潮流计算文献翻译开题报告.docx

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潮流计算文献翻译开题报告

南昌工程学院

07级毕业（设计）论文文献翻译

机械与电气工程系（院）07电气工程及自动化专业

题目基于Matlab的电力系统潮流仿真计算（直角坐标）

姓名孙进

班级07电气工程及自动化

（1）班

学号**********

指导教师章顺华

日期2011年1月3日

南昌工程学院教务处订制

评语：

指导教师：

年月日

基于Matlab的电力系统潮流仿真计算（直角坐标）

摘要：

潮流计算是电力系统的一项重要分析功能，是进行故障计算，继电保护整定，安全分析的必要工具。

结合电力系统的特点，利用MATLAB语言运行电力系统潮流计算，再结合牛顿—拉夫逊法潮流计算（直角坐标），主要特点是操作简单，软件运行稳定.计算准确，提高了计算速度。

关键词：

电力系统潮流计算MATLAB牛顿—拉夫逊法潮流计算

引言

为了提高供电可靠性以及资源利用的综合经济性，把许多分散的各种形式的发电站，通过送电线路和变电所联系起来。

这种由发电机、升压和降压变电所，送电线路以及用电设备有机连接起来的整体，即称为电力系统。

电力系统运行方式管理中，潮流计算是确定电网运行方式的基本出发点；在规划领域，需要进行潮流计算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网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。

潮流计算是确定电力网络运行状态的基本因素，潮流计算问题是研究电力系统稳态问题的基础和前提。

利用MATLAB语言运行电力系统潮流计算，再结合牛顿—拉夫逊法潮流计算（直角坐标），是一种常规的算法。

1.潮流计算简介

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。

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。

而牛顿—拉夫逊法潮流计算是最普遍的一种潮流计算法。

2.潮流计算的要求

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。

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。

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。

3.牛顿—拉夫逊法潮流计算（直角坐标）简介及特点

1.牛顿—拉夫逊法是常用的解非线性方程组的方法，它是指每一次迭代过程中，对非线性方程组通过线性化处理逐步近似，从而求解非线性方程组。

也是目前广泛采用的计算潮流的方法。

利用迭代算法解决问题，需要做好以下两个方面的工作：

　　一、确定迭代变量。

在可以用迭代算法解决的问题中，至少存在一个直接或间接地不断由旧值递推出新值的变量，这个变量就是迭代变量。

二、建立迭代关系式。

所谓迭代关系式，指如何从变量的前一个值推出其下一个值的公式（或关系）。

迭代关系式的建立是解决迭代问题的关键，通常可以使用递推或倒推的方法来完成。

2．牛顿—拉夫逊法潮流计算是以导纳矩阵为基础的，由于利用了导纳矩阵的对称性，稀疏性及节点编号顺序优化等技巧，使牛顿—拉夫逊法潮流计算在收敛性，占用内存，计算速度方面的优点都比以往的算法更好，同时广泛应用于非线性规划法，直流法，交流法等不同的潮流计算。

进而派生出更快的PQ分解法。

3．但是牛顿—拉夫逊法对初值的选择要比较接近他们的精确解，否则迭代过程将不收敛，因此，某些采用牛顿—拉夫逊法计算的潮流程序中，第一，二次采用高斯—赛德尔法迭代几次

4.对网络节点的规定

1.PQ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。

2.PU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及电压向量的相角

。

3.平衡节点

在潮流计算中，这类节点一般只设一个。

对该节点，给定其电压值，并在计算中取该节点电压向量的方向作为参考轴，相当于给定该点电压向量的角度为零。

5节点电压方程和导纳矩阵

电力网络的节点电压方程：

（5-1）

为节点注入电流列向量，注入电流有正有负，注入网络的电流为正，流出网络的电流为负。

根据这一规定，电源节点的注入电流为正，负荷节点为负。

既无电源又无负荷的联络节点为零，带有地方负荷的电源节点为二者代数之和。

为节点电压列向量，由于节点电压是对称于参考节点而言的，因而需先选定参考节点。

在电力系统中一般以地为参考节点。

如整个网络无接地支路，则需要选定某一节点为参考。

设网络中节点数为（不含参考节点），则

，

均为n*n列向量。

为n*n阶节点导纳矩阵。

节电导纳矩阵的节点电压方程：

（5-2）

结束语

经过上面五个步骤，我们就可以利用Matlab软件对给定的网络进行初步的潮流计算。

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，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。

参考文献：

1.何仰赞.温增银《电力系统分析》.华中科技大学出版社

2.吴天明《Matlab电力系统设计与分析》国防工业出版社

3.韩帧祥.吴国炎《电力系统分析》浙江大学出版社

4.NagrathIJ，KothariDR.ModernPowerSystemAnalysis.NewDelhi：

TataMcGraw-HillPublishingCompany.

5.ElgredOI.ElectricEnergySystemTheory-AnIntroduction.McGraw-HillBookCo.

ThepowersystembasedonMatlabsimulationcalculation（rectangulartrend）

Abstract：

Flowcalculationisanimportantpowersystemfaultanalysisfunction,iscalculated,relayprotectionsetting,safetyanalysistoolsnecessarytocombinepowersystemcharacteristics,theuseofMATLABlanguagepowersystemoperationflowcalculation,coupledwithNewtonraferJohnsonmethodflowcalculation（rectangular）,maincharacteristicisasimpleoperation,thesoftwarerunningstability.

Keyword：

PowersystemflowcalculationMATLABNewtonraferJohnsonflowcalculationmethod

Introduction

Inordertoimprovethepowersupplyreliabilityandresourceutilizationofcomprehensiveeconomic,manyscatteredthevariousformsofpowerstations,throughthetransmissionlinesandlinkthisbygeneratorsubstationpressorandstep-downsubstation,powertransmissionlinesandequipmentorganicconnectingthewhole,namelycalledpowersystem

Powersystemoperationmodeofmanagement,flowcalculationistodeterminethegridoperationmodeofthebasicpointofdeparture,Intheplanningarea,needtoundertakeflowcalculationanalysisverifytherationalityoftheplanningscheme,Inreal-timeoperatingenvironment,thedispatchertideprovidespowergridoperationcircumstanceinexpectedbythetrendofcalibrationoperationreliabilitydistributioninpowersystem,adjustable.

1.Flowcalculationprofile

Powersystemflowcalculationareofflinecalculationandonlinecalculationtwokinds,theformermainlyusedforsystemdesignandplanningandarrangementofsystemoperationmode,thelatterforrunningsystemoftensurveillanceandreal-timecontrol

Usingdigitalelectroniccomputerpowersystemflowcalculationfrommid1950sbeganflowcalculationhasadoptedvariousmethod,thesemethodsdevelopmentmainlyrevolvesaroundtoflowcalculationofsomebasicrequirementswhileNewtonraferJohnsonflowcalculationmethodisthemostpopularakindoftidecalculationmethod

2.Flowcalculationrequirements

Powersystemflowcalculationprobleminmathematicsisagroupofmultivariatenonlinearequationssolvingproblem,itssolutionisinseparablefromtheiterationtoflowcalculationrequirementscanbesummarizedasbelowwhen

（1）thecalculationmethodofreliabilityandconvergence

（2）forinsideacomputerstockrequirements

（3）computationalspeed

（4）calculatingconvenienceandflexibility

Becausethepowersystemstructureandparameters,andwithsomecharacteristicsofthepowersystemexpandsunceasingly,flowcalculationequationsordernumberalsomoreandmorehigh,tosuchequationsisnotanymathematicalmethodcanguaranteegivesthecorrectanswerthiskindofconditionbepromptedelectricitysystemcalculationpersonnelseekingfornewmorereliablemethodofimportantfactor

3.NewtonraferJohnsonmethodflowcalculation（rectangulartrend）introductionandcharacteristics

1.NewtonraferJohnsonmethodisacommonmethodofsolvingnonlinearequations,itistopointtoeachiterationprocess,thenonlinearequationsbylinearizationgraduallyapproximation,thussolvingnonlinearequationsisnowwidelyusedmethodofcalculatingtide

Usingiterativealgorithmforsolvingproblems,needstobethefollowingtwoaspects：

OneSureiterationvariableincanuseiterativealgorithmtosolvetheproblems,atleast,thereexistsadirectlyorindirectlybyoldconstantlyintroducingnewvaluesoftherecursivevalue,thevariableisvariableiterationvariable

TwoIterativeequationofso-callediterativeequationestablished,referstohowfrombeforethelaunchofavalueofthevariableunderneathavalueoftheformula（orrelationship）isbuilttosolvetheiterativeequationofiterativethecruxoftheproblem,oftencanuserecursionorreversepushwaytoaccomplish

2.NewtonraferJohnsonflowcalculationmethodbasedonadmittancematrix,becauseofusingadmittanceofsymmetrysparsenessmatrix,andthenodenumbersequenceoptimizationtechniquesenablesNewtonraferJohnsonflowcalculationmethodinconvergence,memoryandcomputingspeedistheadvantageofthealgorithmisbetterthaneverbefore,andwidelyusedinnonlinearprogrammingmethod，Dclaw,communicationmethodofdifferentflowcalculationandderivefasterPQdecompositionmethod

3.ButNewtonraferJohnsonmethodofinitialchoicewantstobeclosetotheirexactsolutions,otherwiseiterativeprocesswillnotconverge,therefore,somebyNewtonraferJohnsonmethodtocalculatethetrendofprogram,first,secondbyGauss"delmethoditerativeseveraltimes

4.Theprovisionsofnetworknodes

1.ThePQnode：

Priortothiskindofpoint,givenisanodepower（P,Q）,toseektheunknownvariablesarenodevoltagevector（U）,sotheyarecalledthePQnode

2.PUnode

ThiskindofnodeparameterisgivenofthenodeactivepowerPandvoltageamplitudeU,stayforquantityisofthenodereactivepowerandvoltagevectorofthephaseAngleQ

3.Balancenode

Intidecalculation,thiskindofnodesetatoonlycommonlythenode,givenitsvoltagevalue,andtakeincalculationthenodevoltagevectordirectionasreferenceaxis,equivalenttoagivenpointvoltagevectorAngleforzero

5.Nodevoltagesequationandadmittancematrix

Powernetworknodevoltageequation：

（5-1）

，Fornodalinjectioncurrentcolumns,injectcurrentwithanegative,thereisthecurrentnetworkisinjected,theoutflowofcurrentnetworkfornegativeaccordingtothisregulation,powersourcenodeisinjectedintothecurrentloadnodeisnegative,neitherpowernorloadcontactnodeiszero,withlocalloadpowernodeisthesumofthemalgebra

，Fornodevoltagescolumns,duetothenodevoltagesaresymmetryforreferencenodeconcerned,somustfirstselectedreferencenodeinthepowersystemforreferenceingenerallikethewholenetworknodewithoutgroundedbranch,andisinneedofselectedanodeforreferencenumberofnodesinanetwork（notincludingreferencenode）,then,arealln*ncolumnsforn*nordersection.

Electricity-savingadmittancematrixofthenodevoltagesequation：

（5-2）

Closing

Throughtheabovefivesteps,wecanuseofMatlabsoftwaretoagivennetworkcarriesonthepreliminaryflowcalculation.

Inpowersystemschedulingtheexecutionofmultiplefieldsinvolvepowerflowcalculationtrendistodeterminetheelectricpowernetworkoperationstateofbasicfactors,andinthissense,wearecompilingflowcalculationprogram,tousetheconvenienceandflexibilitymustgiveenoughattention.Accordingly,besidesrequirementscalculationmethodasadapttomodify.Adjusttheoutside,butalsopayattentiontotheinputandoutputofconvenienceandflexibility,andstrengthentheman-machinecontactcalculationpersonnel,inordertomaketimelymonitoringcalculationprocessandappropriatelycontrolcalculation

References:

1.何仰赞.温增银《电力系统分析》.华中科技大学出版社

2.吴天明《Matlab电力系统设计与分析》国防工业出版社

3.韩帧祥.吴国炎《电力系统分析》浙江大学出版社

4.NagrathIJ，KothariDR.ModernPowerSystemAnalysis.NewDelhi：

TataMcGraw-HillPublishingCompany.

5.ElgredOI.E