基于matlab的电力系统潮流计算

昆明学院2014届毕业论文（设计）论文（设计）题目基于MATLAB的电力系统潮流计算子课题题目姓名白春涛学号201004170201所属院系自动控制与机械工程专业年级电气工程及其自动化2010级指导教师王荔芳2014年5月摘要电力系统潮流计算是最基本、最常用的计算。根据系统给定的运行条件、网络及元件参数，通过电力系统潮流计算可以确定各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率发布以及功率损耗等。电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。因此潮流计算在电力系统的规划设计、生产运行、调度管理及科学研究中都有着广泛的应用。由于电力系统是一个具有高度非线性的复杂系统，在潮流计算时涉及到大量的矢量计算和矩阵运算，手工计算已经无法满足需要，因而需要一个具有高效处理矩阵运算的语言。本次设计的主要目的就是利用MATLAB最重要的组件之一Simlink中的电力元件库（SimPowerSystens）构建电力系统仿真模型。对电力系统进行仿真计算，利用MATLAB的强大计算功能，编写M语言，设置变量参数，得出计算结果并进行分析，并得出结论。结果表明运用MATLAB对复杂电力系统潮流进行分析与仿真，能够准确直观地考察电力系统稳态的静态特征，验证了MATLAB在电力系统仿真中的强大作用。关键词：电力系统潮流计算；MATLAB；仿真AbstractPowersystempowerflowcalculationisthemostbasic,themostcommonlyusedcomputing.Accordingtothesystemofagivenoperationconditions,networkandcomponentparameters,throughthepowersystemflowcalculationoneachbusbarvoltagecanbedetermined(amplitudeandphaseAngle),releasedinthenetworkpowerandpowerloss,etc.Theresultofthepowersystemflowcalculationisthebasisofthecalculationandfaultanalysisofpowersystemstability.Sothepowerflowcalculationinpowersystemplanninganddesign,production,schedulingmanagementandhasawideapplicationinscientificresearch.Becauseofthepowersystemisahighlynonlinearcomplexsystem,whenthepowerflowcalculationinvolvesalotofvectorandmatrixcalculation,manualcalculationhasbeenunabletomeetthisneed,andthereforeneedalanguagewithefficientprocessingmatrixoperations.ThemainpurposeofthisdesignistouseoneofthemostimportantcomponentofMATLABintheSimlinkpowercomponentlibrary(SimPowerSystens)powersystemsimulationmodelwasconstructed.Forpowersystemsimulation,usingthepowerfulcalculationfunctionofMATLAB,writeMlanguage,setavariableparameters,itisconcludedthatthecalculationresultsandanalysis,andconclusion.ResultsshowthatusingtheMATLABtocomplextrendanalysisandsimulation,powersystemaccuratelyvisuallyinspectthestaticcharacteristicsofelectricpowersystemsteadystate,thepowerfulfunctionsofMATLABinpowersystemsimulationisverified.Keywords:powersystemflowcalculation;MATLAB;Thesimulation目录第一章绪论........................................................11.1电力系统概述.................................................11.1.1电力系统的定义及功能.......................................11.1.2电力系统的发展简况.....................................11.1.3电力系统的模型.........................................21.2任务的提出与方案论证.........................................21.3主要关键技术、工艺参数和理论依据.............................31.4基于MATLAB潮流计算的发展前景...............................31.5设计（论文）的创新之处......................................4第二章潮流计算基本原理.............................................52.1电力网络的数学模型...........................................52.1.1电力网络的基本方程式...................................52.1.2自导纳和互导纳的确定方法...............................52.1.3节点导纳矩阵的性质及意义...............................72.1.4非标准变比变压器等值电路...............................82.2潮流计算的数学模型..........................................102.2.1节点类型的确定........................................102.2.2潮流计算的约束条件....................................112.3潮流计算的步骤..............................................12第三章潮流计算的方法..............................................133.1高斯—赛德尔法潮流计算......................................133.1.1高斯—赛德尔法潮流计算原理............................133.1.2高斯-塞德尔法计算潮流过程.............................133.2牛顿——拉夫逊法潮流计算...................................143.2.1牛顿——拉夫逊法潮流计算原理..........................143.2.2牛顿法在两种坐标系下的区别............................153.2.3牛顿法的步骤..........................................163.3PQ分解法...................................................183.3.1PQ分解法潮流计算原理.................................183.3.2PQ分解法的特点：.....................................19第四章基于MATLAB的实例仿真与分析.................................204.1仿真实例....................................................204.2用MATPOWER计算潮流.........................................204.2.1运行程序及说明........................................204.2.2运行结果..............................................254.3潮流计算仿真模型............................................264.3.1电力系统元件的模型选择................................264.3.2参数计算及设置........................................274.3.3结果分析..............................................30参考文献...........................................................32谢辞...............................................................33基于MATLAB的电力系统潮流计算1第一章绪论1.1电力系统概述1.1.1电力系统的定义及功能电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的系统。电力系统将自然界的一次能源（如：水能、电能、风能、太阳能等）通过电力装置转化为电能，再经过输送、变换和配送将电能供应到各用户。为实现电力系统的功能在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，以便对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、经济、优质可靠的电能，来满足人们日常的生产生活需要。建立结构合理的大型电力系统使电能的生产、消费、系统的统一调度更方便，减少总装机容量，节约了设备的投资，利于地区能源的合理开发和利用，更大限度地满足地区用电量日益增长的需求。电力系统是国家及地区国民经济规划的重要部分。1.1.2电力系统的发展简况电能应用初期由小容量发电机单独向灯塔、轮船、车间等照明系统供电，可看作是简单的住户式供电系统。白炽灯发明后，出现了中心电站式供电系统，1882年爱迪生在纽约主持建造的珍珠街电站。它装有6台直流发电机总容量约670千瓦，用11V电压供1300盏电灯照明。19世纪90年代，三相交流输电系统研制成功，并取代了直流输电，成为电力系统发展的重要标志。20世纪以后，人们意识到扩大电力系统的规模可以在能源开发、工业施工、负荷调整、系统安全与经济运行等方面带来显著的社会效益。因此电力系统的规模不断增大。世界上覆盖面积最大的电力系统是前苏联的统一电力系统。它东西横越7000多千米。南北纵贯3000多千米，覆盖了约1000万平方千米的土地。我国的电力系统从50年代开始迅速发展。1991年底，电力系统装机容量为14600万瓦，年发电量为6750亿千瓦时，居世界第四位。输电线路以220千伏、330千伏和500千伏为网络骨干，形成了4个装机容量超过1500万千瓦的大区基于MATLAB的电力系统潮流计算2电力系统和9个超过百万千瓦的电力