1076000 0D1-360360：230,00310i. 0833Q 0000, 95501-300360;45D.0370L

16、 11130 0000. 93201-3S0360;46D.02110i. 04980. 0807000 cc1-360360;670.00310. 08330 0000. 9550I -3003C0：680*014O. 03320.2153000 001-500360：8g0. 0037Q. 11130 0000.93201-360360：S100.01760.04150. 2C91000 c01-3603B0；XKThT" TXAmr刪busdat a%bus_itypePdQd G冒Bsar亡aVnVabaseKVzonempc.bus二1|30 000110242 1L1 0

17、. 9：210 000110242 11(1 0.9;3140250011011 1L1 0.9;4I0 D00110242 1L1 0,&5150310011038. 51k 1 0. sh£10 000110242 11.1 0. 9：7140250011011 11.1 0. 9;810 000110242 11.1 0.9：g160370011038. 511.1 0.9I*1020 0001I0242 1L1 0.9;；Vmax Vmin系H generator % bus F：駝 npc.卿=0 010 60 :dataJDD -3003D0 -300：.O1st

18、atusPnaa3?0 j50 0 0:100 1 2D0 10 0 0 0IPel Fc2 Qclnin Qcliuz 比加Ji Qc2nau r3np_ajc taip_lO ranpJO fanp.Q a;f0000000000;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)有功無(wú)功1電2電3電4電5電6電7電8電9電10電功率功率壓壓壓壓壓壓壓壓壓壓損耗損耗1.010.9971.0220.9730.9890.9670.9890.9730.9981.05.40623.54.3第三問(wèn)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可控參數(shù)：（由于發(fā)電廠1的母線設(shè)定為參

19、考節(jié)點(diǎn)，所以暫且將電廠1的發(fā)電量設(shè)為0）發(fā)電廠發(fā)電廠發(fā)電廠變壓器變壓器變壓器變壓器2發(fā)電1母線2母線1變比2變比3變比4變比量電壓電壓601.0110.9550.9320.9550.932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)有功無(wú)功1電2電3電4電5電6電7電8電9電10電功率功率壓壓壓壓壓壓壓壓壓壓損耗損耗1.010.9971.0220.9730.9890.9670.9890.9730.9981.05.40623.5結(jié)果如下表: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(wú)功損耗較高，因此我們還需要調(diào)整各可控參數(shù)來(lái)獲得更小的有無(wú)功損耗4.4第四問(wèn)經(jīng)過(guò)調(diào)試各可控參數(shù)我們

20、得到以下結(jié)果：當(dāng)可調(diào)參數(shù)的值為下表時(shí)：% branch data黑fbusmpc* branchthus二rxbrateArat &BrateCratioanglest at us anmin12O.O1T60. 0415D. 2S91000 001-350360：14Q. 02180.06640. 1076000 001-3003呦：1C0.02180.06640. 1076000 001-350300；2(L 00310. 0833C 0D00.95501-3S0360：450. 0G70. 11130 000D.S3201-350360;460.0211C.04980. 0807

21、000 001-3S0670.00310. 08330 000D.S5501-350360;680,0140, 03320.2153000 001-350360；B90.00370. 1113D 0000*03201-33030;8100.01760.04150.2691000 001-350360；夠 iterator datast atus PiaxPunPci Pc2QclninQcliaxQc2nin Qc2iax raaip_a?c ranp： ranp_jO raiip_q鶯bus Fg晦Qnut "in Vgnpc.級(jí)"='L :0300 -300 L

22、Jl100 13701 350 0 0o :0 0D 00 0:ID 60 Q300 -300 LOl100 1200 10 0 00 00 0D 00 00；得到的結(jié)果如下表所示：節(jié)節(jié)節(jié)節(jié)節(jié)節(jié)節(jié)節(jié)節(jié)點(diǎn)1點(diǎn)2點(diǎn)3點(diǎn)4點(diǎn)5點(diǎn)6點(diǎn)7點(diǎn)8點(diǎn)9節(jié)點(diǎn)有功無(wú)功電電電電電電電電電10功率功率壓壓壓壓壓壓壓壓壓電壓損耗損耗四個(gè)負(fù)荷均增1.010.9971.0230.9861.0030.9911.0150.9911.0171.013.82219.09大2%四個(gè)負(fù)荷均減 1.010.9981.0240.9871.0070.9921.0180.9921.0211.013.49417.45小2%1,4下降2,3 上升 1.010.9981.0240.9861.0030.9911.0160.9911.021.013.70818.232%滿足題目要求，且有無(wú)功損耗較小4.5第五問(wèn)60MW，此時(shí)若，則運(yùn)行結(jié)果如下：設(shè)變電所1，2，3，4的負(fù)荷分別為