基于MATLAB的电力系统潮流计算毕业论文开题报告.docx

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基于MATLAB的电力系统潮流计算毕业论文开题报告

基于MATLAB的电力系统潮流计算毕业论文开题报告

1文献综述

1.1课题意义

电力系统潮流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。

其目的是求取电力系统在给定运行方式下的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、功率分布和分配是否合理以及功率损耗等，是电力系统计算分析中的一种最基本的计算[1]。

潮流计算是电力系统的各种计算的基础，同时它又是研究电力系统的一项重要分析功能，是进行故障计算，继电保护鉴定，安全分析的工具。

电力系统潮流计算是计算系统动态稳定和静态稳定的基础。

在电力系统规划设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用电力系统潮流计算来定量的比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性[1]。

对于正在规划的电力系统，通过潮流计算，可以为选择电网供电方案和电气设备提供依据。

潮流计算还可以为继电保护和自动装置整定计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。

潮流计算的目的在于:

确定是电力系统的运行方式；检查系统中的各元件是否过压或过载；为电力系统继电保护的整定提供依据；为电力系统的稳定计算提供初值，为电力系统规划和经济运行提供分析的基础。

因此，电力系统潮流计算是电力系统中一项最基本的计算，既具有一定的独立性，又是研究其他问题的基础[1]。

1.2国内外发展现状

利用电子计算机进行潮流计算从20世纪50年代中期就已经开始。

此后，潮流计算曾采用了各种不同的方法，这些方法的发展主要是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）算法的可靠性或收敛性

（2）计算速度和内存占用量

（3）计算的方便性和灵活性

电力系统潮流计算属于稳态分析范畴，不涉及系统元件的动态特性和过渡过程。

因此其数学模型不包含微分方程，是一组高阶非线性方程。

非线性代数方程组的解法离不开迭代，因此，潮流计算方法首先要求它是能可靠的收敛，并给出正确答案。

随着电力系统规模的不断扩大，潮流问题的方程式阶数越来越高，目前已达到几千阶甚

双精度类型进行数据的存储和运算,数据精确度高，能进行潮流计算中的各种矩阵运算,包括求逆、求积和矩阵LR分解等,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稀疏矩阵技术的引入,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[10]。

参考文献

1陈衍.电力系统稳态分析[M].北京：

中国电力出版社，2007.

2李维波.MATLAB在电气工程中的应用［M］.北京:

中国电力出版社，2007.

3武晓朦，张飞廷.电力系统的P-Q分解法潮流计算[J].现代电子技术,2002,142（11）:

105-106

4谢威，彭志炜，张朝纲，马春生.一种基于牛顿—拉夫逊的潮流就算方法[J].许昌学院学报.2006.3,25

（2）:

27-30

5杨帆.电力系统潮流计算程序设计[J].山西冶金，2007，106

（2）：

42-44

6刘军,刘学军.MATLAB在电力系统分析中的应用[J].电力系统及其自动化学报,2000.4,12

（2）:

23-25

7李家坤,刘姣姣.MATLAB仿真技术在电力电子教学中的应用[J].长江工程职业技术学院学院2009.3,26

（1）:

75-77

8连小洲，焦洁.MATLAB在电力系统计算中的应用[J].江西电力职业技术学院学报，2005.12,18（4）:

10-11

9张宁,江红梅,张渭.基于MATLAB的电力系统潮流计算[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2004.12,32（12）:

124-126

10周卫星，张颖.基于Matlab的电力系统潮流计算[J].科技咨询导报，2007，10：

70-71

11徐一哲，沈瑞寒.基于Matlab的电力系统潮流分析[J].中外企业家，2009,5（下）：

206-208

2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径

2.1本课题要研究或解决的问题

◆掌握潮流计算的手工算法,开式网络的潮流计算，简单闭合环网的潮流计算，配电网的潮流计算等。

◆了解目前流行的潮流计算计算机算法，，即高斯-赛德尔迭代法，牛顿拉夫逊法和P-Q分解法。

◆结合要求编写程序进行潮流计算。

◆结合MATLAB软件进行系统仿真。

◆利用MATLAB软件，在已知（或给定）某些运行参数的情况下,计算出系统中的全部参数,包括各母线电压的大小和相位、各发电机和负荷的功率及电流、以及各个变压器和线路等元件所通过的功率、电流和损耗。

2.2拟采用的研究手段及途径

2.2.1电力系统潮流计算的手工算法

简单辐射网络的潮流计算。

首先选定一个四节点或者五节点的区域电网，画出电路图。

已知同一端的功率和电压，求另一端功率和电压。

方法为从已知功率、电压端，齐头并进逐段求解功率和电压，如下图所示

已知始端电压、末端功率，求始端功率、末端电压（以此居多）；或已知末端电压、始端功率，求末端功率、始端电压。

求解方法总结为“一来、二去”共两步来逼近需求解的网络功率和电压分布。

一来即：

设所有未知电压节点的电压为线路额定电压，从已知功率端开始逐段求功率，直到推得已知电压点得功率；二去即：

从已知电压点开始，用推得的功率和已知电压点的电压，往回逐段向未知电压点求电压。

在计算中，上述过程一般只需要做一次。

但当一次“来、去”完毕后，此电压与初始假设电压相差较大时，可再一次假设未知电压节点的电压值为刚刚计算得到的节点4电压值，继续进行“来、去”计算，直到前后两次同一点的电压值相差不大。

2.2.2电力系统潮流计算的计算计算法

对节点导纳矩阵的形成和修改加以介绍，包括节点电压方程的意义，节点导纳矩阵的特点，以及在原有网络上增加节点或者添加删除支路对节点导纳矩阵的影响。

对高斯-赛德尔迭代法计算的主要步骤和原理进行简单介绍，重点介绍牛顿拉夫逊法（直角坐标）的计算过程，包括牛拉法的推导过程，原理和意义，然后给出修正方程式，形成雅克比矩阵，再介绍牛拉法的计算步骤。

高斯-赛德尔迭代法计算的主要步骤

（1）根据网络结构、参数，形成节点导纳矩阵

；

（2）迭代计算各节点电压

。

对PQ节点：

a．设某节点为平衡节点。

b．设各节点电压的初始值。

c．据初始值电压

、

（i＝2、3、…n）及已知的节点注入功率

、

进行第一次迭代，求

、

、…、

即有

d．第二次迭代。

e．第

次迭代。

f．第k+1次迭代后，当所有节点电压都满足

（精度）时，表明迭代收敛，则第k+1次的结果即为所求。

（3）计算功率。

牛顿拉夫逊法（直角坐标）的计算步骤

1.输入原始数据和信息：

y、C、Pis、Qis、Uis、约束条件

2.形成节点导纳矩阵YB=CTyC

3.设置各节点电压初值ei（0）,fi（0）

4.将初始值代入（4-38）求不平衡量ρPi（0）,ρQi（0）,ρUi2（0）

5.计算雅可比矩阵各元素（Hij、Lij、Nij、Jij、Rij、Sij）

6.解修正方程（4-37），求ρei（k）,ρfi（k）

7.求节点电压新值ei（k+1）=ei（k）-ρei（k）,fi（k+1）=fi（k）-ρfi（k）

8.判断是否收敛：

Max|ρfi（k）|≤ε,Max|ρei（k）|≤ε

9.重复迭代第4、5、6、7步，直到满足第8步的条件

10.求平衡节点的功率和PV节点的Qi及各支路的功率

接下来对潮流计算的计算计算法必须满足的约束条件加以介绍，在论文的计算过程中，得出结果之后用约束条件进行校验，如果不能满足要求，则要修改程序或者修改某些变量的给定值。

2.2.3用MATLAB进行编程和仿真

学习MATLAB软件，掌握仿真工具Simulink及PowerSystem工具，学习并掌握常用的N—R法计算机算法的原理框图和程序的编写，上机运用MATLAB编写潮流计算软件，上机运用MATLAB编写潮流计算软件

程序编好后输入系统的状态初值，然后和手算的结果加以比较，如果出入较大，再根据结果对程序进行修改，直到误差缩小在一定的范围内。

对编好的程序用MATLAB进行仿真，并对程序进行调试。

并对结果加以分析并验证程序的可行性，针对某一N节点电力系统网络进行验证。

指导教师意见：

指导教师：

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