电力系统潮流计算论文马秀达.docx
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电力系统潮流计算论文马秀达
摘要
1、问题重述
1、系统图：
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50MW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：
35KV10KV35KV10KV
（二）变电所的负荷分别为：
70MW50MW60MW30MW
（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3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2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、课程设计基本内容
1.对给定的网络查找潮流计算所需的各元件等值参数，画出等值电路图。
2.输入各支路数据，各节点数据利用给定的程序进行在变电所在某一负荷情况下的潮流计算，并对计算结果进行分析。
3.跟随变电所负荷按一定比例发生变化，进行潮流计算分析。
1）4个变电所的负荷同时以2%的比例增大；
2）4个变电所的负荷同时以2%的比例下降
3）1和4号变电所的负荷同时以2%的比例下降，而2和3号变电所的负荷同时以2%的比例上升；
4.在不同的负荷情况下，分析潮流计算的结果，如果各母线电压不满足要求，进行电压的调整。
（变电所低压母线电压10KV要求调整范围在9.5-10.5之间；电压35KV要求调整范围在35-36之间）
5.轮流断开支路双回线中的一条，分析潮流的分布。
（几条支路断几次）
6.利用DDRTS软件，进行绘制系统图进行上述各种情况潮流的分析，并进行结果的比较。
7.最终形成课程设计成品说明书。
三、课程设计成品基本要求：
1.在读懂程序的基础上画出潮流计算基本流程图
2.通过输入数据，进行潮流计算输出结果
3.对不同的负荷变化，分析潮流分布，写出分析说明。
4.对不同的负荷变化，进行潮流的调节控制，并说明调节控制的方法，并列表表示调节控制的参数变化。
5.打印利用DDRTS进行潮流分析绘制的系统图，以及潮流分布图。
三、题目分析
1.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1，2，将变
电所1、2、3、4的高压侧分别设为节点3、4、5、6，低压侧分别设为节点7、8、9、10。
并且，将节点1设为平衡节点，将节点2设为PV节点，其余节点设为PQ节点。
2.参数求取
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：
需要特别提出的是，由于变电所采用双变压器并联运行方式，因此在计算变电所支路的阻抗时，应当将求得的变压器参数除2后得到。
（2）计算线路参数
（3）变电所负荷分别为：
变电所1
=70+j43.3821变电所2
=50+j30.9872
变电所3
=60+j37.1847变电所4
=30+j18.5923
利用有名值对各参数进行标定，代入上式后（折算到220KV一侧）得到各参数，如表：
表1：
支路阻抗导纳值
首端号
末端号
阻抗有名值（Ω）
电纳有名值（S）
1
3
8.5+j20.1
j0.000278
1
4
4.25+j10.05
j0.000139
1
5
7.65+j18.09
j0.0002502
2
6
8.5+j20.1
j0.000278
5
6
6.8+j16.0
j0.000222
3
7
1.78+j53.885
0
4
8
1.494+j40.3333
0
5
9
1.7811+j53.8853
0
6
10
1.4938+j40.3333
0
（4）变压器分接头的选择
由于该论文中参数是选择的有名值，且参数均折算到220KV侧，从而相应理想变压器变比应取
其中，
分别为硅酸参数时任选的变压器高低侧电压，本题目中，
初始计算时，将
取为220KV，即变压器分接头均接到主接头，此时
（3）求解方法
利用牛顿拉夫逊法进行求解，用MATLAB软件编程，可以求解系统潮流分
布,根据题目的不同要求对参数进行调整，通过调节变压器变比和发电厂的电压，求解出合理的潮流分布，最后用DDRTS进行潮流分析，将两者进行比较。
4、题目求解
（1）依据题目要求及原始资料画出等值电路图：
图一、等值电路图
（2）画出牛顿拉夫逊法的流程图
图二、牛顿拉夫逊法流程图
（3）当变电所负荷为题目所给数据时进行求解
1.形成B1、B2矩阵
根据所求参数，以及B1矩阵的含义，列写B1矩阵。
（1）、支路首端号；
（2）、末端号；
（3）、支路阻抗；
（4）、支路对地电纳；
（5）、支路的变比；
（6）、支路首端处于K侧为1，1侧为0；
由各个变电所负荷功率可以计算出总功率为210MW，而发电厂一、二的总装机容量分别为300MW和200MW。
令发电厂二满发，即功率为200MW，为了减小线路上的损耗，令发电机的电压为额定电压的1.05倍。
并且，根据前面叙述的节点分类，形成B2矩阵如下：
由于各节点电压不应超过各自的允许范围，以220KV为基准，由题目要求知，发电厂电压标幺值在1到1.05变化时，变压器低压侧电压标幺值变化范围如下表：
表2：
变电所低压母线电压范围标幺值
节点
7
8
9
10
电压下限
1
0.95
1
0.95
电压上限
1.03
1.05
1.03
1.05
2.编写程序并运行
当变比均为1时，从结果中可以观察到各个节点电压标幺值分别为:
表3：
各个节点电压标幺值（正常负荷）
节点
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
电压
1.05
1.05
1.02
1.04
1.03
1.03
0.96
1.01
0.98
1.02
由此观察到节点7、9的电压都较正常范围偏低，因此调节变压器分接头，改变变压器的变比，最终得到合理结果，每次调整和结果如下:
表4：
调节电压方法（正常负荷）
调节方法
分接头1
分接头2
分接头3
分接头4
调整前
1
1
1
1
调整后
0.95
1
0.975
1
调节结果：
表5：
调节结果（正常负荷）
节点电压
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
调整前
1.05
1.05
1.02
1.04
1.03
1.03
0.96
1.01
0.98
1.02
调整后
1.05
1.05
1.02
1.04
1.03
1.04
1.02
1.01
1.02
1.02
由上表观察到，调节后的节点7，9的电压均在题目允许的范围内，对线路损耗进行分析，统计每次调整后各个支路的功率损耗的标幺值，记录于下表：
表6：
调节前后支路功率损耗比较
功率损耗
未调整
调整后
（1,3）支路
0.0117+0.1165i
0.0115-0.1171i
（1,4）支路
0.0028+0.0669i
0.0028-0.0669i
（1,5）支路
0.02799+0.065i
0.0076-0.1134i
（2,6）支路
0.0654-0.0087i
0.0015-0.1431i
（5,6）支路
0.0391+0.0219i
0.0005-0.1141i
（3,7）支路
0.0026-0.0813i
0.0024+0.0724i
（4,8）支路
0.0010-0.0282i
0.0010+0.0282i
（5,9）支路
0.0019-0.0574i
0.0018+0.0534i
（6,10）支路
0.0004-0.0101i
0.0004+0.0099i
总损耗
0.1529+0.0844i
0.0295-0.3900i
由此可以看出，随着变压器分接头的调低有功损耗减小，符合实际情况，而最终调节使得电压在规定范围内时，且有功损耗减小到了2.95MW，相对与实际损耗15.29MW小很多，则调整过程合理。
调整后具体的潮流分布如下:
表7：
调节后支路首端和末端功率
各条支路的首端功率Si
各条支路的末端功率Sj
S（1,3）=71.3934+38.9363i
S（3,1）=-70.2392-50.6226i
S（1,4）=50.3822+27.1154i
S（4,1）=-50.1043-33.8033i
S（1,5）=71.174+9.48061i
S（5,1）=-70.4103-20.8212i
S（2,6）=20+15.6096i
S（6,2）=-19.8518-29.9188i
S（5,6）=10.2325-21.7441i
S（6,5）=-10.185+10.3311i
S（3,7）=70.2392+50.6226i
S（7,3）=-70-43.3821i
S（4,8）=50.1043+33.8033i
S（8,4）=-50-30.9872i
S（5,9）=60.1778+42.5652i
S（9,5）=-60-37.1847i
S（6,10）=30.0369+19.5877i
S（10,6）=-30-18.5923i
由以上数据可知，系统的传输效率为
各节点的功率S为（节点号从小到大排列）：
1.0e+002*
1.9295+0.7553i0.2000+0.1561i-0.0000-0.0000i-0.0000-0.0000i-0.0000+0.0000i-0.0000+0.0000i-0.7000-0.4338i-0.5000-0.3099i-0.6000-0.3718i-0.3000-0.1859i
得到的图像如下：
图三、正常负荷时MATLAB图
（4）4个变电所负荷同时以2%的比例增大
由于变电所负荷变大，所以各个变电所符合标幺值变为：
变电所1
=0.51+j0.3162
变电所2
=0.816+j0.505716
变电所3
=0.612+j0.37944
变电所4
=0.408+j0.25296
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