MATLAB下的潮流计算实现稀疏技术Word文件下载.docx
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潮流计算 Newtom-Raphson法 节点优化 稀疏技术 Matlab
ABSTRACT
Powerflowcalculationisfundanmentalofanalysis.Networkreconfiguration,faultmanagement,stateestimatoretcalsoneedthedataofelectrialsystempowerflow.Thereisimportantsignificancetodeveloppowerflowcalculationinallusiontotraitsofdistributionnetwork.
ThispaperintroducestheprincipleofNewtom-Raphsonalgorithm,whichisdevelopedforcalculationofpowerflowcalculation,wherezerosequencenetworkisopen.Withthisalgorithm,thethree-phaseloadisresolvedintopositive/negativesequencepowerandcouplingpower,thus,decouplingthreephasepowerflowintosequencetcomponentpowerflow.Thepowerflowcanbeobtainedbyjustfindingthepositivesequencepowerflowandthenfindingthenegativesequentcomponentfromthecouplingpower.Comparedwiththeexistingmethods,thejacobianmatrixwiththeproposedalgorithmisofmuchlowerorder,thussubstantiallyreducingthecomputationburden.Theproposedalgorithm,togetherwithareferencealgorithm,hasbeensimulatedonanactualIEEE-30systemusingstatisticloaddate.AndthenitwillanalyzeonMatlabtotestitaccuracy.
KEYWORDS:
PowerSystemNewtom-RaphsonFlowSimulationMatlab
目录
摘要1
ABSTRACT1
第一章绪论3
1.1背景3
1.2潮流计算的计算要求和分析要点3
1.3潮流计算的发展4
1.4本文的主要工作5
第二章潮流计算的数学模型5
2.1节点导纳矩阵的导出5
2.2潮流计算的定解条件7
2.3潮流计算的约束条件8
第三章牛顿－拉夫逊法9
3.1功率方程9
3.2修正方程式9
3.2.1牛拉迭代法9
3.2.2潮流计算的修正方程10
3.3绘制流程图12
第四章稀疏技术14
4.1稀疏矩阵的存贮14
4.2高斯消去法14
4.3因子表和三角分解15
4.4节点编号优化18
第五章算例分析21
5.1MATLAB软件简介21
5.1.1MATLAB的发展21
5.1.2MATLAB的主要功能21
5.1.3MATLAB在电力系统中的应用22
5.2IEEE-30系统算例分析23
5.2.1IEEE-30节点系统的数据23
参考文献28
致谢30
附录AMatlab中的牛顿-拉夫逊法编程31
附录BIEEE-30节点详图39
第一章绪论
1.1背景
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暂态稳定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。
在运行方式管理中，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，调度员潮流提供了电完个在预想操作情况下电网的潮流分布以校验运行可靠性。
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潮流计算的计算要求和分析要点
利用电子数字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。
对潮流计算的分析主要根据计算的目的而定。
在电力系统运行方式中一般含高峰负荷和低谷负荷时运行方式下，在具有水力发电厂的电力系统中根据水电厂水文特点又有丰水期、平水期、枯水期的运行方式，此外，也需要研究事故运行方式和各种特殊运行方式。
在潮流计算中首先应效验网络枢纽点的电压水平及网络各节点的电压是否满足要求，其次效验各发电厂发电机的有功及无功出力是否符合技术要求，另外根据计算的要求对各线路、变压器的潮流进行分析。
1.3潮流计算的发展
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。
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。
这就迫使电力系统计算人员转向以阻抗矩阵为基础的逐次代入法。
60年代初，数字计算机已发展到第二代，计算机的内存和速度发生了很大的飞跃，从而为阻抗法的采用创造了条件。
阻抗法要求数字计算机储存表征系统接线和参数的阻抗矩阵，这就需要较大的内存量。
而且阻抗法每迭代一次都要求顺次取阻抗矩阵中的每一个元素进行运算，因此，每次迭代的运算量很大。
这两种情况是过去电子管数字计算机无法适应的。
阻抗法改善了系统潮流计算问题的收敛性，解决了导纳法无法求解的一些系统的潮流计算，在60年代获得了广泛的应用，曾为我国电力系统设计.运行和研究作出了很大的贡献。
目前，我国电力工业中仍有一些单位采用阻抗法计算潮流。
阻抗法的主要缺点是占用计算机内存大，每次迭代的计算量大。
当系统不断扩大时，这些缺点就更加突出。
一个内存16K的计算机在采用阻抗法时只能计算100以下的系统，32K内存的计算机也只能计算150个节点以下的系统。
这样，我国很多电力系统为了采用阻抗法计算潮流就不得不予先对系统进行相当的简化工作。
为了克服阻抗法在内存和速度方面的缺点，60年代中期发展了以阻抗矩阵为基础的分块阻抗法。
这个方法把一个大系统分割为几个小的地区系统，在计算机内只需要存储各个地区系统的阻抗矩阵及它们之间联络线的阻抗，这样不仅大幅度地节省了内存容量，同时也提高了计算速度。
克服阻抗法缺点的另一途径是采用牛顿-拉夫逊法。
这是数学中解决非线性方程式的典型方法，有较好的收敛性。
在解决电力系统潮流计算问题时，是以导纳矩阵为基础的，因此，只要我们能在迭代过程中尽可能保持方程式系数矩阵的稀疏性，就可以大大提高牛顿法潮流程序的效率。
自从60年代中期，在牛顿法中利用了最佳顺序消去法以后，牛顿法在收敛性.内存要求.速度方面都超过了阻抗法，成为60年代末期以后广泛采用的优秀方法。
与此同时，为了保证可靠的收敛，在我国还进行了网流法潮流计算的研究。
随着电力系统的日益扩大和复杂化，特别是电力系统逐步实现自动控制的需要，对系统潮流计算在速度.内存以及收敛性方面都提出了更高的要求。
70年代以来，潮流计算方法通过不同的途径继续向前发展，其中比较成功的一个算法就是P-Q分解法。
这个方法，根据电力系统的退热点，抓住主要矛盾，对纯数学的牛顿法进行了改进，从而在内存容量及计算速度方面都大大向前迈进内了一步。
使一个32K内存容量的数字计算机可以计算1000个节点系统的潮流问题，此法计算速度已能用于在线计算，作系统静态安全监视。
目前，我国很多电力系统都采用了P-Q分解法潮流程序。
潮流计算灵活性和方便性的要求，对数字计算机的应用也是一个很关键的问题。
过去在很长时间内，电力系统潮流计算是借助于交流台进行的。
交流台模拟了电力系统，因此在交流计算台上计算潮流时，计算人员可以随时监视系统各部分运行状态是否满足要求，如发现某些部分运行不合理，则可以立即进行调整。
这样，计算的过程就相当于运算人员丢系统进行操作.调整的过程，非常直观，物理概念也很清楚。
当利用数字计算机进行潮流计算时，就失去了这种直观性。
为了弥补这个缺点，潮流程序的编制必须尽可能使计算人员在计算机计算的过程中加强对计算机过程的监视和控制，并便于作各种修改和调整。
电力系统潮流计算问题并不是单纯的计算问题，把它当作一个运行方式的调整问题可能更为确切。
为了得到一个合理的运行方式，往往需要不断根据计算结果，修改原始数据。
在这个意义上，我们在编制潮流计算程序时，对使用的方便性和灵活性必须予以足够的重视。
因此，除了要求计算方法尽可能适应各种修改.调整以外，还要注意输入和输出的方便性和灵活性，加强人机联系，以便使计算人员能及时监视计算过程并适当地控制计算的进行。
1.4本文的主要工作
本文在熟练掌握电力系统潮流计算的牛顿—拉夫逊法的基本原理的基础上，结合MATLAB高级编程语言，努力用计算机实现牛顿—拉夫逊法潮流计算的数学模型，程序流程以及编制相应程序。
程序设计
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