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潮流计算的计算机算法课程设计范文(2).pdf
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计算机技术
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摘 要
潮流计算是电 力系统非常重要的分析计算,用 以研究系统规划和运行
中提出的各种 问题。对规划中的电力系统,通 过潮流计算可以检验所提出
的电力系统规 划方案能否满足各种运行方式的 要求;对运行中的电力系统 ,
通过潮流计算 可以预知各种负荷变化和网络结 构的改变会不会危及系统的
安全,系统中所有母线的电 压是否在允许的范围以内,系统中各种元件 ( 线
路、变压器等 ) 是否会出现过负荷,以及可能出现过负荷时 应事先采取哪些
预防措施等。
潮流 计算是 电力系 统分析最 基本的 计算。 除它自 身的重 要作用 之外,
在《电力系统分析综 合程序》 (PSASP)中,潮流计算 还是网损计算、静态安
全 分析、 暂态稳 定计算 、小干扰 静态稳 定计算 、短路 计算、 静态和 动态等
值计算的基础 。
传统的潮流计算程序缺乏图形用户界面, 结果显示不直接难与其他分析功能
集成。网络原始数据输入工作大量且易于出错。本文采用 MATLAB语言运行
WINDOWS操作系统的潮流计算软件。而采用 MATLAB界面直观,运行稳定,计算
准确。
关键词:电力系统潮流计算;牛顿—拉夫逊法潮流计算; MATLAB
目 录
一、 概述
1.1 设计目的与要求 .................................................
1.1.1 设计目的 ......................................................
1.1.2 设计要求 .....................................................
1.2 设计题目 ......................................................
1.3 设计内容 .....................................................
二、 电力系统潮流计算概述 .....................
2.1 电力系统简介 ..........................................
2.2 潮流计算简介 ..........................................
2.3 潮流计算的意义及其发展 ..................... ..............
三、 潮流计算设计题目 . .........................
3.1 潮流计算题目 ........................................
3.2 对课题的分析及求解思路 ........................
四、 潮流计算算法及手工计算 ...........................
4.1 变压器的∏型等值电路 ..............................
4.2 节点电压方程 ..............................
4.3 节点导纳矩阵 .............................
4.4 导纳矩阵在潮流计算中的应用 .......................
4.5 潮流计算的手工计算 ..........................
五、 Matlab 概述 ....................................
5.1 Matlab 简介 ............................................
5.2 Matlab 的应用 ............................................
5.3 矩阵的运算 ...........................................
5.3.1 与常数的运算 .............................................
5.3.2 基本数学运算 ..................................
5.3.3 逻辑关系运算 ....................................
5.4 Matlab 中的一些命令 .................................
六、 潮流计算流程图及源程序 ................................
6.1 潮流计算流程图 ..............................
6.2 潮流计算源程序图 ...............................
6.3 运行计算结果 .......................................
总结
参考文献
第一章
1.1 设计目的与要求
1.1.1 设计目的
1. 掌握电力系统潮流计算的基本原理;
2. 掌握并能熟练运用一门计算机语言( MATLAB 语言或 C 语言或 C++语言);
3. 采用计算机语言对潮流计算进行计算机编程。
1.1.2 设计要求
1. 程序源代码;
2. 给定题目的输入,输出文件;
3. 程序说明;
4. 给定系统的程序计算过程;
5. 给定系统的手算过程(至少迭代 2 次)。
1.2设计题目
电力系统潮流计算(牛顿 -拉夫逊法、 P-Q 分解法)
1.3设计内容
1. 根据电力系统网络推导电力网络数学模型,写出节点导纳矩阵;
2. 赋予各节点电压变量(直角坐标系形式)初值后,求解不平衡量;
3. 形成雅可比矩阵;
4. 求解修正量后,重新修改初值,从 2 开始重新循环计算;
5. 求解的电压变量达到所要求的精度时,再计算各支路功率分布、功率损耗和
平衡节点功率;
6. 上机编程调试;
7. 计算分析给定系统潮流分析并与手工计算结果做比较分析;
8. 书写课程设计说明书,准备答辩。
第二章
2.1 电力系统叙述
电力工业发展初期, 电能是直接在用户附近的发电站 (或称发电厂) 中生产
的,各发电站孤立运行。 随着工农业生产和城市的发展, 电能的需要量迅速增加,
而热能资源和水能资源丰富的地区又往往远离用电比较集中的城市和工矿区, 为
了解决这个矛盾, 就需要在动力资源丰富的地区建立大型发电站, 然后将电能远
距离输送给电力用户。 同时,为了提高供电的可靠性以及资源利用的综合经济性,
又把许多分散的各种形式的发电站, 通过送电线路和变电所联系起来。 这种由发
电机、升压和降压变电所, 送电线路以及用电设备有机连接起来的整体, 即称为
电力系统。
现代电力系统提出了 “灵活交流输电和新型直流输电” 的概念。 灵活交流输
电技术是指运用固态电子器件与现代自动控制技术对交流电网的电压、相位角、
阻抗、功率以及电路的通断进行实时闭环控制, 从而提高高压输电线路的诉讼能
力和电力系统的稳态水平。 新型直流输电技术是指应用现电力电子技术的最新成
果,改善和简化变流站的造价等。
运营方式管理中, 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, 调度员潮流提供了电
网在预想操作预想下的电网的潮流分布以及校验运行的可靠性。 在电力系统调度
运行的多个领域都涉及到电网潮流计算。 潮流是确定电力网咯运行状态的基本因
素,潮流问题是研究电力系统稳态问题的基础和前提。
1.2 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和重要和基础的
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。
利用电子数字计算机进行潮流计算从 50 年代中期就已经开始了。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以下几点:
(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。
2.3 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。 对现有的
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
和稳态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。
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及校验运行可靠性。 在电力系统调度运行
的多个领域问题是研究电力系统稳态问题的基础和前提。
在用数字见算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。 这个方法的原理比较简单, 要求的数字计算机内存量
比较差下,适应 50 年代电子计算机制造水平和当时电力系统理论水平,但它的
收敛性较差, 当系统规模变大时, 迭代次数急剧上升, 在计算中往往出现迭代不
收敛的情况。这就迫使电力系统的计算人员转向以阻抗矩阵为基础的逐次代入
法。阻抗法改善了系统潮流计算问题的收敛性, 解决了导纳无法求解的一些系统
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nidezlk
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