基于matlab的电力系统潮流计算教材Word文档下载推荐.docx
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所属院系自动控制与机械工程
专业年级电气工程及其自动化2010级
指导教师王荔芳
2014年5月
摘要
电力系统潮流计算是最基本、最常用的计算。
根据系统给定的运行条件、网络及元件参数，通过电力系统潮流计算可以确定珉______________________________________________________________________________________________________________________________各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率发布以及功率损耗等。
电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。
因此潮流计算在电力系统的规划设计、生产运行、调度管理及科学研究中都有着广泛的应用。
由于电力系统是一个具有高度非线性的复杂系统，在潮流计算时涉及到大量的矢量计算和矩阵运算，手工计算已经无法满足需要，因而需要一个具有高效处理矩阵运算的语言。
本次设计的主要目的就是利用MATLAB最重要的组件之一Simlink中的电力元件库（SimPowerSystens）构建电力系统仿真模型。
对电力系统进行仿真计算，利用MATLAB的强大计算功能，编写M语言，设置变量参数，得出计算结果并进行分析，并得出结论。
结果表明运用MATLAB对复杂电力系统潮流进行分析与仿真，能够准确直观地考察电力系统稳态的静态特征，验证了MATLAB在电力系统仿真中的强大作用。
关键词：
电力系统潮流计算；
MATLAB；
仿真
Abstract
Powersystempowerflowcalculationisthemostbasic,themostcommonlyusedcomputing.Accordingtothesystemofagivenoperationconditions,networkandcomponentparameters,throughthepowersystemflowcalculationoneachbusbarvoltagecanbedetermined（amplitudeandphaseAngle）,releasedinthenetworkpowerandpowerloss,etc.Theresultofthepowersystemflowcalculationisthebasisofthecalculationandfaultanalysisofpowersystemstability.Sothepowerflowcalculationinpowersystemplanninganddesign,production,schedulingmanagementandhasawideapplicationinscientificresearch.
Becauseofthepowersystemisahighlynonlinearcomplexsystem,whenthepowerflowcalculationinvolvesalotofvectorandmatrixcalculation,manualcalculationhasbeenunabletomeetthisneed,andthereforeneedalanguagewithefficientprocessingmatrixoperations.ThemainpurposeofthisdesignistouseoneofthemostimportantcomponentofMATLABintheSimlinkpowercomponentlibrary（SimPowerSystens）powersystemsimulationmodelwasconstructed.Forpowersystemsimulation,usingthepowerfulcalculationfunctionofMATLAB,writeMlanguage,setavariableparameters,itisconcludedthatthecalculationresultsandanalysis,andconclusion.ResultsshowthatusingtheMATLABtocomplextrendanalysisandsimulation,powersystemaccuratelyvisuallyinspectthestaticcharacteristicsofelectricpowersystemsteadystate,thepowerfulfunctionsofMATLABinpowersystemsimulationisverified.
Keywords:
powersystemflowcalculation;
MATLAB;
Thesimulation
第一章绪论
1.1电力系统概述
1.1.1电力系统的定义及功能
电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的系统。
电力系统将自然界的一次能源（如：
水能、电能、风能、太阳能等）通过电力装置转化为电能，再经过输送、变换和配送将电能供应到各用户。
为实现电力系统的功能在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，以便对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、经济、优质可靠的电能，来满足人们日常的生产生活需要。
建立结构合理的大型电力系统使电能的生产、消费、系统的统一调度更方便，减少总装机容量，节约了设备的投资，利于地区能源的合理开发和利用，更大限度地满足地区用电量日益增长的需求。
电力系统是国家及地区国民经济规划的重要部分。
1.1.2电力系统的发展简况
电能应用初期由小容量发电机单独向灯塔、轮船、车间等照明系统供电，可看作是简单的住户式供电系统。
白炽灯发明后，出现了中心电站式供电系统，1882年爱迪生在纽约主持建造的珍珠街电站。
它装有6台直流发电机总容量约670千瓦，用11V电压供1300盏电灯照明。
19世纪90年代，三相交流输电系统研制成功，并取代了直流输电，成为电力系统发展的重要标志。
20世纪以后，人们意识到扩大电力系统的规模可以在能源开发、工业施工、负荷调整、系统安全与经济运行等方面带来显著的社会效益。
因此电力系统的规模不断增大。
世界上覆盖面积最大的电力系统是前苏联的统一电力系统。
它东西横越7000多千米。
南北纵贯3000多千米，覆盖了约1000万平方千米的土地。
我国的电力系统从50年代开始迅速发展。
1991年底，电力系统装机容量为14600万瓦，年发电量为6750亿千瓦时，居世界第四位。
输电线路以220千伏、330千伏和500千伏为网络骨干，形成了4个装机容量超过1500万千瓦的大区电力系统和9个超过百万千瓦的电力系统，大区之间的联网工作也已经开始。
此外，1989年，台湾省建立了装机容量为1659万千瓦的电力系统。
1.1.3电力系统的模型
广义的电力系统由生产、变换、输送、分配电能等各种消耗电能的设备组成（如：
发电机、变压器、电力线路、电动机、电灯）电力系统加上动力设备称动力系统（如：
锅炉、水库、反应堆、水轮机、汽轮机等）。
电力网是电力系统中输送和分配电能的部分，包含升压变压器、降压变压器和各种电压等级的输电线路。
图1-1动力系统、电力系统和电力网示意图
1.2任务的提出与方案论证
潮流计算是电力系统中最基本最重要的运算，是在给定电力系统网络结构、参数和系统运行状态的边界条件的情况下确定系统稳定运行状态的一种方法，是电力系统规划和运行中不可或缺的重要组成部分。
潮流计算是电力系统分析中最基本、最重要的计算，是系统安全、经济分析和实施控制与调度的基础。
潮流计算的任务是根据给定的运行条件和网络结构确定整个系统的运行状态（如：
母线上的电压幅值与相角、网络中的功率发布及损耗等）。
潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。
在电力系统运行方式和规划方案的研究中，都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。
为了实时监控电力系统的运行状态的，也需要进行大量而快速的潮流计算。
因此潮流计算是电力系统中应用最广泛、最基本和最重要的一种电气运算。
在系统的规划设计和安排系统的运行方式中，采用离线潮流计算；
在电力系统运行状态的实时监控中，则采用在线潮流计算，是电力系统研究人员长期研究的一个重要课题。
它既是对电力系统规划设计和运行方式的合理性、可靠性及经济性进行定量分析的依据，又是电力系统静态和暂态计算的基础。
潮流计算经历了一个由手工到应用电子计算机的发展过程，现在的潮流计算都以计算的应用为前提用计算机进行潮流计算主要步骤在于编制计算机程序，这是一项非常复杂的工作。
对系统进行潮流计算，利用MATLAB中的SimpowerSysmtes工具箱设计电力系统，在Simlink环境下，不仅可以仿真系统的动态过程，还可以对系统进行稳态潮流计算。
1.3主要关键技术、工艺参数和理论依据
①主要关键技术：
MATPOWER的数据文件格式、控制选项，SimPowerSystems元器件模型的选用，Powergui模块的使用。
②主要工艺参数：
发电机模型参数、变压器模型参数、线路模型参数、负荷模型参数、综合参数。
③主要理论依据：
电力网络的数学模型包括电力网络的基本方程式、自导纳和互导纳的确定方法、节点导纳矩阵的性质及意义、非标准变比变压器等值电路；
潮流计算的数学模型、潮流计算方法以及计算的约束条件。
1.4基于MATLAB潮流计算的发展前景
MATLAB问世于1980年，因其学习简单、使用方便以及其它高级语言所无法比拟的强大矩阵处理运算功能越来越受到世人的瞩目。
目前，MATLAB已成为国际控制界最流行、使用最广泛的语言。
因电力系统的分析、计算需要进行复杂的矩阵处理，而MATLAB刚好具有此优点。
在潮流计算时，计算机软件的计算速度已无法满足大电网模拟和实时控制的仿真要求，而高效的潮流问题相关软件的研究已成为大规模电力系统仿真计算的关键。
随着计算机技术的不断发展和成熟，对MATLAB潮流计算的研究为快速、详细地解决大电网的计算问题开辟了新思路。
MATLAB语言允许用户以数字形式的语言编写程序，其比BASIC语言和FORTRAN等更为接近书写的数学表达格式，且程序易于调试。
在计算要求相同的情况下，使用MATLAB编程语言，工作量将会大大减少.
基于MATLAB的电力系统潮流计算使计算机在计算分析，研究复杂的电力系统潮流发布问题上又前进了一步。
矩阵输入输出格式简单，与数学书写格式相似；
以双精度类型进行数据的储存和运算，数据精确度高，能进行潮流计算问题中的各种矩阵运算（求逆、求积等），其程序的编写也因MATLAB提供了许多功能函数而变得简单易行。
另外MATLAB稀疏矩阵的引入，使电力系统潮流计算由传统方法转变为优化算法成为可能。
减少了工作量，使电力系统分析的效率更高。
MATLAB语言将来在电力系统中将会有起更大的作用。
1.5设计（论文）的创新之处
采用MATLAB的电力系
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