计算机潮流计算

学号1350803233《工厂供电》课程设计（2013级本科）题目：某工厂变电所一次系统设计系（部）院：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化作者姓名：杨兴海指导教师：田娜职称：助教完成日期：2016年1月5日河西学院本科生课程设计任务书设计题目计算机潮流计算作者姓名杨兴海学院、专业、年级物电学院电气工程专业13级指导教师姓名、职称田娜助教任务下达日期2015年6月1日一、设计内容：结合《电力系统分析》课程，进一步学习并理解电力系统潮流计算的物理及数学模型，利用PQ分解方法对某电力系统进行潮流计算，根据潮流计算结果进行电压调整分析。1.网络接线图及计算数据如下：G1T1T2G212345678910112.线路数据：L1、L2和L3型号均为LGJQ4×400，长度分别为340km、280km和300km；L4和L5型号分别为LGJ240和LGJ185，长度分别为80km和8km。变压器数据：自行选择变压器型号。母线2、10、6、11、8的电压等级分别为：500kV、35kV、220kV、110kV和10kV。变压器标幺值变比取1.0。节点类型：节点1、4分别为平衡节点和PV节点，其余为PQ节点。发电机组数据：等值发电机G2有功出力700MW，等值发电机G1有功最大出力700MW。负荷数据：节点2：450+j100MVA；节点3：300+j120MVA；节点5：350+j130MVA；节点7：120+j80MVA；节点9：2.5+j0.9MVA；节点10：30+j10MVA。。二、任务要求：（1）查设计手册，确定变压器、线路等的电气参数；（2）选择线路、变压器等模型，进行有名值和标幺值参数计算，并归算形成等值网络；（3）手算Jaccobi矩阵的部分元素；（4）应用程序进行潮流计算（机端母线电压取为1.0p.u.）；（5）分析不同节点电压水平的差别及其原因；（6）选择适当调压方式进行电压调整；（7）撰写设计报告。三、论文(设计)进度安排阶段论文（设计）各阶段名称起止日期1熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料6.1～6.52查阅有关资料6.6～6.73阅读设计要求必读的参考资料6.8～6.104书写设计说明书6.11～6.195小组答辩质疑6.21～6.226上交设计成果6.30四、需收集和阅读的资料及参考文献（指导教师指定）[1]:陈珩.电力系统稳态分析（第三版）[M]，北京，中国电力出版社，2007[2]：何仰赞.温增银.《电力系统分析》第三版[M]，武汉,华中科技大学出版社，2002[3]：陈悦.《电气工程毕业设计指南电力系统分册》[M]，北京，中国水利水电出版社，2008教研室意见负责人签名：年月日目录摘要：.................................................................1第一章电力系统潮流计算概述............................................21.1潮流计算简介...................................................21.2潮流计算的意义及其发展.........................................2第二章电气参数的确定..................................................42.1变压器、线路参数确定.............................................42.2电力线路、变压器模型的建立.......................................5第三章PQ分解方法潮流计算分析..........................................73.1PQ分解法的极坐标表示及简化算法..................................73.1.1潮流计算的定义.................................................73.1.2潮流计算的约束条件............................................73.1.3节点电压用极坐标表示时的牛顿-拉夫逊潮流计算....................83.1.4对牛顿—拉夫逊法潮流计算的数学模型进行简化修正.................93.2PQ分解法潮流计算的简化算法.....................................113.3PQ分解法潮流计算的基本步骤.....................................14第四章程序编写及结果分析.............................................154.1程序编程........................................................154.2执行结果........................................................22第五章课程设计心得...................................................24参考文献..............................................................251摘要潮流计算是电力系统最基本最常用的计算。根据系统给定的运行条件，网络接线及元件参数，通过潮流计算可以确定各母线的电压（幅值和相角），各支路流过的功率，整个系统的功率损耗。潮流计算是实现电力系统安全经济发供电的必要手段和重要工作环节。因此，潮流计算在电力系统的规划计算，生产运行，调度管理及科学计算中都有着广泛的应用。潮流计算在数学上是多元非线性方程组的求解问题，PQ分解法是数学上解非线性方程组的有效方法，有较好的收敛性。运用电子计算机计算一般要完成以下几个步骤：建立数学模型，确定解算方法，制订计算流程，编制计算程序。关键字：PQ分解法计算机潮流计算MATLAB2第一章电力系统潮流计算1.1潮流计算简介电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，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，系统的功率损耗等等。在电力系统规划的设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用潮流计算来定量地分析比较供电方案或运行方式的合理性。可靠性和经济性。此外，电力系统潮流计算也是计算系统动态稳定和静态稳定的基础。所以潮流计算是研究电力系统的一种很重要和基础的计算。电力系统潮流计算也分为离线计算和在线计算两种，前者主要用于系统规划设计和安排系统的运行方式，后者则用于正在运行系统的经常监视及实时控制。利用电子数字计算机进行电力系统潮流计算从50年代中期就已经开始。在这20年内，潮流计算曾采用了各种不同的方法，这些方法的发展主要围绕着对潮流计算的一些基本要求进行的。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。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。因此，对潮流计算方法，首先要求它能可靠地收敛，并给出正确答案。由于电力系统结构及参数的一些特点，并且随着电力系统不断扩大，潮流计算的方程式阶数也越来越高，对这样的方程式并不是任何数学方法都能保证给出正确答案的。这种情况成为促使电力系统计算人员不断寻求新的更可靠方法的重要因素。1.2潮流计算的意义及其发展(1)在电网规划阶段,通过潮流计算,合理规划电源容量及接入点,合理规划网架,选择无功补偿方案,满足规划水平的大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。(2)在编制年运行方式时,在预计负荷增长及新设备投运基础上,选择典型方式进行潮流计算,发现电网中薄弱环节,供调度员日常调度控制参考,并对规划、基建部门提出改进网架结构,加快基建进度的建议。(3)正常检修及特殊运行方式下的潮流计算,用于日运行方式的编制,指导发电厂开机方式,有功、无功调整方案及负荷调整方案,满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。(4)预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行方式调整方案。总结为在电力系统运行方式和规划方案的研究中，都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。同时，为了实时监控电力系统的运行状态，也需要进行大量而快速的潮流计算。因此，潮流计算是电力系统中应用3最广泛、最基本和最重要的一种电气运算。在系统规划设计和安排系统的运行方式时，采用离线潮流计算；在电力系统运行状态的实时监控中则采用在线潮流计算。近20多年来，潮流算法的研究仍然非常活跃，但是大多数研究都是围绕改进牛顿法和P-Q分解法进行的。此外，随着人工智能理论的发展遗传算法、人工神经网络、模糊算法也逐渐被引入潮流计算。但是，到目前为止这些新的模型和算法还不能取代牛顿法和P-Q分解法的地位。由于电力系统规模的不断扩大，对计算速度的要求不断提高，计算机的并行计算技术也将在潮流计算中得到广泛的应用，成为重要的研究领域。4第二章电气参数的确定2.1变压器、线路参数确定查设计手册：LGJQ4×400型导线:=0.020Ω/km,=0.276Ω/km,=4.02S/km;LGJ240型导线:=0.131Ω/km,=0.432Ω/km;LGJ185型导线:=0.170Ω/km,=0.440Ω/km。变压器型号:T1,T2为SF-360000/220；T3部分参数为:额定容量240/120/120MVA,额定电压500/242/38.5kv。T4部分参数为:额定容量120/120/60MVA,,额定电压242/121/10.5kv,等值电路中所有参数都归算到高压侧。线路L1,L2的电导,L4,L5的导纳都可略去。表2-1短路电压（未经归算）绕组高压-中压高压-低压中压-低压短路电压百分值(%)1030202.1.1电力变压器及线路参数的计算1.采用有名值：2.采用标幺值：取基准功率为1000MVA，基准电压为500kv2.2.2电力变压器及线路参数的计算结果电力线路参数见表2-1，电力变压器参数见表2-2表2-1电力线路参数线路参数LGJQ4×400LGJ240L4LGJ185L5L1L2L36.85.66.010.481.360.02720.02240.02400.04190.005493.8477.2882.834.563.520.37540.30910.33120.13820.01416.8+j93.845.6+j77.286.0+j82.810.48+j34.561.36+j3.520.0272+j0.37540.0224+j0.30910.024+j0.33120.0419+j0.13820.0054+j0.0141S1.36681.12561.206//3.4172.8143.015//表2-2电力变压器参数变压器参数T1T2T3T425.5425.540.2430.1420.4860.1420.4860.2840.10220.102251.921.92104.1748.800208.3397.60.007680.007680.41670.1952000.83330.390425.54+j1.9225.54+j1.920.243+j104.170.142+j48.80.4860.1420.486+j208.330.284+j97.60.1022+j0.007680.1022+j0.00768+j0.4167+j0.1952+j0.8333+j0.3904×S17.7717.779.565.460.004440.004440.002390.001365×S20.8320.8316.3912.2