基于MATLAB的电力网络潮流计算.docx

1、基于MATLAB的电力网络潮流计算毕业论文声明本人郑重声明：1此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。2本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。3若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文

2、有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。学位论文作者（签名）： 年 月 关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意

3、学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的

4、阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到中国学位论文全文数据库进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。论文作者签名： 日期：指导教师签名： 日期：编号 1251401157 电力系统课程设计 （ 2012 届本科）题 目：基于MATLAB的电力网络潮流计算 学 院： 物理与机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 作者姓名： 周文宽 指导教师： 刘永科 职称： 副教授 完成日期： 2015 年 6 月 28 日二 一

5、五 年 六 月河西学院本科生课程设计任务书设 计 题 目基于MATLAB的电力网络潮流计算作 者 姓 名周文宽学院、专业、年级物电学院电气工程及其自动化专业12级121班指导教师姓名、职称刘永科 副教授任务下达日期2015年5月20日1.设计内容1.1电力网结线如图所示，是一个额定电压为110KV的闭式区域电力网，A母线电压为115KV，和的最大负荷利用小时数分别为5500h和4500h，导线拟采用钢芯铝线，几何均距为5m。试选择各段导线的截面积，并用MATLAB/SIMULINK计算系统的潮流分布。1.2.原始资料：参数如图所示。2.设计的基本要求2.1设计及计算说明书（1）说明书要求书写整

6、齐，条理分明，表达正确、语言正确。（2）计算书内容：为各设计内容最终成果、确定提供依据进行的技术分析、论证和定量计算，如。（3）计算书要求：计算无误，分析论证过程简单明了，各设计内容列表汇总。2.2图纸（1）绘制分析所需的必要图纸（2）图纸要求：用标准符号绘制，布置均匀，设备符号大小合适，清晰美观。(3)说明书后应附录MATLAB程序。3.论文(设计)进度安排阶段论文（设计）各阶段名称起止日期1熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料5.205.252查阅有关资料5.265.273阅读设计要求必读的参考资料5.285.294书写设计说明书5.306.205小组答辩与质疑6.216.226上交设计

7、成果6.304.需收集和阅读的资料及参考文献（指导教师指定）1: 陈珩.电力系统稳态分析（第三版）M，北京，中国电力出版社，20072：何仰赞，温增银.电力系统分析第三版M，武汉,华中科技大学出版社，20023：陈悦.电气工程毕业设计指南电力系统分册M，北京，中国水利水电出版社，2008 教 研 室 意 见负责人签名： 年 月 日摘 要 本文，首先简单介绍了基于在MALAB中行潮流计算的原理、意义，然后用具体的实例，简单介绍了如何利用MALAB去进行电力系统中的潮流计算。 众所周知，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

8、运行状态：各线的电压、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，在进行电力系统静态及暂态稳定计算时，要利用潮流计算的结果作为其计算的基础；一些故障分析以及优化计算也需要有相应的潮流计算作配合；潮流计算往往成为上述计算程序的一个重要组成部分。以上这些，主要是在系统规划设计及运行方式安排中的应用。 牛顿拉夫逊法在电力系统潮流计算的常用算法之一，它收敛性好，迭代次数少。本文介绍了电力系统潮流计算机辅助分析的基本知识及潮流计算牛顿拉夫逊法，最后介绍了利用MTALAB程

9、序运行的结果。关键词：电力系统潮流计算、牛顿拉夫逊法、MATLAB参考文献 441 引言 1.1 潮流计算的现状 近年来，大多数研究都是围绕改进牛顿法和P-Q分解法进行。此外，随着人工智能理论的发展，遗传算法、人工神经网络、模糊算法也逐渐引入潮流计算。但是，到目前为止这些新的模型和算法还不能取代牛顿法和P-Q分解法的地位。由于电力系统规模不断扩大，对计算速度要求不断提高，计算机的并行计算技术也将在潮流计算中得到广泛应用，成为重要的研究领域。经过三十多年的发展，潮流算法已经比较成熟，但是仍存在不少尚待解决的问题。例如各种牛顿法潮流算法，对于某些条件可能导致不收敛。潮流计算的多解现象及其机理在重负

10、荷情况下，临近多根与电压不稳定问题的关联。当前无论在实践上还是在理论上，均有许多问题需待解决，特别是如何快速求解成千上万个变量的大规模非线性规划问题。近几年，对潮流计算的研究仍然是如何改善传统的潮流算法，牛顿拉夫逊法。由于其在求解非线性潮流方程时采用逐次线性化方法，为了进一步提高算法的收敛性和计算速度，人们考虑采用将泰勒级数高阶项或非线性项也考虑进来，于是产生了二阶潮流算法。后来又提出了根据直角坐标形式的潮流方程是一个二次代数方程的特点，提出了采用直角坐标的保留非线性快速潮流算法。在这种情况下，进行电力系统规划和运行条件分析时，若不考虑随机变化因素，就要对众多可能发生的情况作大量的方案计算，计

11、算时间是难以承受的，并且很难反映系统整体的状况。随机潮流计算是解决上述问题的有效方法和手段。应用随机理论来描述这种不确定性，探讨相应的数学建模，计算机算法和实际应用，称为随机潮流（Probabilistic Load Flow,简写为PLF）研究，也称为随机潮流。采用随机潮流计算方法，输入数据为已知的随机变量，给定的是它们的随机统计特性（例如，给定节点注入功率的期望和方差或随机密度函数等），输出数据则是节点电压和支路潮流的统计特性，有期望值和方差或随机密度函数等。由这些结果，可以知道节点电压、支路功率、PV节点无功功率及平衡节点功率的平均值、取值范围以及其随机等。这样，只要通过一次计算就能为电

12、力系统的运行条件提供更完备的信息，减少了大量的计算工作量。根据这些信息，可以更深刻地揭示系统运行状况、存在问题和薄弱环节，为规划与运行决策提供更全面的信息，可以更恰当地确定输电线和无功补偿装置的容量以及系统的备用容量等，从而提高了电力系统的安全运行水平。到目前为止潮流计算已经很成熟，潮流计算是一个很活跃的研究课题，其算法有很多种，国内外学者也提出了很多算法，近年来随着人工智能里理论的发展，遗传算法、人工神经网络、模糊算法也逐渐引入潮流计算。在进行潮流计算时，有多种方法可供选择，如： 正交背传算法：正交背传算法最初是由研究人员在进行动态系统的参数辨识时提出来的，之后应用于矩阵求逆运算以及线性代数

13、方程组的求解并正式将其命名为正交背传算法 多波前法:多波前法的基本思路是找出、构造稀疏矩阵中的密集子块（即波前，指连续的相同结构的列所构成的子矩阵）。波前的构造相当于滤掉矩阵中大量的零元素，使得大规模的稀疏矩阵集成为多个小规模的密集阵，波前的分解直接调用高效的BLAS库。相互独立的波前可以被同时分解，具有并行特性。波前更新矩阵由一系列特定的外积组成，这些外积的结构用树状构来表达。相对于传统的稀疏三角分解法直接求解大规模稀疏线性方程组，多波前算法的一优点是可以采用分阶段的求解模式：即符号分析、数值分解和回代求解。线性方程组系数矩阵的结构一旦确定并且在以后的迭代求解过程中保持不变，那么通常只需对该

14、矩阵做一次符号分析，避免重复分析占用求解时间。 牛顿法：牛顿法是解非线性方程式的有效方法。这个方法把非线性方程式的求解过程变成反复对应的线性方程式的求解过程，通常称为逐次线性化过程。 免疫禁忌混合算法：免疫禁忌混合算法是在免疫算法的基础上,通过把禁忌搜索算法引入到免疫算法的变异操作中而得到的改进的免疫算法。该混合算法中,免疫算法的作用是使化解满足全局收敛;禁忌搜索算法的作用是使群体的解保持多样性,并可很好地避免陷入局部最优,以有效地搜索到最优解附近的解空间。 蒙特卡罗仿真随机潮流算法：蒙特卡罗方法以随机模拟和统计试验为手段，是一种从随机变量的随机分布中，通过随机选择数字的方法产生一种符合该随机

15、变量随机分布特性的随机数值序列，作为输入变量序列进行特定的模拟试验、求解的方法。在应用该方法时、要求产生的随机数序列应符合该随机变量特定的随机分布。而产生各种特定的、不均匀的随机分布的随机数序列、可行的方法是先产生一种均匀分布的随机数序列、然后再设法转换成特定要求的随机分布的随机数序列、以此作为数字模拟试验的输入变量序列进行模拟求解。 半不变量法潮流计算：为了避免复杂的卷积运算,在这里引入随机论中随机变量的一个数字特征:半不变量。半不变量是随机变量一个数字特征，将卷积和反卷积计算简化为几个半不量的加法和减法运算，可以使计算量显著减少。当已知某随机变量的各阶半不变量的时候，可以利用Gram-Charilier级数展开式求得随机变量的分布函数或随机密度。 把随机分析方法应用在电力系统的潮流研究上来最初是B.Borkowska在1974年提出来的。自从那以后，就有两种方法采用了随机分析方法来研究潮流问题：随机潮流方法和随机潮流方法。在随机潮流研究中，负荷和发电量在ti瞬间被看成随机变量。这种方法研究了这种不确定性在每个瞬间给传统的潮流计算结果带来的影响。因此，随机潮流方法可以处理短时间的不确定性，对