电力系统稳态分析课程设计

内蒙古科技大学本科生课程设计说明书题目：基于Matlab的电力系统潮流仿真计算Subject：ThePowerFlowSimulationofPowerSystemBasedonMATLAB学生姓名：学生学号：学院：信息工程学院专业：电气工程及其自动化指导老师：李子剑完成日期：2010-12-27内蒙古科技大学课程设计说明书1目录一、内蒙古科技大学课程设计任务书………………………………………………2二、中英文摘要………………………………………………………………………………4第一章电力系统潮流计算…………………………………………………………5第一节潮流计算简介…………………………………………………………5第二节潮流计算的意义及其发展………………………………………………5第二章潮流计算的数学模型………………………………………………………6第一节导纳矩阵的原理及计算方法……………………………………………6第二节潮流计算的基本方程…………………………………………………8第三节电力系统节点分类……………………………………………………11第四节潮流计算的约束条件…………………………………………………11第三章牛顿－拉夫逊法概述……………………………………………………12第一节牛顿-拉夫逊法基本原理……………………………………………12第二节牛顿-拉夫逊法求解过程………………………………………………13第四章Matlab简介………………………………………………………………15第一节Matlab简介……………………………………………………15第二节矩阵的简单基本运算………………………………………………………16第五章牛顿—拉夫逊法潮流具体计算…………………………………17第一节牛顿—拉夫逊直角坐标法潮流计算Matlab程序及运行结果………17第二节本程序的符号说明……………………………………………………26总结及感想…………………………………………………………………………27参考文献及资料……………………………………………………………………28内蒙古科技大学课程设计说明书2内蒙古科技大学课程设计任务书课程名称电力系统稳态分析课程设计设计题目两机五节点网络潮流计算—牛拉法指导教师刘景霞时间1周一、教学要求电力系统稳态分析课程设计以设计和优化电力系统的潮流分析为重点，提高学生综合能力为目标，尽可能结合实际工程进行。设计内容的安排要充分考虑学校现有的设备，设计时间及工程实际需要，并使学生初步学会运用所学知识解决工程中的实际问题。二、设计资料及参数（一）设计原始资料1、待设计电气设备系统图2、电力系统网络各元件参数3、电力系统电气元件的使用规范4、电力工程电气设计手册（二）设计参考资料1、《电力系统稳态分析》，陈珩，中国电力出版社，2007，第三版2、《电力系统分析》，韩祯祥，浙江大学出版社，2005，第三版3、《电力系统分析课程实际设计与综合实验》，祝书萍，中国电力出版社，2007，第一版三、设计要求及成果1.根据给定的参数或工程具体要求，收集和查阅资料；学习相关软件（软件自选）。内蒙古科技大学课程设计说明书32.在给定的电力网络上画出等值电路图。3.运用计算机进行潮流计算。4.编写设计说明书。基本要求：1.编写潮流计算程序；2.在计算机上调试通过（？）；3.运行程序并计算出正确结果（？）；4.写出课程设计报告（包括以下内容）（1份）（1）程序框图；（2）源程序；（3）符号说明表；（4）算例及计算结果5.编写计算说明书（1份）。四、进度安排根据给定的参数或工程具体要求，收集和查阅资料（半天）学习软件（MATLAB或C语言等）（一天半）编程计算复杂系统潮流计算（三天）编写计算设计书（一天）五、评分标准课程设计成绩评定依据包括以下几点：1）工作态度（占10%）；2）基本技能的掌握程度（占20%）；3）程序编写是否合理是否有运行结果(40%)；4）课程设计说明书编写水平(占30%)。5）分为优、良、中、合格、不合格五个等级。考核方式：设计期间教师现场检查；评阅设计报告内蒙古科技大学课程设计说明书4系统接线图其中节点1为平衡节点，节点2、3、4、5为PQ节点。摘要电力系统潮流计算是电网分析的基础应用，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。给定电力系统的网络结构、参数和决定电力系统运行状况的边界条件，，确定电力系统运行的方法之一是朝流计算。PQ分解法是极坐标形式牛顿-拉潮流计算的一种简化计算方法，。P—Q分解法通过对电力系统具体特点的分析，对牛顿法修正方程式的雅可比矩阵进行了有效的简化和改进。由于这些简化只涉及修正方程式的系数矩阵，并未改变节点功率平衡方程和收敛判据，因不会降低计算结果的精度。MATLAB是一种交互式、面向对象的程序设计语言，广泛应用于工业界与学术界，主要用于矩阵运算．采用迭代法，通过建立矩阵的修正方程来依次迭代，逐步逼近真值来计算出电力网的电压，功率分布。用手算和计算机算法对其进行设计。使用MATLAB软件进行编程，在很大程度上节省了内存，减少了计算量。通过对本题计算我们了解了一些工程计算和解决工程问题的方法。BasedonMATLABelectricalpowersystemcomplextidalGG0.08+j0.240.01+j0.030.06+j0.180.06+j0.180.04+j0.120.08+j0.240.02+j0.060.45+j0.150.4+j0.050.6+j0.1-(0.2+j0.2)12345内蒙古科技大学课程设计说明书5currentanalysisAbstractPowerFlowAnalysisGridcomputingisthebasisofapplications,thecomplexpowersystemundernormalandfaultconditionsforthecalculationofsteadystateoperation.Giventhepowersystemnetworkstructure,parametersanddecisionsoperationofthepowersystemboundaryconditions,todeterminethemethodofoperationofthepowersystemisoneofNorthKoreaflowcalculation.PQdecompositionmethodistheformofpolarcoordinatesNewton-thewideningtrendofasimplifiedcalculationmethod.P-Qdecompositionmethodadoptedbythespecificcharacteristicsofthepowersystemanalysis,Newton’sLawoftheJacobianmatrixformulahaseffectivelysimplifiedandimproved.Asaresultofthesesimplifiedformulathatinvolvesonlythecoefficientmatrix,thebalanceofpowerhasnotchangednodeequationsandtheconvergencecriterion,becausetheresultswillnotreducetheaccuracy.MATLABisaninteractive,object-orientedprogramminglanguage,widelyusedinindustryandacademia,mainlyformatrixcalculation.Usingiteration,theamendmentthroughtheestablishmentofmatrixiterativeequationtoturn,graduallymovingtowardsatruevaluetocalculatethevoltageelectricitygrid,powerdistribution.UseMATLABsoftwareprogramming,savingmemorytoalargeextent,reducetheamountofcomputation.Bythiscalculationweunderstandthatanumberofengineeringcalculationandsolveengineeringproblems关键词：电力系统潮流计算；牛顿—拉夫逊法潮流计算；潮流计算的数学模型MATLAB；程序；牛顿—拉夫逊直角坐标法潮流计算。Keywords：Electricalpowersystemtidalcurrentcomputation.Newton-Roughabdicatesthelawtidalcurrentcomputation.Tidalcurrentcomputationmathematicalmodel.ProcedureNewton-Roughabdicatestherectangularcoordinateslawtidalcurrentcomputation.第一章电力系统潮流计算概述第一节潮流计算简介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地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，电力系统潮流计算也是计算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很重要和基础的计算。电力系统潮流计算也分为离线计算和在线计算两种，前者主要用于系统规划设计和安排系统的运行方式，后者则用于正在运行系统的经常监视及实时控制。内蒙古科技大学课程设计说明书6利用电子数字计算机进行电力系统潮流计算从50年代中期就已经开始。在这20年内，潮流计算曾采用了各种不同的方法，这些方法的发展主要围绕着对潮流计算的一些基本要求进行的。对潮流计算的要求可以归纳为下面几点：（1）计算方法的可靠性或收敛性；（2）对计算机内存量的要求；（3）计算速度；（4）计算的方便性和灵活性。电力系统潮流计算问题在数学上是一组多元非线性方程式求解问题，其解法都离不开迭代。因此，对潮流计算方法，首先要求它能可靠地收敛，并给出正确答案。由于电力系统结构及参数的一些特点，并且随着电力系统不断扩大，潮流计算的方程式阶数也越来越高，对这样的方程式并不是任何数学方法都能保证给出正确答案的。这种情况成为促使电力系统计算人员不断寻求新的更可靠方法的重要因素。第二节潮流计算的意义及其发展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暂态稳定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。在运行方式管理中，潮流是确定电网运行方式的基本出发点；在规划领域，需要进行潮流分析验证规划方案的合理性；在实时运行环境，调度员潮流提供了多个在预想操作情况下电网的潮流分布以校验运行可靠性。在电力系统调度运行的多个领域都涉及到电网潮流计算。潮流是确定电力网络运行状态的基本因素，潮流问题是研究电力系统稳态问题的基础和前提。在用数字计算机解电力系统潮流问题的开始阶段，普遍采取以节点导纳矩阵为基础的逐次代入法。在解决电力系统潮流计算问题时，是以导纳矩