牛顿拉夫逊潮流计算

毕业设计（论文）基于牛顿—拉夫逊法的电力系统潮流计算专业年级自动化2007级学号20072180姓名邹爱龙指导教师邓立华评阅人解大琴2011年6月中国常州I河海大学本科毕业设计（论文）任务书（理工科类）Ⅰ、毕业设计（论文）题目：基于牛顿拉夫逊法的电力系统潮流计算Ⅱ、毕业设计（论文）工作内容（从综合运用知识、研究方案的设计、研究方法和手段的运用、应用文献资料、数据分析处理、图纸质量、技术或观点创新等方面详细说明）：电力系统的基本任务是安全、可靠、经济地为用户提供电能。而对电力系统正常运行状态的分析和计算是其中十分重要的内容。本课题拟采用牛顿拉夫逊法进行电力系统稳态，对复杂系统的潮流计算进行全面的分析，并得出结论。开发工具采用matlab，对具体算例建立模型并进行仿真计算，结果图表显示。开发的软件具有一定的实用性。参考文献来源于图书馆关于电力系统稳态计算的书籍和中国期刊网中文文献。外文期刊室查阅外文文献，并详细翻译1～2篇英文文献。IIⅢ、进度安排：第1～6周资料翻阅，掌握计算的基本理论及matlab编程第7～12周找好实际系统，进行计算第13～17周编程和调试第18～22周分析及撰写论文第23周英文翻译第24周准备答辩Ⅳ、主要参考资料：1电力工程基础2电力系统稳态分析3中国期刊网论文4英文文献5matlab编程指导教师：邓立华，2010年12月6日学生姓名：邹爱龙，专业年级：2007级系负责人审核意见（从选题是否符合专业培养目标、是否结合科研或工程实际、综合训练程度、内容难度及工作量等方面加以审核）：系负责人签字：，年月日III摘要电力系统的潮流计算在电力系统稳态分析和电力系统设计中有很重要的作用，潮流计算也是电力系统暂态分析的基础。潮流计算是根据给定的系统运行条件来计算系统各个部分的运行状况，主要包括电压和功率的计算。到目前为止，利用电子计算机进行电力系统的潮流计算的算法已经出现了很多，其中应用最为广泛的是基于牛顿——拉夫逊法的潮流计算方法。在利用计算机进行电力系统的潮流计算之前，需要对网络的节点进行划分和编号，建立电力网络的数学模型，即电力系统的网络方程式。本文主要介绍了节点导纳矩阵的形成方法。在形成节点导纳矩阵之前，需要将电力网络进行等值电路的变换，其中主要包括输电线路和变压器的等值电路的变换。由于牛顿——拉夫逊潮流计算对于初值的给定有比较高的要求。因此在进行牛顿——拉夫逊迭代计算前，先采用高斯——赛德尔迭代法产生一组比较精确的初值。本文详细介绍了高斯——赛德尔法和牛顿——拉夫逊法迭代计算的过程。其中主要内容有迭代方程式的建立，雅克比矩阵的计算，功率和电压的计算，以及在迭代过程中PV节点转化为PQ节点时的处理方法。开发工具采用Matlab编程语言，采用读写Excel电子表格的方法进行数据的输入和输出。本文采用一个5节点的网络进行实例分析，用Matlab开发的计算程序进行潮流计算，计算结果表明程序的算法具有良好的收敛性和实用性。关键字：潮流计算，节点导纳矩阵，牛顿——拉夫逊，高斯——赛德尔，MatlabIVAbstractPowerflowcalculationhasaveryimportantroleinpowersystemsteady-stateanalysisandpowersystemdesign,anditisalsothebasisoftransientanalysisinpowersystem.Flowcalculationisbasedongivenconditionsofthepowersystemandcalculatestheoperationalstatusofeverypartofthesystem,includingvoltageandpower.Sofar,therearekindsofalgorithmwhichusetheelectroniccomputerinpowerflowcalculation,themostwidelyusedalgorithmistheNewton-Raphsonpowerflowcalculationmethod.Beforewethecomputerinpowerflowcalculation,weneedtoneedtohavethenodesofthenetworkclassifiedandnumberedandestablishamathematicalmodelofpowernetwork,namelythepowersystemnetworkequations.Thispaperdescribestheformationofthenodeadmittancematrix.Intheformationofthenodeadmittancematrix,weneedtotransformthepowernetworktoequivalentcircuit,whichincludestransformationoftransmissionlinesandtransformers.TheNewton-Raphsonpowerflowcalculationhasarelativelyhighdemandforagiveninitialvalue.SobeforetheNewton-Raphsoniteration,weuseGauss-Seideliterativemethodtoproduceamorepreciseinitialvalue.ThispaperdescribestheprocessofGauss-SeidelandNewton-Raphsoniteration.Themaincontentsaretheestablishmentofiterativeequation,thecalculationofJacobianmatrixandthecalculationofpowerandvoltage,aswellashowtodealwiththesituationwhenaPVnodetransformtoaPQnodeiterationprocess.WeusetheMatlabprogramminglanguageasdevelopmenttools,theinputandoutputofthedataprocessintheExcelspreadsheets.Inthispaper,weutilizeasystemcontains5nodestoanalyze,theresultofthecalculationbytheMatlabprogramshowsthatthealgorithmisconvergenceandpractice.KeyWords：Powerflowcalculation，nodeadmittancematrix，Newton–Rapson，Gauss–Seidel，Matlab.V目录第一章绪论..................................................................................................................1一、电力系统潮流计算的背景及意义................................................................1二、潮流计算的发展历史及现状........................................................................2三、潮流计算的发展趋势....................................................................................4四、本文主要工作................................................................................................5第二章电力网络的数学模型......................................................................................6一、节点电压方程................................................................................................6二、节点导纳矩阵的形成....................................................................................7（一）输电线路的等值电路........................................................................7（二）变压器的等值电路............................................................................8（三）节点导纳矩阵的计算......................................................................9第三章电力系统的潮流计算....................................................................................11一、迭代法简介..................................................................................................11二、高斯——赛德尔潮流计算..........................................................................11（一）功率方程和变量、节点的分类......................................................12（二）高斯——赛德尔潮流计算..............................................................16（三）算例分析..........................................................................................21三、牛顿——拉夫逊潮流计算..........................................................................24（一）牛顿——拉夫逊法简介..................................................................24（二）潮流计算时的修正方程..................................................................26（三）算例分析..........................................................................................31第四章实例分析与程序设计....................................................................................34一、输入数据和输出数据..................................................