潮流计算论文 1.docx

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潮流计算论文1

电力系统课程设计论文

——潮流计算

学院：

电气工程学院

专业：

电气工程及其自动化

班级：

电自0000

姓名：

00

学号：

**********

电力系统课程设计论文——潮流计算

内容摘要：

潮流计算是电力系统最基本最常用的计算。

根据系统给定的运行条件，网络接线及元件参数，通过潮流计算可以确定各母线的电压（幅值和相角），各元件流过的功率，整个系统的功率损耗。

潮流计算是实现电力系统安全经济发供电的必要手段和重要工作环节。

因此，潮流计算在电力系统的规划计算，生产运行，调度管理及科学计算中都有着广泛的应用。

潮流计算在数学上是多元非线性方程组的求解问题，牛顿—拉夫逊Newton-Raphson法是数学上解非线性方程组的有效方法，有较好的收敛性。

运用电子计算机计算一般要完成以下几个步骤：

建立数学模型，确定解算方法，制订计算流程，编制计算程序。

这次课程设计主要是给定网络地理接线图和各元件电气接线关系，以及各个变电所的负荷以及对个别节点的电压和功率的要求，需要我们画出等效电路图，在计算出各元件参数的基础上，运用牛顿---拉夫逊法,运用MATLAB软件进行潮流计算，对给定题目进行分析计算，再应用DDRTS软件，构建系统图进行仿真，利用DDRTS软件绘制系统图，进行同样过程的潮流分析，并与MATLAB计算结果进行比较。

两种结果比较接近，符合要求，最终得到合理的系统潮流。

通过调节各变压器的非标准变比，求解出符合题中要求的各个节点电压，各元件流过的功率以及各条支路的功率损耗等参数。

本次课程设计用到的知识：

1．电力系统潮流计算的基本概念,对电力系统、网络的构成，网络的已知参量以及网络需要求解的未知量等有基本的了解，了解电网各母线类型。

2.方程和导纳矩阵的形成,掌握网络的基本方程式，非标准变比变压器的模拟实验方法及导纳矩阵的形成。

3．线性代数方程组的解算方法：

高斯消去法.

4．电力系统潮流求解算法：

了解用于电力系统潮流计算的牛顿—拉夫逊法，及实现框图。

5．实验（上机）内容

（1）学会形成导纳阵

（2）学会形成B1阵B2阵

（3）学会用Matlab调试程序

（4）学会由结果分析问题

关键词：

牛顿-拉夫逊法（Newton-Raphson）变压器及非标准变比无功调节潮流计算Matlab

一、电力系统潮流计算以及变量的概述

·变量分类…………………………………………………………………………………

·节点控制…………………………………………………………………………………

二、题目原始资料

三、课程设计内容及要求

·课程设计基本内容………………………………………………………………………

·课程设计成品基本要求…………………………………………………………………

四、解题主要思路

·网络等值电路……………………………………………………………………………

·参数计算…………………………………………………………………………………

·等值电路…………………………………………………………………………………

·形成B1、B2矩阵…………………………………………………………………………

·修改程序…………………………………………………………………………………

·运行调试…………………………………………………………………………………

·DDRTS软件仿真……………………………………………………………………………

五、潮流的计算

·牛顿–拉夫逊潮流计算法的求解过程…………………………………………………

·牛顿–拉夫逊潮流计算法的计算框图…………………………………………………

六、改变负荷进行潮流计算

·4个变电所的负荷同时以2%的比例增大…………………………………………………

·四个变电所负荷同时减小2%……………………………………………………………

·1、4降2%，2、3增2%………………………………………………………………………

七、改变网络结构进行潮流计算

·断开环网中的1、5回线…………………………………………………………………

·断开环网中的1、6回线…………………………………………………………………

·断开环网中的5、6回线…………………………………………………………………

九、设计心得

·损耗分析……………………………………………………………………………………

八、设计心得

·我的收获…………………………………………………………………………………

九、参考文献

十、附录——程序清单

一、电力系统潮流计算以及变量的概述

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。

广义的潮流计算给定的变量可以是四个变量中的任意组合，共有十五种节点类型，此外四个变量都不给定也是一种节点，故可能是十六种类型，为了适应联络线功率给定的要求，广义潮流还考虑将线路的有功功率给定及五功功率的给定作为潮流平衡方程式。

本次课程设计主要应用拉牛顿——拉夫逊潮流计算。

变量的分类：

扰动变量：

负荷消耗的有功、无功功率—、、、

控制变量：

电源发出的有功、无功功率——、、、

状态变量：

母线或节点的电压大小和相位——、、、

在这十二个变量中，负荷消耗的有功和无功功率无法控制，因它们取决于用户，它们就称为不可控变量或是扰动变量。

电源发出的有功无功功率是可以控制的自变量，因此它们就称为控制变量。

母线或节点电压的大小和相位角——是受控制变量控制的因变量。

为了保证系统的正常运行必须满足以下的约束条件：

①＜＜＜＜；②＜＜；③∣—∣<∣—∣<∣—∣

节点的分类：

⑴第一类称PQ节点。

等值负荷功率、和等值电源功率、是给定的，从而注入功率、是给定的，待求的则是节点电压的大小和相位角。

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；

⑵第二类称PV节点。

等值负荷和等值电源的有功功率、是给定的，从而注入有功功率、是给定的。

等值负荷的无功功率和节点电压的大小也是给定的。

待求的则是等值电源的无功功率，从而注入无功功率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；

⑶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、是给定的，节点电压的大小和相位也是给定的。

担任调整系统频率任务的发电厂母线往往被选作为平衡节点。

为保证电力系统的稳定运行，对电压实现如下的管理和控制：

1.为了保证电力系统静态与暂态的稳定运行以及变压器带负荷调压分接头的运行范围和厂用电，系统的运行电压必须大于某一最低值。

2.在正常运行时，必须具有规定的无功功率储备，以保证事故后系统最低电压大于规定的最低值，防止出现电压崩溃事故和同步稳定性破坏。

3.保持系统电压低于规定的最大数值，以适应电力设备的绝缘水平和避免变压器过饱和，并向用户提供合理的最高水平电压。

4.在上述制约条件下，尽可能减少网络的有功功率损耗，以取得经济效益。

电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡。

系统中各种无功电源的无功功率输出应满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的要求，否则电压就回偏离额定值。

所以在必要的时候要对无功功率进行调节。

为了实现超高压电网的电压控制，需要在网络中的适当地点装设一定数量的无功补偿设备。

这些无功补偿设备的容量，运行性能和装设地点，必须满足和适应电网控制的要求。

二、题目原始资料

系统地理接线如图所示，

线长为：

1－火厂：

70km2－火厂：

120km

4－火厂：

80km2－3：

100km

3－水厂：

60km3－火厂：

200km

均为双回线，电压为220KV，单回线路参数为：

r1=0.085Ω/kmx1=0.32Ω/kmb1=3.5*10-6s/km

四个变电所的负荷cosФ=0.85,年初负荷分配如下：

①70MW②90MW③60MW④80MW

10KV35KV10KV35KV

变压器配置：

P=60MW时，配二台50MVA变压器；每台PK=254KW，uk%=14.5

P=70MW时，配二台63MVA变压器；每台PK=245KW，uk%=12.5

P=80MW时，配二台63MVA变压器；每台PK=245KW，uk%=12.5

P=90MW时，配二台75MVA变压器；每台PK=414KW，uk%=16.7

要求：

①、变电所的负荷为年初数值，年末最大运行方式数值应比年初数值高10％

年中最大运行方式数值应比年初数值低3％

各时期最小运行方式数值应比当时的最大运行方式数值低30％

②、火电厂作为平衡节点，水电厂作为PV节点。

③、各节点电压应在UN－1.05UN之间

④、水厂夏季满发P=120MW，－40

、夏季最小运行方式

三、课程设计内容及要求

课程设计基本内容：

1.对给定的网络查找潮流计算所需的各元件等值参数，画出等值电路图。

2.输入各支路数据，各节点数据利用给定的程序进行在变电所在某一负荷情况下的潮流计算，并对计算结果进行分析。

3.跟随变电所负荷按一定比例发生变化，进行潮流计算分析。

1）4个变电所的负荷同时以2%的比例增大；

2）4个变电所的负荷同时以2%的比例下降

3）1和4号变电所的负荷同时以2%的比例下降，而2和3号变电所的负荷同时以2%的比例上升；

4.在不同的负荷情况下，分析潮流计算的结果，如果各母线电压不满足要求，进行电压的调整。

轮流断开支路双回线中的一条，分析潮流的分布。

（几条支路断几次）

5.利用DDRTS软件，进行绘制系统图进行上述各种情况潮流的分析，并进行结果的比较。

6.最终形成课程设计成品说明书。

课程设计成品基本要求：

1.在读懂程序的基础上画出潮流计算基本流程图

2.通过输入数据，进行潮流计算输出结果

3.对不同的负荷变化，分析潮流分布，写出分析说明。

4.对不同的负荷变化，进行潮流的调节控制，并说明调节控制的方法，并列表表示调节控制的参数变化。

5.打印利用DDRTS进行潮流分析绘制的系统图，以及潮流分布图。

四、解题主要思路

系统的网络接线图如下图所示：

参数计算及等值电路的绘制

1．节点设置及分类

根据电力系统图将火电厂母线设为节点节点1，水电厂节点设为节点8，将变电所1、2、3、4的高压侧分别设为节点2、5、6、9、低压侧为3、4、7、10。

并且，将节点1设为平衡节点，将节点8设为PV节点，其余节点设为PQ节点，即：

节点分类标号

平衡节点：

1（电压初始设置为231V）

PV节点：

2（电压初始设置为231V，由于总负荷为200MW电厂1和电厂2装机容量比约为3:

2，所以设置电厂2的发电功率为120MW）

PQ节点：

2、3、4、5、6、7、9、10（电压设置为220V）。

电压基准值为220V，视在功率基准值为100WVA。

2．支路参数计算并求解

设定电压基准值为220V，视在功率基准值为100WVA，根据题目原始资料，计算发电厂、变压器及线路的参数有名值。

参数计算公式如下：

1.变压器阻抗：

2.变压器电抗：

3.线路电阻：

4.电抗：

5.线路电纳：

B=b·L

6.变电所负荷分别为：

变电所1=47.53+j29.456变电所2=61.11+j37.873

变电所3=40.74+j25.248变电所4