基于MATLAB的电力网络潮流计算-(2)

编号1251401130课程设计题目：基于MATLAB的电力网络潮流计算学院：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化作者姓名：戚树红指导教师：刘永科职称：副教授完成日期：2015年6月28日二○一五年五月河西学院本科生课程设计任务书设计题目基于MATLAB的电力网络潮流计算作者姓名戚树红学院、专业、年级物电学院电气工程及其自动化专业12级1班指导教师姓名、职称刘永科副教授任务下达日期2015年5月20日1.设计任务1.1设计题目多电压等级的电力网络潮流计算。如图所示110kv环形电力网络，线路型号及长度、负荷功率均已标于图中。ab35kv12+j9MVA3+j2MVA5+j3MVA20+j15MVAfcdeT215070kmLGJ1505kmLGJ954kmLGJ110kv10kvV=116kv1.2原始数据图中电源a点的运行电压为V=116KV；变电所有两台三绕组变压器，其容量为31.5MVA，额定电压为11/%5.225.38/%5.22110V容量比为100/100/50，空载损耗P0=46KW,最大负载损耗PSmax=175km，空载电流%0I错误!未找到引用源。=1.0短路阻抗分别为(12)SU错误!未找到引用源。=10.5，(13)SU错误!未找到引用源。=10.5，(23)SU错误!未找到引用源。=6.5，变压器高压侧分接头位于+2.5%抽头，中压侧分接头位于+5%抽头;b、c、f点处的电压值，是指三绕组变压器T的三侧绕组的额定电压。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。（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)说明书后应附录MATLAB程序。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5月20日-5月25日2查阅有关资料5月26日-5月27日3阅读设计要求必读的参考资料5月28日-5月29日4书写设计说明书5月30日-6月20日5小组答辩与质疑6月21日-6月22日6上交设计成果6月30日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]:郭丽萍，顾秀芳.《电力系统分析课程设计指导及实例分析》，水利水电出版社，2011[5]:华智明，张瑞林.《电力系统》，重庆大学出版社，2006[6]:刘振亚.《高低压电网》[M]，北京，中国经济出版社，2005教研室意见负责人签名：年月日目录摘要.....................................................11设计的基本要求.........................................21.1设计及计算说明书...................................21.2图纸..............................................22设计题目...............................................22.1潮流计算课题......................................22.2课题分析及求解思路.................................33电力系统手工潮流计算...................................33.1电力线路数学模型的建立............................33.2电力线路及变压器参数的计算........................54系统的简化.............................................94.1变压器、运算功率及运算负荷........................94.2系统简化图.......................................105基于MATLAB的P-Q潮流计算.............................105.1P-Q潮流计算方法..................................105.2P—Q潮流计算.....................................136总结..................................................18附录....................................................19参考文献................................................211摘要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的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，电力系统的潮流计算也是计算机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重要的计算。潮流计算在数学上是多元非线性方程组的求解问题，求解的方法有很多种，牛顿—拉夫逊法，P-Q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。关键词：电力系统潮流计算；MATLAB；P-Q分解法21设计的基本要求1.1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。（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。1.2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)说明书后应附录MATLAB程序。2设计题目2.1潮流计算课题（1）设计题目多电压等级的电力网络潮流计算。如图所示110kv环形电力网络，线路型号及长度、负荷功率均已标于图中。ab35kv12+j9MVA3+j2MVA5+j3MVA20+j15MVAfcdeT215070kmLGJ1505kmLGJ954kmLGJ110kv10kvV=116kv（2）原始数据图中电源a点的运行电压为V=116KV；变电所有两台三绕组变压器，其容量为31.5MVA，额定电压为11/%5.225.38/%5.22110V容量比为100/100/50，空载损耗P0=46KW,最大负载损耗PSmax=175km，空载电流%0I错误!未找到引用源。=1.0短路阻抗分别为(12)SU错误!未找到引用源。=10.5，(13)SU错误!未找到引用源。=10.5，(23)SU错误!未找到引用源。=6.5，变压器高压侧分接头位于+2.5%抽头，中压侧分接头位于+5%抽头;b、c、f点处的电压值，是指三绕组变压器T的三侧绕组的额定电压。32.2课题分析及求解思路（1）手工潮流计算此电力系统是一个7节点的电力网络。先将系统中的电力线路和电力变压器转换为相应的等值数学模型，再通过计算发电厂和变电所的运算负荷简化数学模型，最后用前推回推法计算整个网络的潮流分布。（2）计算机潮流计算综合比较牛顿—拉夫逊法、P—Q分解法等的特点，最后确定采用P—Q分解法，因为此方法所需解得方程组相对较少。首先写出节点导纳矩阵，分析各节点的类型，找出待求量，然后确定潮流方程，用P—Q分解法分析。3电力系统手工潮流计算3.1电力线路数学模型的建立（1）电力线路电阻计算对于有色金属导线（铝线、刚性铝线和铜线）。它们每相单位长度的电阻可按下式计算：sr1（3—1）式中：1r—导线单位长度的电阻（/km）；—导线材料的电阻率（kmmm/2）；S—导线的额定截面（2mm）。在电力系统计算中，导线的电阻率采用下列数值：铝为31.5kmmm/2，铜为18.8kmmm/2，它们略大于这些材料的直流电阻率。（2）电力线路阻抗计算对于有色金属导线（铝线、刚性铝线和铜线）。它们每相单位长度的阻抗可按下式计算：0157.0lg1445.01rDxm（3—2）4式中：1x—导线单位长度的电抗（km/）；r—导线的半径（mm或cm）；mD—几何均距（mm或cm）。（3）电力线路电纳计算对于有色金属导线（铝线、刚性铝线和铜线）。它们每相单位长度的电纳可按下式计算：6110lg58.7rDbm（3—3）式中：1b—导线单位长度的电纳（s/km）r—导线的半径（mm或cm）；mD—几何均距（mm或cm）。（4）变压器的阻抗22max%)100(2000NNkTSUPR（3—4）%)100(%)50(2TTRR（3—5）式中：NU—变压器的额定电压（KV）；maxkP—变压器最大短路损耗功率(KW)；NS—变压器的额定容量（MVA）。%)%%(21%%)%%(21%%)%%(21%)21()13()32(3)13()32()21(2)32()13()21(1kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU（3—6）5NNkTNNkTNNkTSUUXSUUXSUUX100%100%100%231221211（3—7）式中：NU—变压器的额定电压（KV）；NS—变压器的额定容量（MVA）；%)21(kU、%)13(kU、%)32(kU—变压器各绕组两两之间的短路电压（KV）；%1kU、%2kU、%3kU—变压器各绕组的短路电压（KV）。（5）变压器导纳201000NTUPG（3—8）式中：NU—变压器的额定电压（KV）；0p—变压器空载损耗（KW）。20100%NNTUSIB（3—9）式中：%0I—电压器的空载电流百分值；NS—变压器的额定容量（MVA）；NU—变压器的额定电压（KV）。3.2电力线路及变压器参数的计算（1）电力线路LGJ—150参数如表3-1所示。6表3-1电力线路LGJ—150参数表参数r（km/）x（km/）b(S/KM)150LGJ21.0416.061074.2电力线路参数如下电力线路L1、L2：型号LGJ—150，KMl70电阻：7.147021.021lrRRll电抗：12.2970416.021lxXXll电纳：SlbBBll462110918.1701074.2电力线路L3：型号LGJ—150，KMl5电阻：05.1521.03lrRl电抗：08.25416.03lxXl电纳：SlbBl5631037.151074.2（2）电力线路LGJ—95参数如表3-2所示。表3-2电力线路LGJ—95参数表参数r（km/）x（km/）b(S/KM)LGJ—950.3320.42961065.2电力线路参数如下：电力线路L4：型号LGJ—95，KMl4电阻：328.14332.04lrRl电抗：716.14429.04lxXl电纳：SlbBl5641006.141065.2整理可得电力线路的参数如表3-3所示。7表3-3电力线路参数表线路L1、L2L3L4电阻)(R14.71.051.328电抗)(X29.122.081