电力系统牛顿拉夫逊潮流计算文档格式.docx
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4.2.2程序运行的结果……………………………………….12
五、结果分析…………………………………….…………..21
六、心得体会………………………………….……………..21
附录……………………………………………..…………….21
参考文献…………………………………………...…………28
同组同学名单…………….…………………………………..28
《电力系统分析》
课程设计任务书
题目
牛顿拉夫逊潮流计算
姓名
晨风
学号
专业班级
设
计
内
容
与
要
求
1设计要求
掌握MATLAB语言编程方法；
理解和掌握运用计算机进行潮流计算的基本算法原理；
针对某一具体电网，进行潮流计算程序设计。
其目的在于加深学生对电力系统稳态分析中课程中基本概念和计算方法的理解，培养学生运用所学知识分析和解决问题的能力。
2设计内容
1）学习并掌握MATLAB语言。
2）掌握变压器非标准变比概念及非标准变比变压器的等值电路。
掌握节点导纳矩阵的概念及导纳矩阵的形成和修改方法。
3）掌握电力系统功率方程、变量和节点分类。
4）掌握利用牛-拉法进行潮流计算的方法和步骤。
5）选择一个某一具体电网，编制程序流程框图。
6）利用MATLAB语言编写该模型的潮流计算程序，并上机调试程序，对计算结果进行分析。
7）整理课程设计论文。
起止时间
2013年7月1日至2013年7月10日
指导教师签名
2013年7月1日
系（教研室）主任签名
2013年7月1日
学生签名
2013年7月1日
摘要
众所周知，电力系统潮流计算是研究电力系统稳定运行的一种计算，它根据给定的运行条件及系统接线情况确定电力系统各部分的运行状态：
各线的电压，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，经济性和可靠性。
此外，在电力系统静态及稳态稳定计算时，要利用潮流计算的结果作为其他计算的基础。
牛顿拉夫逊法是在电力系统潮流计算的常用算法之一，它收敛性好，迭代次数少。
本文主要介绍了电力系统潮流计算牛顿拉夫逊法和计算机辅助分析的基本知识，最后介绍了运用MATLAB程序运行的结果。
关键词牛顿-拉夫逊法（Newton-Raphson）潮流计算与仿真潮流计算结果分析与调控
一、原始数据
1、系统图如图1所示：
变电所1
变电所2
变电所3
变电所4
35kV母线
10kV母线
一次侧电压220kV
母线1
母线3
母线2
线路长为100km
线路长为50km
线路长为90km
2*QFQ-50-2
2*QFS-50-2
TQN-100-2
2*TQN-100-2
。
线路长为80km
电厂一
电厂二
2、发电厂资料：
母线1和2为发电厂高压母线，发电厂一总装机容量为300MW，母线3为机压母线，机压母线上装机容量为100MW，最大负荷和最小负荷分别为40MW和20MW；
发电厂二总装机容量为200MW。
3、变电所资料：
（一）变电所1、2、3、4低压母线的电压等级分别为：
10KV35KV35KV10KV
（二）变电所的负荷分别为：
45MW50MW60MW70MW
（三）每个变电所的功率因数均为cosφ=0.85；
（四）变电所1和变电所2分别配有两台容量为75MVA的变压器，短路损耗414KW，短路电压（%）=16.7；
变电所3和变电所4分别配有两台容量为63MVA的变压器，短路损耗为245KW，短路电压（%）=10.5；
4、输电线路资料：
发电厂和变电所之间的输电线路的电压等级及长度标于图中，单位长度的电阻为，单位长度的电抗为，单位长度的电纳为。
二、设计的目的及意义
1、掌握节点导纳矩阵的概念及导纳矩阵的形成和修改方法；
2、掌握电力系统功率方程、变量和节点分类；
3、掌握利用牛-拉法进行潮流计算的方法和步骤；
4、会利用MATLAB语言编写牛-拉法潮流计算的程序；
5、能运用所学知识分析和解决实际问题。
三、设计的原理
3.1潮流计算的变量和节点
常规的电力系统潮流计算中一般具有三种类型的节点：
PQ、PV及平衡节点。
一个节点有四个变量，即注入有功功率、注入无功功率，电压大小及相角。
常规的潮流计算一般给定其中的二个变量：
PQ节点（注入有功功率及无功功率），PV节点（注入有功功率及电压的大小），平衡节点（电压的大小及相角）。
3.1.1变量的分类：
负荷消耗的有功、无功功率——、、、
电源发出的有功、无功功率——、、、
母线或节点的电压大小和相位——、、、
3.1.2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。
担负调整系统频率任务的发电厂母线往往被选作为平衡节点。
3.2牛顿—拉夫逊法潮流计算
3.2.1牛顿—拉夫逊法概述
首先对一般的牛顿—拉夫逊法作一简单的说明。
设X的函数
到此方程时，由适当的近似值出发，根据：
反复进行计算，当满足适当的收敛条件就是上面方程的根。
这样的方法就是所谓的牛顿—拉夫逊法。
这一方法还可以做下面的解释，设第次迭代得到的解语真值之差，即的误差为时，则：
把在附近对用泰勒级数展开
上式省略去以后部分
的误差可以近似由上式计算出来。
比较两式，可以看出牛顿—拉夫逊法的休整量和的误差的一次项相等。
用同样的方法考虑，给出个变量的个方程：
对其近似解得修正量可以通过解下边的方程来确定：
式中等号右边的矩阵都是对于的值。
这一矩阵称为雅可比（JACOBI）矩阵。
按上述得到的修正向量后，得到如下关系
这比更接近真实值。
这一步在收敛到希望的值以前重复进行，一般要反复计算满足
为预先规定的小正数，是第n次迭代的近似值。
3.2.2、牛顿—拉夫逊法计算步骤
（1）给这各节点电压初始值；
（2）将以上电压初始值代入公式，求修正方程的常数项向量；
（3）将电压初始值在带入上述公式，求出修正方程中系数矩阵的各元素。
（4）解修正方程式；
（5）修正各节点电压，；
（6）将，在带入方程式，求出；
（7）检验是否收敛，即
（8）如果收敛，迭代到此结束，进一步计算各线路潮流和平衡节点功率，并打印输出结果。
如果不收敛，转回
（2）进行下次迭代计算，直到收敛为止。
3.2.3、牛顿—拉夫逊法的程序框图
四、设计内容
4.1手动计算
4.1.1手动计算的步骤
1、令全网电压为额定电压，采用负荷功率力矩法求取环网中的初步功率分布；
2、寻找功率分点，在功率分点处将环网打开，化成辐射网；
3、求出系统中的相应的“运算功率”与“运算负荷”，由末端向始端推算出各元件的功率损耗，待求得“电压给定点”的功率后，由给定的电压和求取的功率向末端逐段推算电压降落，但这时不再重新计算功率损耗。
4.1.2节点设置及分类
根据系统图可知此系统为两端供电网路，将母线1，2设为节点1，10，将变电所1、2、3、4的高低压侧分别设为节点2、3、4、5、6、7、8、9。
并且，将节点1设为平衡节点，将节点10设为PV节点，其余节点设为PQ节点。
4.1.3参数求取
设定基准值，，所以根据题目原始资料，计算发电厂、变压器及线路的参数。
（1）运用下列公式计算变压器参数：
（2）计算线路参数
（3）变电所负荷分别为：
变电所1=50+j30.987变电所2=40+j27.79
变电所3=50+j30.987变电所4=60+j37.18
将参数整理，见下表：
首端号
末端号
阻抗有名值
阻抗标幺值
电纳有名值
电纳标幺值
1
2
8.5+j20.1
0.0176+j0.0415
j0.000556
j0.2691
4
13.6+j32.16
0.0218+j0.0664
j0.0002224
j0.1076
6
3
1.495+j40.335
0.0031+j0.0833
5
1.78+j53.885
0.037+j0.1113
7
8
6.8+j16.08
0.0140+j0.0332
j0.0004448
j0.2153
9
0.0037+j0.1113
10
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