毕业设计matlab电力系统pq潮流计算程序设计

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1、毕业设计-MATLAB电力系统PQ潮流计算程序设计 1 绪论11潮流计算 潮流计算概述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局部的运行状态：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拟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根底。所以潮流计算是研究电力系统的一种很重要也很根底的计算。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

2、者那么用于正在运行系统的随时监视及实时控制。利用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，这些方法的开展主要围绕着对潮流计算的一些根本要求进行的。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，潮流方程式阶数越来越高，对这样的方程式并不是任何数学方法都能保证给出正确

3、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。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根底的逐次代入法。这个方法的原理比拟简单，要求的数字计算机内存量比拟，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。这就迫使电力系统计算人员转向以阻抗矩阵为根底的逐次代入法。潮流分析验证规划方案的合理性；在实时运行环境，调度员潮流了在预想操作情况下电网的潮流分布校验运行可靠性。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根本因

4、素，潮流问题是研究电力系统稳态问题的根底和前提。电力系统潮流计算是电力系统最根本的计算，也是最重要的计算。所谓潮流计算，就是电网的接线方式与参数及运行条件，计算电力系统稳态运行各母线电压支路电流与功率及网损。对于正在运行的电力系统，通过潮流计算可以判断电网母线电压、支路电流和功率是否越限，如果有越限，就应采取措施，调整运行方式。对于正在规划的电力系统，通过潮流计算，可以为选择电网供电方案和电气设备提供依据。潮流计算还可以为继电保护和自动装置定整计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。2 电力系统的潮流计算2.1 概述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。自从

5、20世纪50年代计算机应用于电力系统以来，当时求解潮流的方法是以节点导纳矩阵为根底的逐次代入法导纳法，后来为解决导纳法的收敛性较差的问题，出现了以阻抗矩阵为根底的逐次代入法阻抗法，到20世纪60年代，针对阻抗法占用计算机内存大的问题又出现了分块阻抗法及牛顿拉夫逊法。牛顿-拉夫逊法是数学上解非线性方程式的有效方法，有较好的收敛性，将NR法用于潮流计算是以导纳矩阵为根底的，由于利用了导纳矩阵的对称性、稀疏性及节点编号顺序优化等技巧，使NR法在收敛性、占用内存、计算机速度方面的优点都超过了阻抗法，成为20世纪60年代末期以后普遍采用的方法，同时国内外广泛研究了诸如非线性规划法、直流法、交流法等各种不

6、同的潮流计算方法。20世纪70年代以来，又涌现出了更新的潮流计算方法，其中有197c提出的快速分解法以及1978年由岩本伸一等提出的保存非线性的高速潮流计算法，其中快速分解法从1975年开始已在国内使用，并习惯称之为PQ分解法。由于PQ分解法在计算速度上大大超过了NR法，不但能应用于离线潮流计算，而且也能应用于在线潮流计算。2.2 潮流计算的根本方程分类用一般的电路理论求解网络方程，目的是给出电压源或电流源研究网络内的电流或电压分布，作为根底的方程式，一般用线性代数方程式表示。然而在电力系统中，给出发电机或负荷连接母线上电压或电流都是向量的情况是很少的，一般是给出发电机母线上发电机的有功功率P

7、和母线电压的幅值U，给出负荷母线上负荷消耗的有功功率P和无功功率Q。主要目的是由这些量去求电力系统内的各种电气量。所以，根据电力系统中各节点性质的不同，很自然的把节点分成三种类型。PQ节点对这一类节点，事先给定的是节点功率P、Q，待求的未知量是节点电压向量U、，所以叫“PQ节点。通常变电所母线都是PQ节点，当某些发电机的输出功率P、Q给定时，也作为PQ节点。PQ节点上的发电机称之为PQ机或PQ给定型发电机。在潮流计算中，系统大局部节点属于PQ节点。PU节点这类节点给出的参数是该节点的有功功率P及电压幅值U，待求量为该节点的无功功率Q及电压向量的相角。这类节点在运行中往往要有一定可调节的无功电源

8、，用于维持给定的电压值。通常选择有一定无功功率储藏的发电机母线或者变电所有无功补偿设备的母线作PU节点处理。PU节点上的发电机称之为PU机。平衡节点在潮流计算中，这类节点一般只设一个。对该节点，给定其电压值，并在计算中取该节点电压向量的方向作为参考轴，相当于给定该点电压向量的角度为零。也就是说，对平衡节点给定的运行参数是U和，因此又称为U节点，而待求量是该节点的P，Q，整个系统的功率平衡由这一节点承当。关于平衡节点的选择，一般选择系统中担任调频调压的某一发电厂或发电机，有时也可能按其他原那么选择，例如，为提高计算的收敛性，可以选择出线数多或者靠近电网中心的发电厂母线作平衡节点。以上三类节点4个

9、运行参数P、Q、U、中，量都是两个，待求量也是两个，只是类型不同而已。程式在潮流计算中任何复杂的电力系统都可以归结为以下元件参数组成：发电机注入电流或功率；负荷注入负的电流或功率；输电线支路电阻、电抗；变压器支路电阻、电抗、变比；母线上对地支路阻抗和导纳；线路上的对地支路一般为线路充电电容导纳。集中了以上各种类型的元件的简单网络如图2.1a所示。必须指出，如果仅研究稳态情况下的潮流而不涉及暂态过程的计算，那么不需要发电机和负荷的阻抗参数，只需要给出发电机和负荷的注入功率和电流，并且规定发电机和负荷的注入功率和电流取正，而负荷取负。 a 潮流计算用的电网结构图 b 潮流计算等值网络图2.1 潮流

10、计算用的电网结构图和等值网络将图2.1a中的发电机和负荷节点用无阻抗线从网络中抽出为不失一般性，将既非发电机又非负荷的浮动节点当作零注入功率的母线抽出网络之外，剩下的局部既由接地和不接地支路组成一个无源线性网络如图2.1b所示。对于这个无源线性网络可用相应的导纳矩阵或阻抗矩阵来描述，采用导纳矩阵时，节点注入电流和节点电压构成以下线性方程组其中 可展开为如下形式： 2.1假设 可展开为如下形式： 2.2式中n为网络节点数。由于实际电网中测量的节点注入量一般不是电流而是功率，因此必须将式2.1中的注入电流用节点注入功率来表示。根据电工理论，节点功率与节点电流之间的关系为2.3式中，因此用导纳矩阵式

11、2.1时，PQ节点可以表示为 2.4把这个关系式代入式2.1中，得 2.5比拟式2.1和2.5，由于功率代替电流的结果，使式2.1电流电压的线性方程组变化为功率和电压的非线性方程组，这个非线性方程组就是潮流计算的根本方程。式2.5是一组共有n个非线性方程组组成的复数方程组，如果把实部和虚局部开便得到2n个实数方程，因此由该方程组可解出2n个运行参数。但是已经知道每一个节点都有4个运行变量，即节点的功率、，以及节点电压的幅值和相位或对应于某一选定参考直角坐标的实部和虚部，记作、或、，当节点数为n时，那么共有4n个运行参数。由2n个方程式要求出4n个运行参数是不可能的，只能求出2n个运行参数，而其