电力系统课程设计

????编号1151401212课程设计（2011级本科）题目：复杂网络的N-R法潮流分析计算系（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：胡彩霞指导教师：刘永科职称：副教授完成日期：2014年6月30日二○一四年六月????河西学院本科生课程设计任务书设计题目复杂网络N-R法潮流分析与计算的设计作者姓名学院、专业、年级物电学院电气工程及其自动化专业11级指导教师姓名、职称刘永科副教授任务下达日期2014年5月20日1.设计题目复杂网络N-R法潮流分析与计算的设计1.1基础资料1.2系统图的确定选择六节点、环网、两电源和多引出的电力系统，简化电力系统图如1-1所示，等值阻抗图如1-2所示，运用直角坐标表示的牛顿-拉夫逊计算如图1-1所示系统中的潮流分布。计算精度要求各节点电压的误差或修正量不大于510.①②③④⑤⑥L4L3L2L51.8+j0.40.08+j0.31.6+j0.80.06+j0.0250.1+j0.353.7+j1.31.05:11.05:1U=1.05U=1.05③②①④⑤⑥1.8+j0.41.6+j0.80.06+j0.0250.04+j0.250.04+j0.252+j11.05:11.05:10.08+j0.3j0.25j0.25j0.25j0.25j0.25j0.250.1+j0.35j0.0311.05U0图1-1电力系统图图1-2电力系统等值阻抗图1.3各节点的初值及阻抗参数该系统中，节点①为平衡节点，保持错误!未找到引用源。为定值，节点⑥为PV节点，其他四个节点为PQ节点，给定的注入电压标幺值、线路阻抗标幺值、输出功率标幺值分别为表1-3、1-4、1-5中的数据。线路对地导纳标幺值之半错误!未找到引用源。及线路阻抗标幺值、输出功率标幺值和变压器标幺值如图1-2所示的注释。表1-1各节点电压标幺值参数????表1-2线路、变压器阻抗标幺值线路T1L2L3L4L5T6阻抗j0.030.06+j0.250.04+j0.250.08+j0.300.1+j0.35J0.015表1-3节点输出功率节点②③④⑤⑥功率2+j11.8+j0.401.6+j0.83.7+j1.35注：各PQ节点的电压取1是为了方便计算和最后验证程序的准确性。2.设计的基本要求2.1设计及计算说明书（1）说明书要求书写整齐，条理分明，表达正确、语言正确。（2）计算书内容：为各设计内容最终成果、确定提供依据进行的技术分析、论证和定量计算，如。（3）计算书要求：计算无误，分析论证过程简单明了，各设计内容列表汇总。2.2图纸（1）绘制分析所需的必要图纸（2）图纸要求：用标准符号绘制，布置均匀，设备符号大小合适，清晰美观。3.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2查阅有关资料3阅读设计要求必读的参考资料4书写设计说明书5上交设计成果4.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[4]:[5]:教研室意见负责人签名：年月日????摘要电力系统稳态分析包括潮流计算和静态安全分析。本文主要运用的事潮流计算，潮流计算是电力网络设计与运行中最基本的运算，对电力网络的各种设计方案及各种运行方式进行潮流计算，可以得到各种电网各节点的电压，并求得网络的潮流及网络中的各元件的电力损耗，进而求得电能损耗。本位就是运用潮流计算具体分析，并有MATLAB仿真。关键词：电力系统潮流计算MATLAB仿真????目录1.05.............................................................................................................................................................2摘要........................................................................................................................................................5目录............................................................................................................................................................6第1章电力系统的基本概念........................................................................................................6第二章潮流计算..................................................................................................................................72.1潮流计算概述与发展.................................................................................................................72.2复杂电力系统潮流计算............................................................................................................82.3潮流计算的方法及优、缺点...................................................................................................92.4MATLAB概述................................................................................................................................92.6牛顿-拉夫逊法原理.................................................................................................................102.7牛顿-拉夫逊法解决潮流计算问题.....................................................................................112.8计算机潮流计算的步骤.........................................................................................................122.9计算机程序的实现...................................................................................................................13程序运行结果：..................................................................................................................................15第四章学习心得...............................................................................................................................28附录：.....................................................................................................................................................28第1章电力系统的基本概念电力系统：发电机把机械能转化为电能，电能经变压器和电力线路输送并分配到用户，在那里经电动机、电炉和电灯等设备又将电能转化为机械能、热能和光能等。这些生产、变换、输送、分配、消费电能的发电机、变压器、变换器、电力线路及各种用电设备等联系在一起组成的统一整体称为电力系统。电力网：电力系统????中除发电机和用电设备外的部分。动力系统：电力系统和“动力部分”的总和。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很基础的计算。随着科学技术的发展，电力系统变得越来越复杂，电气工程师掌握一种好的能对电力系统进行仿真的软件是学习和研究的需要。文章简要介绍了MATLAB发展历史、组成和强大的功能，并用简单例子分别就编程和仿真两方面分析了MATIAB软件在电力系统研究中的具体应用。采取等效电路法，能对特殊、复杂地电力系统进行高效仿真研究，因此，掌握编程和仿真是学好MATLAB的基础。与众多专门的电力系统仿真软件相比，MATLAB软件具有易学、功能强大和开放性好，是电力系统仿真研究的有力工具。第2章潮流计算2.1潮流计算概述与发展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。牛顿-拉夫逊法作为一种实用的，有竞争力的电力系统潮流计算方法，是在应用了稀疏矩阵技巧和高斯消去法求修正方程后。牛顿-拉夫逊法是求解非线性代数方程有效的迭代计算。2.2复杂电力系统潮流计算电力系统潮流计算是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。潮流计算的目标是求取电力系统在给定运行方式下的节点电压和功率分布，用以检查系统各元件是否过负荷、各点电压是否满足要求、功率的分布和分配是否合理以及功率损耗等。对现有电力系统的运行和扩建，对新的电力系统进行规划设计都是以潮流计算为基础。潮流计算结果的用途，例如用于电力系统稳定研究、安全估计或最优潮流等也对潮流计算的模型和方法有直接影响。节点类型：1）PV节点：柱入有功功率P为给定值，电压也保持在给定数值。2）PQ节点：诸如有功功率和无功功率是给定的。3）平衡节点：用来平衡全电网的功率。选一容量足够大的发电机担任平衡全电网功率的职责。平衡节点的电压大小与相位是给定的，通常以它的相角为参考量，即取其电压相角为0。一个独立的电力网中只设一个平衡点。基本步骤：1）