文档介绍：课程设计报告
学生姓名:
学号:
学院:
班级:
题目:
电力系统潮流计算
指导教师: 职称:
2012年 12 月 31 日
摘要:
潮流计算是电力系统最基本最常用的计算。根据系统给定的运行条件,网络接线及元件参数,通过潮流计算可以确定各母线的电压,包括电压的幅值和相角,各元件流过的功率,整个系统的功率损耗等一系列系统中的潮流数据。
潮流计算在数学上是多元非线性方程组的求解问题,求解的方法有很多种,牛顿—拉夫逊Newton-Raphson法是数学上解非线性方程组的有效方法,有较好的收敛性。将N-R法用于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划等技巧,使N-R法在收敛性,占用内存,计算速度等方面的优点都超过了阻抗法。
同时本文也应用了电力系统潮流计算仿真软件DDTR与利用程序计算的结果进行比较,使计算的结果更加准确。利用成形的程序对系统中出现的各种情况,例如负荷的变化以及线路上所发生的变化进行计算,并对母线上不满足范围的数据进行调控,使得系统处于一个较稳定的状态。
关键词:牛顿-拉夫逊法潮流计算 MATLAB DDRTS
一、问题重述(即课程设计任务书)
1、系统图:两个发电厂分别通过变压器和输电线路与四个变电所相连。
变电所1
变电所2
变电所3
变电所4
35kV母线
10kV母线
35kV母线
10kV母线
一次侧电压220kV
一次侧电压220kV
母线1
母线3
母线2
线路长为100km
线路长为90km
线路长为80km
线路长为100km
线路长为80km
2*QFQ-50-2
2*QFS-50-2
TQN-100-2
2*TQN-100-2
。。。。。。。。。。。。。
线路长为70km
。。。。。。。。。。。。。
电厂一
电厂二
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40MW和20MW;发电厂二总装机容量为(200MW)。
3、变电所资料:
变电所1、2、3、4低压母线的电压等级分别为:10KV 35KV 35KV 10KV
变电所的负荷分别为:
40MW 70MW 60MW 30MW
每个变电所的功率因数均为cosφ=;
变电所1和变电所2分别配有两台容量为75MVA的变压器,短路损耗414KW,短路电压(%)=;变电所3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(%)=;
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、问题分析
(一)牛顿—拉夫逊法概要
首先对一般的牛顿—拉夫逊法作一简单的说明。已知一个变量X函数为:
到此方程时,由适当的近似值出发,根据:
反复进行计算,当满足适当的收敛条件就是上面方程的根。这样的方法就是所谓的牛顿—拉夫逊法。
这一方法还可以做下面的解释,设第次迭代得到的解语真值之差,即的误差为时,则:
把在附近对用泰勒级数展开
上式省略去以后部分
的误差可以近似由上式计算出来。
比较两式,可以看出牛顿—拉夫逊法的休整量和的误差的一次项相等。
用同样的方法考虑,给出个变量的个方程:
对其近似解得修正量可以通过解下边的方程来确定:
式中等号右边的矩阵都是对于的值。这一矩阵称为雅可比(JACOBI)矩阵。按上述得到的修正向量后,得到如下关系
这比更接近真实值。这一步在收敛到希望的值以前重复进行,一般要反复计算满足
为预先规定的小正数,是第n次迭代的近似值。
(二)牛顿法的框图及求解过程
1、用牛顿法计算潮流时,有以下的步骤:
给这各节点电压初始值;
将以上电压初始值代入公式,求修正方程的常数项向量;
将电压初始值在带入上述公式,求出修正方程中系数矩阵的各元素。
解修正方程式;
修正各节点电压,;
将,在带入方程式,求出;
检验是否收敛,即
如果收敛,迭代到此结束,进一步计算各线路潮流和平衡节点功率,并打印输出结果。如果不收敛,转回(2)进行下次迭代计算,直到收敛为止。
2、程序框图如下:
三、问题求解
(一)等值电路的计算过程
电压是衡量电力系统电能质量的标准之一。电压过高或过低,都将对人身及其用电设备产生重大的影响。保证用户的电压接近额定值是电力系统调度的基本任务之一。当系统的电压偏离允许值时,电力系统必须应用电压调节技术调节系统电压的大小,使其维持在允许值范围内。本文经过手算形成了等值电路图,