电力系统分析课程设计报告书.doc
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山东交通学院电力系统课程设计
山东交通学院
电力系统课程设计
报告书
院（部）别信息科学与电气工程学院
姓名刘俊杰
指导教师栗玉霞
课程设计任务书
题目电力系统分析课程设计
题目二
学院信息科学与电气工程学院
专业电气工程及其自动化
学生姓名刘俊杰
6月3日至6月9日共1周
指导教师（签字）
院长（签字）
2013年6月9
一、设计内容及要求
复杂网络牛顿—拉夫逊法潮流分析与计算的设计
电力系统潮流计算是电力系统中一项最基本的计算，设计内容为复杂网络潮流计算的计算机算法——牛顿-拉夫逊法。
首先，根据给定的电力系统简图，通过手算完成计算机算法的两次迭代过程，从而加深对牛顿-拉夫逊法的理解，有助于计算机编程的应用。
其次，利用计算机编程对电力系统稳态运行的各参数进行解析和计算；编程完成复杂网络的节点导纳矩阵的形成；电力系统支路改变、节点增减的程序变化；编程完成各元件的功率损耗、各段网络的电压损耗、各点电压、功率大小和方向的计算。
二、设计原始资料
1、给出一个六节点、环网、两电源和多引出的电力系统；
2、给出一个五节点、环网、两电源和多引出的电力系统；
参数给定，可以选用直角坐标表示的牛拉公式计算，也可以选用极坐标表示的牛拉公式计算。
3、题目二：
系统等值电路如图，利用N-R法计算系统潮流，取误差系数ε=10-5。
该系统中，节点1为平衡节点，保持U1=1.05+j0为定值，节点6为PV节点，其他都是PQ节点。
给定的注入电压、变压器阻抗、线路阻抗和线路对地电纳的一半和输出功率的标幺值与见下图。
三、设计完成后提交的文件和图表
1．计算说明书部分
设计报告和手算潮流的步骤及结果
2．图纸部分：
电气接线图及等值电路；
潮流计算的计算机算法，即程序；运算结果等以图片的形式附在设计报告中。
四、进程安排
第一天上午：
选题，查资料，制定设计方案；
第一天下午——第三天下午：
手算完成潮流计算的要求；
第四天上午——第五天上午：
编程完成潮流计算，并对照手算结果，分析误差
第五天下午：
答辩，交设计报告。
五、主要参考资料
《电力系统分析（第三版）》于永源主编，中国电力出版社，2007年
《电力系统分析》，何仰赞温增银编著，华中科技大学出版社，2002年版；
《电力系统分析》，韩桢祥主编，浙江大学出版社，2001年版；
《电力系统稳态分析》，陈珩编，水利电力出版社；
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目录
摘要 1
第一章电力系统的基本概念 2
第二章潮流计算 3
2.1潮流计算概述与发展 3
2.2复杂电力系统潮流计算 6
2.3潮流计算的方法及优、缺点 7
2.4潮流计算所用程序语言的发展 7
2.5MATLAB概述 7
2.6牛顿-拉夫逊法原理 8
2.7牛顿-拉夫逊法解决潮流计算问题 10
2.8计算机潮流计算的步骤 11
2.9计算机程序的实现 12
2.10计算过程及数据分析 15
2.11MATLAB潮流计算结果 18
第三章电力系统仿真概述 20
3.1仿真发展 21
3.2Matlab仿真电力系统 21
3.2Simulink仿真模型 26
第四章学习心得 28
参考文献：
29
附录：
29
摘要
电力系统稳态分析包括潮流计算和静态安全分析。
本文主要运用的事潮流计算，潮流计算是电力网络设计与运行中最基本的运算，对电力网络的各种设计方案及各种运行方式进行潮流计算，可以得到各种电网各节点的电压，并求得网络的潮流及网络中的各元件的电力损耗，进而求得电能损耗。
本位就是运用潮流计算具体分析，并有MATLAB仿真。
关键词：
电力系统潮流计算MATLAB仿真
Abstract
Electricpowersystemsteadyflowcalculationandanalysisofthestaticsafetyanalysis.Thispaper,bymeansofthecalculation,flowcalculationisthetrendofthepowernetworkdesignandoperationofthemostbasicoperationsofelectricpowernetwork,variousdesignschemeandtheoperationwaystotidecomputation,cangetallkindsofeachnodeofthepowergridvoltageandseekthetrendofthenetworkandthenetworkofthecomponentsofthepowerloss,andgettingelectricpower.Thestandardistousethepowerflowcalculationandanalysis,thespecifichaveMATLABsimulation.
Keywords:
Powersystem;Flowcalculation;MATLABsimulation
第一章电力系统的基本概念
电力系统：
发电机把机械能转化为电能，电能经变压器和电力线路输送并分配到用户，在那里经电动机、电炉和电灯等设备又将电能转化为机械能、热能和光能等。
这些生产、变换、输送、分配、消费电能的发电机、变压器、变换器、电力线路及各种用电设备等联系在一起组成的统一整体称为电力系统。
电力网：
电力系统中除发电机和用电设备外的部分。
动力系统：
电力系统和“动力部分”的总和。
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地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，电力系统潮流计算也是计算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很重要和很基础的计算。
随着科学技术的发展，电力系统变得越来越复杂，电气工程师掌握一种好的能对电力系统进行仿真的软件是学习和研究的需要。
文章简要介绍了MATLAB发展历史、组成和强大的功能，并用简单例子分别就编程和仿真两方面分析了MATIAB软件在电力系统研究中的具体应用。
采取等效电路法，能对特殊、复杂地电力系统进行高效仿真研究，因此，掌握编程和仿真是学好MATLAB的基础。
与众多专门的电力系统仿真软件相比，MATLAB软件具有易学、功能强大和开放性好，是电力系统仿真研究的有力工具。
第二章潮流计算
2.1潮流计算概述与发展
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。
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，潮流问题的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。
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去系统进行操作.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
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