电力系统分析课程设计报告书34

信息工程学院电力系统分析课程设计报告书题目:电力系统潮流计算专业：电气工程及其自动化班级：0309405学号：030940526学生姓名：指导教师：钟建伟2012年3月12日信息工程学院课程设计（论文）2信息工程学院课程设计任务书学生姓名学号030940526成绩设计题目电力系统潮流计算设计内容1.对给定的网络查找潮流计算所需的各元件等值参数，画出等值电路图2.输入各支路数据，各节点数据利用给定的程序进行在变电所在某一负荷情况下的潮流计算，并对计算结果进行分析。3.跟随变电所负荷按一定比例发生变化，进行潮流计算分析。1)4个变电所的负荷同时以2%的比例增大；2)4个变电所的负荷同时以2%的比例下降3)1和4号变电所的负荷同时以2%的比例下降，而2和3号变电所的负荷同时以2%的比例上升；4.在不同的负荷情况下，分析潮流计算的结果，如果各母线电压不满足要求，进行电压的调整。（变电所低压母线电压10KV要求调整范围在9.5-10.5之间；电压35KV要求调整范围在35-36之间）5.轮流断开环网一回线，分析潮流的分布。6.利用DDRTS软件，进行绘制系统图进行上述各种情况潮流的分析，并进行结果的比较。7.最终形成课程设计成品说明书。设计要求1.在读懂程序的基础上画出潮流计算基本流程图2.通过输入数据，进行潮流计算输出结果时间安排第十周以前参考资料1、《电力系统分析课程设计综合实验》，祝淑萍等，中国电力出版社;2、《电力系统稳态分析》，陈珩，中国电力出版社;3、《MATLAB实用指南》，苏金明，王永利，电子工业出版社。目录1任务提出与方案论证................................................................................................21.1潮流计算题目..............................................................................................21.2对课题的分析及求解思路.............................................................................22总体设计....................................................................................................................32.1潮流计算算法.................................................................................................32.2潮流计算的手工计算.....................................................................................73详细设计..................................................................................................................103.1Matlab...........................................................................................................103.2潮流计算流程图...........................................................................................153.3潮流计算源程序图及结果...........................................................................164题目求解...............................................................................................................195总结..........................................................................................................................34参考文献......................................................................................................................35信息工程学院课程设计（论文）21任务提出与方案论证电力系统潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，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状态的计算，即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。对现有的电力系统的运行和扩建，对新的电力系统进行规划设计以及对电力系统进行静态和稳态分析都是以潮流计算为基础。潮流计算结果可用如电力系统稳态研究，安全估计或最优潮流等对潮流计算的模型和方法有直接影响。实际电力系统的潮流技术那主要采用牛顿—拉夫逊法。1.1潮流计算题目TableILineDataofthe6-BusSystemon100MVABaseLineNumberBusFromNumberToRXTapRatio1120.0000.3001.0252140.0970.4073160.1230.5184250.2820.6405350.7231.0506430.0000.1331.1007460.0800.3701.2对课题的分析及求解思路此电力系统是一个6节点，7支路的电力网络。综合比较牛顿拉夫逊法（直角坐标、极坐标）、PQ分解法等多种求解方法的特点，最后确定采用牛顿拉夫逊法（极坐标）。因为此方法所需解的方程组最少。55.0+j13.050.0+j5.030.0+j18.0P5=50.16125431.1:11.025:1信息工程学院课程设计（论文）32总体设计在电力系统潮流计算中，往往要计算节点导纳矩阵，而我们计算节点导纳矩阵采用节点电压法来实现，如在变压器构成的电力系统中，需要将变压器模型转变成变压器∏型等值电路（见图1-1），在利用电路知识列节点电压方程，从而导出所需的导纳矩阵。2.1潮流计算算法变压器的∏型等值电路在电力系统潮流计算中，往往要计算节点导纳矩阵，而我们计算节点导纳矩阵采用节点电压法来实现，如在变压器构成的电力系统中，需要将变压器模型转变成变压器∏型等值电路（见图2-1），在利用电路知识列节点电压方程，从而导出所需的导纳矩阵。图2-1双绕组变压器的∏型等值电路（i，j为节点）而在电力系统潮流计算中一般采用标幺值进行计算，标幺值公式如下：有名值（任意单位）标幺值基准值（与有名值同单位）如果采用标么值计算，元件参数都应归算到同一基准值时得标么值，才能在同一个等值电路上分析和计算。所以，变压器转变成∏型等值电路时，我们采用标幺值计算，使所求参数为变压器变比k的函数。而在一个已经归算好的电力系统网中，若改变变压器的分接头来进行调压，这时变压器的等值电路参数也会相应得改变，此时采用∏型等值电路进行折算就显得较为方便。下面是变压器的∏型等值电路分析过程：如不计励磁支路的影响，双绕组变压器可用其阻抗与一个理想变压器串联的电路表示，如图所示。理想变压器只有一个参数，那就是变比k=12UU。现以变压器阻抗按实际变比归算到低压侧的情况为例，推导出双绕组变压器的∏型等值电路。流入和流出理想变压器的功率相等：....1212/kUIUI(1U、2U分别为变压器高、低绕组的实际电压）（2-1）kYT/k:1YTkk2kk-1信息工程学院课程设计（论文）4..12/kII（2-2）联立（2-1）、（2-2）两个公式解得：.....1212122TkkZkkTTTYUYUUUIZ（2-3）.....11222TkZkTTTYUUUIYUZ（2-4）根据《电路原理》节点1、2的节点电流方程具有如下形式：...1121112...2122122IYUYUIYUYU（2-5）将式（2-3）、（2-4）与式（2-5）比较得(2-6):211T12T21T12TYY/kYY/kYY/kYY(2-6)因此可以的得到各支路导纳为1212T2121T2101112TTT2202221TTTYyY/kYyY/k1kyYyY/kY/kYkk1yYyYY/kYk（2-7）节点电压方程在电路中我们学过利用节点电压方程求解某几条支路的电流，现以下图2-2与图2-3为例推导节点电压方程组。图2-2节点电压法为例图2-3用电流源代替电压源为例信息工程学院课程设计（论文）5图2-2表示了一个具有两个电源和你一个等值负荷的系统。1e、2e为电源电势，1y、2y为电源的内部导纳，3y为负荷的等值导纳，4y、5y、6y为各支路的导纳。如果以地为电压参考点，设节点1、2、3的电压为，根据基尔霍夫电流KCL法对节点1、2、3列节点电流方程得式（2-8）：......1112113111......2162152322.....431532330yVyVVyVVyyVyVVyVVyyVVyVVyVee（2-8）上式中左端为节点1、2、3流出的电流，右端为注入个节点的电流。由上式可以得到一个等效的等值电路图2-3。图2-3中利用了电流源代替的电压源。..111..222IyIyee（2-9）为等值电流源向网络注入的电流。将与式（2-8）联立得式（2-10）：....1111221331....2112222332....3113223333YVYVYVIYVYVYVIYVYVYVI(2-10）上式中111462225633346,,YyyyYyyyYyyy称为节点1、2、3的自导纳，122161331423325,,YYyYYyYYy称为相应节点之间的互导纳。因此，在一般情况下，在电力网络中有n个节点，则可以按式（2-10）的形式列出n个节点方程式，也可用矩阵的形式表示IYV。其中.1.2....nIIII.1.2....nVVVV信息工程学院课程设计（论文）6分别为节点注入电流列向量及节点电压列向量；111212122212.....................nnnnnnYYYYYYYYYY为节点导纳矩阵，其中对角元素iiY为节点i的自导纳，非对角线ijY为节点i与节点j之间的互导纳。节点导纳矩阵节点导纳矩阵既可根据自导纳和互导纳的定义直接求取，也可根据电路知识中找出改网络的关联矩阵，在节点电压方程的矩阵形式进行求解。本章节我们主要讨论的是直接求解导纳矩阵。根据节点电压方程章节我们知道，在利用电子数字计算机计算电力系统运行情况是，多采用IYV形式的节点方程式。其中阶数等于电力网络的节点数。从而可以得到n个节点时的节点导纳矩阵方程组（2-11）如下：....11112211....21122