matlab的电路课程设计,基于MATLAB的电力系统潮流计算课程设计

matlab的电路课程设计,基于MATLAB的电力系统潮流计算课程设计

基于MATLAB的电力系统潮流计算课程设计

课程设计论文 基于MATLAB的电力系统潮流计算 学院:电气工程学院 专业:电气工程及自动化 班级: 姓名: 学号: 目录： 一、电力系统潮流计算概述4 二、潮流计算方法概述4 2．1节点分类4 2.2牛顿—拉夫逊法概要5 2.2.1牛顿—拉夫逊法迭代原理5 2．2.1 牛顿法的框图及求解过程6 三、课程设计任务8 3.1题目原始数据8 3.2课程设计要求9 四、初步分析9 4.1节点设置及分类9 4.2 参数计算10 4.3等值电路绘制11 五、潮流计算12 5.1 给定负荷下的潮流计算12 5.1.1 B1/B2矩阵的形成12 5.1.2 潮流调整及分析12 5.1.3 仿真比较14 5.2 变电所负荷变化时的潮流计算15 5.2.1 4个变电所负荷同时以2%的比例增大15 5.2.2 4个变电所负荷成比例2%下降17 5.2.3 1、4号负荷下降，2、3号负荷上升19 5.2.4 仿真比较20 5.3断线潮流计算22 5.5.1 断开1、3节点间的一条支路22 5.3.2 断开1、5支路的一条线23 5.3.3 断开1、7支路的一条线25 5.3.4 断开2、9支路的一条线26 5.3.5 断开7、9支路的一条线28 5.3.6 仿真比较29 六、潮流分析总结31 七、心得体会33 参考文献：33 附录：34 潮流计算课程设计 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—拉夫逊法是数学上解非线性方程组的有效方法，有较好的收敛性。本文应用了电力系统潮流计算仿真软件DDTR与利用程序计算的结果进行比较，使计算的结果更加准确。利用成形的程序对系统中出现的各种情况，例如负荷的变化以及线路上所发生的变化进行计算，并对母线上不满足范围的数据进行调控，使得系统处于一个较稳定的状态。 关键词：牛顿—拉夫逊法 MATLAB DDRTS 潮流计算 一、电力系统潮流计算概述 在电力系统的正常运行中，随着用电负荷的变化和系统运行方式的改变，网络中的损耗也将发生变化。要严格保证所有的用户在任何时刻都有额定的电压是不可能的，因此系统运行中个节点出现电压的偏移是不可避免的。为了保证电力系统的稳定运行，要进行潮流调节。随着电力系统及在线应用的发展，计算机网络已经形成，为电力系统的潮流计算提供了物质基础。它的发展主要围绕这样几个方面：计算方法的收敛性、可靠性；计算速度的快速性；对计算机存储容量的要求以及计算的方便、灵活等。 牛顿-拉夫逊法是数学中解决非线性方程式的典型方法，有较好的收敛性。。在解决电力系统潮流计算问题时，是以导纳矩阵为基础的，只要我们能在迭代过程中尽可能保持方程式系数矩阵的稀疏性，就可以大大提高潮流计算的效率。 二、潮流计算方法概述 2．1节点分类 常规的电力系统潮流计算中一般具有三种类型的节点：PQ、PV及平衡节点。一个节点有四个变量，即注入有功功率、注入无功功率，电压大小及相角。常规的潮流计算一般给定其中的二个变量：PQ节点(注入有功功率及无功功率)，PV节点(注入有功功率及电压的大小)，平衡节点(电压的大小及相角)。 第一类称PQ节点：等值负荷功率PLi、QLi和等值电源功率PGi、QGi是给定的，从而注入功率P、Q是给定的，待求的则是节点电压的大小Ui和相位角。属于这类节点的有按给定有功、无功率发电的发电厂母线和没有其他电源的变电所母线。 第二类称PV节点：等值负荷和等值电源的有功功率PLi、PGi是给定的，从而注入有功功率Pi是给定的。等值负荷的无功功率QLi和节点电压的大小Ui也是给定的。待求的则是等值电源的无功功率QGi，从而注入无功功率Qi和节点电压的相位角。有一定无功功率储备的发电厂和有一定无功功率电源的变电所母线都可以作为PV节点。 第三类平衡节点：潮流计算时一般只设一个平衡节点。等值负荷功率PLs、QLs是给定的，节点电压的大小和相位也是给定的。担负调整系统频率任务的发电厂母线往往被选作为平衡节点。 2.2牛顿—拉夫逊法概要 2.2.1牛顿—拉夫逊法迭代原理 已知一个变量X函数为： ，由适当的近似值出发，根据： 反复进行计算，当满足适当的收敛条件就是上面方程的根。这样的方法就是所谓的牛顿—拉夫逊法。 这一方法还可以做下面的解释，设第次迭代得到的解语真值之差，即的误差为时，则： 把在附近对用泰勒级数展开 上式省略去以后部分 的误差可以近似由上式计算出来。 比较两式，可以看出牛顿—拉夫逊法的休整量和的误差的一次项相等。 用同样的方法考虑，给出个变量的个方程： 对其近似解得修正量可以通过解下边的方程来确定： 式中等号右边的矩阵都是对于的值。这一矩阵称为雅可比(JACOBI)矩阵。按上述得到的修正向量后，得到如下关系 这比更接近真实值。这一步在收敛到希望的值以前重复进行，一般要反复计算满足 为预先规定的小正数，是第n次迭代的近似值。 2．2.1 牛顿法的框图及求解过程 (1)用牛顿法计算潮流时，有以下的步骤： ①给这各节点电压初始值； ②将以上电压初始值代入公式，求修正方程的常数项向量 ； ③将电压初始值在带入上述公式，求出修正方程中系数矩阵的各元素。 ④解修正方程式； ⑤修正各节点电压，； ⑥将，在带入方程式，求出； ⑦检验是否收敛，即 如果收敛，迭代到此结束，进一步计算各线路潮流和平衡节点功率，并打印 输出结果。如果不收敛，转回②进行下次迭代计算，直到收敛为止。 (2) 牛顿—拉夫逊法计算程序框图 启动 输入原始数据 形成节点导纳矩阵 分解各节点初始电压的实部和虚部 迭代次数K=0 求PQ节点的,，求PV节点的， 置节点号i=0 雅克比矩阵是否形成，i>n 求得雅克比矩阵各元素 增大节点号i=i+1 把雅克比矩阵单位化 求解修正方程，得， 求解最大修正量， 是否收敛 回带各电压新值，K=K+1 计算输出电压大小及相角，节电功率及支路损耗 停止 否 是 否 是 三、课程设计任务 3.1题目原始数据 1.系统图：两个发电厂分别通过变压器和输电线路与四个变电所相连。 变电所1