最优潮流问题的应用与计算毕业设计说明书.docx

最优潮流问题的应用与计算毕业设计说明书.docx

《最优潮流问题的应用与计算毕业设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最优潮流问题的应用与计算毕业设计说明书.docx（56页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

最优潮流问题的应用与计算毕业设计说明书

本科毕业设计说明书

（

题目：

最优潮流问题的应用与计算

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

摘要

电力系统的运行必须在任何情况下，都应该尽可能的保证电力系统运行的可靠性，保证电能的良好质量，保证运行的最大经济性。

因此，做好规划设计就十分重要。

在规划领域，需要进行潮流分析验证规划方案的合理性。

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。

无论进行电力系统规划设计，还是对各种运行状态的研究分析，都须进行潮流计算。

同时，为了求使电力系统的某一指标达到最优值的潮流分布，法国学者在Carpentier在20世纪60年代提出了最优潮流的概念。

电力系统最优潮流，简称OPF（OptimalPowerFlow）。

最优潮流是一个复杂的非线性规划问题，要求在满足特定的电力系统运行和安全约束条件下，通过调整系统中可利用控制手段实现预定目标最优的系统稳定运行状态。

发展到今天，最优潮流应用领域以十分广泛，针对不同的应用，最优潮流模型可以选择不同的控制变量、状态变量集合，不同的目标函数以及不同的约束条件。

本次毕业设计将以媒耗和网损为目标函数，进行研究。

关键词：

电力系统潮流计算；牛顿—拉夫逊法潮流计算；MATLAB；最优潮流；煤耗；网损

abstract

Powersystemoperationmustbeunderanycircumstances,shouldasfaraspossibletheoperationreliabilityofpowersystem,ensurethequality,ensuregoodelectricalmaximumefficiency.Therefore,theplandesignisveryimportant..

Intheplanningarea,theneedforcurrentanalysisverifytherationalityoftheplan.Tidalpowernetworkoperationistodeterminethebasicfactors,currentstateofresearchpowersystemisthebasisandpremiseofsteady-stateproblems.Whetherforpowersystemplanninganddesign,orfortheoperationalstatusofresearchandanalysis,arecalculatedtotide.Atthesametime,inordertomakethepowersystemforanindextoachieveoptimalvalueofthetrend,FrenchscholarsinCarpentierdistributioninthe1960sputforwardtheconceptofoptimalfashion.

PowersystemOptimalfashion,referredtoasOptimalPowerFlowOPF（.）.Theoptimalfashionisacomplexnonlinearprogrammingproblem,inparticularrequirementsofpowersystemoperationandsafetyconditions,andbyadjustingcontrolsystemcanrealizetheoptimalobjectivesofstableoperationsystem.Today,thedevelopmentofoptimalpowerflowinaverywideapplicationfield,accordingtothedifferentapplication,theoptimalpowerflowmodelcanchoosedifferentcontrolvariables,thestatevariablesset,differenttargetfunctionandconstraints.Thegraduationdesignincoalconsumptionandnetlossfortargetfunction,werestudied.

Keywords:

thepowerflowcalculationsystem,Thenewton-raphsonmethodcomputation,MATLAB,OPF,Coal,Networkloss

第一章电力系统常规潮流计算

1.1潮流计算简介

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基础的计算。

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，潮流计算的方程式阶数也越来越高，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。

1.2潮流计算的意义及其发展

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。

实际电力系统的潮流技术那主要采用牛顿-拉夫逊法。

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，调度员潮流提供了多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。

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。

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。

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。

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。

1.3潮流计算的数学模型——潮流方程

它具有如下特点：

（1）它是一组代数方程，因而表征的是电力系统的稳定运行特性。

（2）它是一组非线性方程，因而只能用迭代方法求其数值解。

（3）由于方程中的电压和导纳既可以表为直角坐标，又可表为极坐标，因而潮流方程有多种表达形式---极坐标形式，直角坐标形式。

取

，

，得到潮流方程的直角坐标形式：

（1-1）

取，

，得到潮流方程的极坐标形式：

（1-2）

不同坐标形式的潮流方程适用于不同的迭代解法。

1.4电力系统节点分类

用一般的电路理论求解网络方程，目的是给出电压源（或电流源）研究网络内的电流（或电压）分布，作为基础的方程式，一般用线性代数方程式表示。

然而在电力系统中，给出发电机或负荷连接母线上电压或电流（都是向量）的情况是很少的，一般是给出发电机母线上发电机的有功功率（P）和母线电压的幅值（U），给出负荷母线上负荷消耗的有功功率（P）和无功功率（Q）。

主要目的是由这些已知量去求电力系统内的各种电气量。

所以，根据电力系统中各节点性质的不同，很自然地把节点分成三类：

1PQ节点

对这一类点，事先给定的是节点功率（P，Q），待求的未知量是节点电压向量（U，

），所以叫PQ节点。

通常变电所母线都是PQ节点，当某些发电机的输出功率P。

Q给定时，也作为PQ节点。

PQ节点上的发电机称之为PQ机（或PQ给定型发电机）。

在潮流计算中，系统大部分节点属于PQ节点。

2PU节点

这类节点给出的参数是该节点的有功功率P及电压幅值U，待求量为该节点的无功功率Q及