复杂电力系统潮流计算专业课程设计.doc

华侨大学厦门工学院

电力系统综合设计 课程设计报告

题 目：复杂电力系统潮流计算
专业、班级： 10级电气(2)班
学生姓名：
学 号：
指引教师： 黄永杰
分 数 ：

6 月 26 日

目　录
摘要……………………………………………………………………………………2
一、任务书……………………………………………………………………………3
二、基本资料…………………………………………………………………………4
三、计算………………………………………………………………………………5
3.1节点导纳矩阵...............................................5
3.2设定所求变量初值.........................................6
3.3计算修正方程...............................................7
3.4形成雅可比矩阵.............................................9
3.5求解修正方程...............................................10
3.6进行修正和迭代.............................................10
3.7迭代精度确认.............................................11
3.8各节点电压计算功率分布.....................................11
四、结论………………………………………………………………………………13
五、致 谢..........................................................13
六、参照文献…………………………………………………………………………14

摘 要
本次课程设计重要针对复杂电力系统进行潮流计算。对电力网络各种设计方案及各种运营方式进行潮流计算，可以得到各种电网各节点电压，并求得网络潮流。采用牛顿-拉夫逊算法，牛顿—拉夫逊法是数学上解非线性方程式有效办法，有较好收敛性。将牛顿法用于潮流计是以导纳矩阵为基本，由于运用了导纳矩阵对称性、稀疏性及节点编号顺序优化等技巧，使牛顿法在收敛性、占用内存、计算速度等方面都达到了一定规定。
核心词：潮流分布 迭代 牛顿-拉夫逊算法

一、任务书
题目二：如图二所示电力系统接线图，系统额定电压为110KV，各元件参数为LGJ-120，r1=0.21Ω/km,x1=0.4Ω/km,b1=2.85×10-6s/km,线路长度分别为l1=150km,l2=100km,l3=75km.变压器容量为63000KVA，额定电压为110/38.5KV，短路电压百分数为10.5，变压器实际变比为1.1282，电容器导纳为j0.05。
取SB=100MVA,UB=UN.
取节点4为平衡节点，节点3为PV节点，节点1,2均为PQ节点。

1. 试用直角坐标表达牛顿—拉夫逊计算系统中潮流分布。（迭代精度为0.001）

二、基本资料
牛顿迭代法（Newton's method）又称为牛顿-拉夫逊办法，它是牛顿在17世纪提出一种在实数域和复数域上近似求解方程办法。办法使用函数f(x)泰勒级数前面几项来寻找方程f(x) = 0根。牛顿迭代法是求方程根重要办法之一，其最大长处是在方程f(x) = 0单根附近具备平方收敛，并且该法还可以用来求方程重根、复根。
线性网络惯用解法有节点电压法和回路法，前者须列写节点电流平衡方程，后者则须列写回路方程。
普通，对于有个独立节点网络，可以列写个节点方程

也可以用矩阵写成

或缩写为

对潮流计算规定可以归纳为下面几点：
（1）算法可靠性或收敛性
（2）计算速度和内存占用量
（3）计算以便性和灵活性
牛顿法，由于其在求解非线性潮流方程时采用是逐次线性化办法，为了进一步提高算法收敛性和计算速度，人们考虑采用将泰勒级数高阶项或非线性项也考虑进来，于是产生了二阶潮流算法。日后又提出了依照直角坐标形式潮流方程是一种二次代数方程特点，提出了采用直角坐标保存非线性迅速潮流算法。
三、计算
解：1、（1）线路参数标幺值：

（2）变压器参数标幺值：

2、各串联支路导纳：
；
；
；

自导纳：
；；；
互导纳：
；
；
； ；
；

3、初值：；

4、计算各节点功率不平衡量
取 ；；
；
经计算得：
；；
；；
又；
；；
;;
5、 计算雅克比矩阵中各元素：
先计算各节点注入电流

相似地可得：
； ；
；
∴计算雅克比矩阵各元素:

；

； ；
；

∴列出k=0时雅克比矩阵：

6.逆矩阵为：

7.
迭代过程中各节点功率不平衡量：

k=0时：

8.求得各节点电压新值后，就开始第二次迭代。每次迭代所得示于表1~4。

表1 迭代过程中各节点功率不平衡量
K

0
0.14525-j0.37494
-0.50000+j0.35434
0.11290-j0.12330
1
0.02520-j0.01318
0.04603-j-0.06592
0.00668-j0.00545
2
-0.00016+j0.01465
-0.11269-j0.01217
0.00092-j0.00897

表2 迭代过程雅克比矩阵各对角元
k

)
(
33
k
H

)
(
33
k
S

0
11.1282
11.8780
5.3182
4.0094
5.0566
2.6975
1
10.5985
10.9019
5.0415
4.4678
4.6893
2.6571
2
10.8023
10.7712
5.0235
4.3689
4.7006
2.4654

表3 迭代过程中各节点电压修正量
k

0
-0.05224-j0.0523
0.01905-j0.1463
-0.05872+j0.00131
1
-0.06030+j0.0272
-0.0895-j0.0740
-0.01170+j0.06660
2
-0.01120-j0.0115
-0.0218-j0.0354
0.00440 +j0.00520

表4 迭代过程中各节点电压
k

0
1.00000+j0.00000
1.00000+j0.00000
1.05000+j0.00000
1
0.94776-j0.05230
1.01905-j0.14630
0.99128+j0.00131
2
0.88746-j0.02510
0.92955-j0.22030
0.97958+j0.06791

9、计算平衡节点功率和线路功率
平衡节点功率：

线路功率：

同理： ； ；
； ；
；
网络总损耗：

四、结　论
这次电力系统分析课程设计让我对平时所学专业知识有了更深刻更详细理解，明白了理论知识必要与实践相结合才干更好发挥作用。在不断翻书上网查资料过程中，我积累了大量潮流计算以及电力系统知识，全面透彻理解了有关知识。
本设计采用直角坐标形式牛顿—拉夫逊法作常规潮流计算。P-Q分解法运用了电力系统某些特有运营特点，对牛顿—拉夫逊法作了简化，可提高计算速度，但较难理解，牛顿—拉夫逊法雅克比矩阵在每次迭代过程中均有变化，需要重新形成和求解，这占用了计算大某些时间，成为牛顿—拉夫逊计算速度不能提高重要因素，但收敛性好，物理概念也较为清晰
通过本次设计，我最大感触是学习这些知识时候没有投入所有精力，以致课设刚开始时耗费了大量时间补充基本知识。计算机操作还需提高，英语也要加强。从这些事我下决心后来上学时必要认真听讲，不能虚度光阴。

五、致 谢
本次课程设计是在我教师和亲切关怀和悉心指引下完毕。她们严肃科学态度，严谨治学精神，精益求精工作作风，深深地感染和勉励着我。 我坚信这次课设为我毕业论文和将来打下了较好基本，使我能更从容面对后来生活和学习上种种挑战。同窗与教师协助也是必不可少，在我遇到困难时候，得到了来自同窗协助与教师指引，使我克服了困难，冲破了阻碍，如期完毕了任务，在此特别感谢她们。我会从此走更远。

参照文献

[1]胡学林编著. 可编程控制器原理及应用（第二版）．北京：电子工业出版社，.7.
[2] 陈珩等.电力系统稳态分析第三版 北京：中华人民共和国电力出版社，.6
[3] 周全仁等.电网计算与程序设计[M].长沙：湖南科学技术出版社,1983.
[4]张伯明,陈寿孙.高等电力网络分析[M].北京：清华大学出版社,1996.
[5]陈珩.电力系统稳态分析. 水利电力出版社,1994
[6]杨少兵,骆平. 电力系统分析教学软件开发，电力系统潮流分析. 华北电力技术,(10)