貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計報告書題目高壓輸電網(wǎng)潮流的計算機(jī)算法程序設(shè)計專業(yè)班級學(xué)號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師2012年7月5日貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計2目錄第一章課程設(shè)計概述311設(shè)計目的313設(shè)計題目414設(shè)計內(nèi)容415設(shè)計時間4第二章潮流計算設(shè)計題目及思路521潮流計算題目522對題目的分析及設(shè)計思路5第三章電力系統(tǒng)潮流計算概述631電力系統(tǒng)概述632潮流計算的意義633牛頓拉夫遜法潮流計算基本步驟7第四章程序流程圖及程序代碼741程序流程圖742運用MATLAB編程程序代碼843例題數(shù)據(jù)代碼20第五章運行結(jié)果分析2151運用MATLAB運行結(jié)果2152運用POWERWORLD軟件仿真30521使用POWERWORLD仿真潮流分布30貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計3第六章總結(jié)31參考文獻(xiàn)32第一章課程設(shè)計概述11設(shè)計目的1掌握電力系統(tǒng)潮流計算的基本原理和電力系統(tǒng)運行方式的變化；2掌握并能熟練運用一門計算機(jī)語言（MATLAB語言或C語言或C語言）；貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計43采用計算機(jī)語言對潮流計算進(jìn)行計算機(jī)編程計算。12設(shè)計要求1程序源代碼；2選定算例的輸入，輸出文件；3程序說明；4選定算例的程序計算過程；5選定算例的手算過程（至少迭代2次）（可選）。13設(shè)計題目高壓輸電網(wǎng)潮流的計算機(jī)算法程序設(shè)計（PQ分解法、牛頓拉夫遜法）或中壓配電網(wǎng)潮流的計算機(jī)算法程序設(shè)計（前推后代法、同倫延拓法等）或電力系統(tǒng)短路故障的計算機(jī)算法程序設(shè)計（要求不限）14設(shè)計內(nèi)容1根據(jù)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)推導(dǎo)電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型，寫出節(jié)點導(dǎo)納矩陣；2賦予各節(jié)點電壓變量（直角坐標(biāo)系形式）初值后，求解不平衡量；3形成雅可比矩陣；4求解修正量后，重新修改初值，從2開始重新循環(huán)計算；5求解的電壓變量達(dá)到所要求的精度時，再計算各支路功率分布、功率損耗和平衡節(jié)點功率6上機(jī)編程調(diào)試；連調(diào)；7計算分析給定系統(tǒng)潮流分析并與手工計算結(jié)果作比較分析。8準(zhǔn)備計算機(jī)演示答辯，書寫該課程設(shè)計說明書（必須計算機(jī)打印）。15設(shè)計時間2012年春季第17周至第18周貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計5第2章潮流計算設(shè)計題目及思路21潮流計算題目題目設(shè)計原始資料網(wǎng)絡(luò)接線如下圖所示其中已知各支路阻抗表幺值參數(shù)分別為Z12004J0025,Z13010J035,Z23008J030,ZT1J0015,ZT2J003,K105,L1、L2電納為05。運用以極坐標(biāo)表示的高斯塞德爾法、牛頓拉夫遜法、PQ分解法計算該系統(tǒng)的潮流分布。計算精度要求各節(jié)點電壓修正量不大于。51022對題目的分析及設(shè)計思路此電力系統(tǒng)是一個5節(jié)點，3支路的電力網(wǎng)絡(luò)。然后確定節(jié)點類型，由于一般無發(fā)電設(shè)備的變電所、功率固定的發(fā)電廠為PQ節(jié)點；有可調(diào)無功設(shè)備的變電所、有勵磁儲備的發(fā)電廠為PV節(jié)點；主調(diào)頻電廠或出線多的發(fā)電廠為平衡節(jié)點。通過對此電力系統(tǒng)分析，我們很容易得以節(jié)點1、2、3為PQ節(jié)點，節(jié)點4為貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計6PV節(jié)點，節(jié)點5為平衡節(jié)點。綜合比較牛頓拉夫遜法（直角坐標(biāo)、極坐標(biāo)）、PQ分解法等多種求解方法的特點，最后確定采用牛頓拉夫遜法（極坐標(biāo)）。因為此方法所需解的方程組最少。第3章電力系統(tǒng)潮流計算概述31電力系統(tǒng)概述電力工業(yè)發(fā)展初期，電能是直接在用戶附近的發(fā)電站（或稱發(fā)電廠）中生產(chǎn)的，各發(fā)電站孤立運行。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市的發(fā)展，電能的需要量迅速增加，而熱能資源和水能資源豐富的地區(qū)又往往遠(yuǎn)離用電比較集中的城市和工礦區(qū)，為了解決這個矛盾，就需要在動力資源豐富的地區(qū)建立大型發(fā)電站，然后將電能遠(yuǎn)距離輸送給電力用戶。同時，為了提高供電的可靠性以及資源利用的綜合經(jīng)濟(jì)性，又把許多分散的各種形式的發(fā)電站，通過送電線路和變電所聯(lián)系起來。這種由發(fā)電機(jī)、升壓和降壓變電所，送電線路以及用電設(shè)備有機(jī)連接起來的整體，即稱為電力系統(tǒng)。32潮流計算的意義（1在電網(wǎng)規(guī)劃階段,通過潮流計算,合理規(guī)劃電源容量及接入點,合理規(guī)劃網(wǎng)架,選擇無功補(bǔ)償方案,滿足規(guī)劃水平的大、小方式下潮流交換控制、調(diào)峰、調(diào)相、調(diào)壓的要求。2在編制年運行方式時,在預(yù)計負(fù)荷增長及新設(shè)備投運基礎(chǔ)上,選擇典型方式進(jìn)行潮流計算,發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié),供調(diào)度員日常調(diào)度控制參考,并對規(guī)劃、基建部門提出改進(jìn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu),加快基建進(jìn)度的建議。3正常檢修及特殊運行方式下的潮流計算,用于日運行方式的編制,指導(dǎo)發(fā)電廠開機(jī)方式,有功、無功調(diào)整方案及負(fù)荷調(diào)整方案,滿足線路、變壓器熱穩(wěn)定要求及電壓質(zhì)量要求。4預(yù)想事故、設(shè)備退出運行對靜態(tài)安全的影響分析及作出預(yù)想的運行方式調(diào)整方案?？偨Y(jié)為在電力系統(tǒng)運行方式和規(guī)劃方案的研究中，都需要進(jìn)行潮流計算以比較運行方式或規(guī)劃供電方案的可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。同時，為了實時監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，也需要進(jìn)行大量而快速的潮流計算。因此，潮流計算是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、最基本和最重要的一種電氣運算。在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計和安排系統(tǒng)的運行方式時，采用離線潮流計算；在電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控中，則采用在線潮流計算。貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計733牛頓拉夫遜法潮流計算基本步驟牛頓拉夫遜法潮流計算的基本步驟不外乎有如下幾步。1、形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣。2、設(shè)各節(jié)點電壓的初始值和求出功率偏差3、根據(jù)公式算出雅可比矩陣。4、解如下線性方程組，得到依據(jù)如下公式計算修正量，并形成迭代公式這樣反復(fù)迭代計算，直至所有節(jié)點|U|0變壓器線路ZT和YM為折算到I側(cè)的值,K在J側(cè)YI,IYI,IYTYMYJ,JYJ,JYT/K/KYI,JYI,JYT/KYJ,IYI,JENDIFK0變壓器線路ZT和YM為折算到I側(cè)的值,K在J側(cè)IIJUIUJYT/KUIYMYTK1/KIJIUJUIYT/KUJYT1K/K2ENDIFK0變壓器線路ZT和YM為折算到K側(cè)的值,K在I側(cè)KKIIJUIUJYTKUIYMYT1KIJIUJUIYTKUJYTKK1ENDSIJUICONJIIJ求取節(jié)點注入功率SJIUJCONJIJIDELSSIJSJI求線路損耗LPQK,35SIJSJIDELS保存到LPQ矩陣END恢復(fù)節(jié)點原編號FUNCTIONRETGLOBALNLGLOBALNBGLOBALBUSGLOBALLINEGLOBALYGLOBALNODENUMGLOBALLPQFORI1NBBUS矩陣中的節(jié)點號恢復(fù)原來的編號FORJ1NB查找其原編號IFNODENUMJ,2IBREAKENDEND貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計16TEMI,BUSNODENUMJ,1,BUS矩陣中的節(jié)點號恢復(fù)原來的編號TEMI,1IENDBUSTEMFORI1NLLINE矩陣中的節(jié)點號恢復(fù)原來的編號FORJ12FORK1NBIFLPQI,JNODENUMK,1LPQI,JNODENUMK,2BREAKENDENDENDEND將計算結(jié)果輸出FUNCTIONOUTPUTGLOBALNBGLOBALNLGLOBALBUSGLOBALLPQGLOBALMYFFPRINTFMYF,N牛頓拉夫遜法潮流計算結(jié)果NFPRINTFMYF,節(jié)點計算結(jié)果N輸出節(jié)點計算結(jié)果到文件FPRINTFMYF,節(jié)點節(jié)點電壓節(jié)點相角（角度）節(jié)點注入功率NFORI1NB,FPRINTFMYF,2D10F10F10FJ10FN,BUSI,1,BUSI,2,BUSI,3180/PI,BUSI,4,BUSI,5ENDFPRINTFMYF,N線路計算結(jié)果N輸出線路計算結(jié)果到文件FPRINTFMYF,節(jié)點I節(jié)點J線路功率SI,J線路功率SJ,I線路損耗DSI,JNFORI1NL,FPRINTFMYF,2D2D10FJ10F10FJ10F10FJ10FN,LPQI,1,LPQI,2,REALLPQI,3,IMAGLPQI,3,REALLPQI,4,IMAGLPQI,4,REALLPQI,5,IMAGLPQI,5ENDFCLOSEMYF貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計1743例題數(shù)據(jù)代碼BUSVOLTANGPQBUSTYPEBUS1100000160080121000002001001310000037013014105000500000251050000000003B1B2RXGBKLINE120040250002501301003500000230080300002505300000300001054200000150000105第5章運行結(jié)果分析51運用MATLAB運行結(jié)果節(jié)點導(dǎo)納矩陣Y1378742J62916650624025J39001560754717J26415090000000J00000000000000J00000000624025J39001561453900J669808210829876J31120330000000J634920630000000J00000000754717J26415090829876J31120331584592J357378590000000J00000000000000J317460320000000J00000000000000J634920630000000J00000000000000J666666670000000J00000000000000J00000000000000J00000000000000J317460320000000J00000000000000J33333333第1次迭代結(jié)果貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計18第1次迭代的雅比矩陣J65416653900156264150900000001378742062402507547173900156736788563112033666666670624025145390008298762641509311203339086876000000007547170829876158459200000006666666700000006666666700000000000000000000013787420624025075471700000006041665390015626415090624025145390008298760000000390015660282786311203307547170829876158459200000002641509311203332388841第1次迭代的功率偏差DP和DQ1600000E0002000000E0003700000E0005000000E0005500000E0015698035E0002049017E000第1次迭代的節(jié)點相角和電壓的偏差DX3348201E0023607046E0016900000E0024357046E0013356932E0021053820E0015881311E002第1次迭代的節(jié)點相角DELTA和電壓UANG10033482ANG20360705ANG30069000ANG40435705U10966431U21105382U31058813第2次迭代結(jié)果第2次迭代的雅比矩陣J631958335908882728695000000003160082215658067580841029368130372237158147348497209846460349720貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計1906344112673847290653840790172000000008677762400372214855900000007348497200000007348497200000005521730000000028914652215658067580800000005433100359088827286950984646390267306344115521730410293682379908371581408677762400372570148600000002673847290653839340197第2次迭代的功率偏差DP和DQ3736505E0031261967E0012250225E0015217300E0013567586E0011538093E0005750124E001第2次迭代的節(jié)點相角和電壓的偏差DX4313772E0024655690E0025062770E0035188733E0029447229E0022354765E0021971867E002第2次迭代的節(jié)點相角DELTA和電壓UANG10076620ANG20314148ANG30074063ANG40383817U10875130U21079353U31037935第3次迭代結(jié)果第3次迭代的雅比矩陣J55793553181760239759500000000528065194822706916633630791789919833578898717822940858219030414304591922401101287504939779127000000006793932180244200551600000007178229400000007178229400000005009149貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計20000000026398901948227069166300000004057616318176023975950858219369173804591925009149363079177073677357889806793932180244541970600000002401101287504937222270第3次迭代的功率偏差DP和DQ1602219E0022059526E0031261084E0029148976E0033913038E0024084703E0022157107E002第3次迭代的節(jié)點相角和電壓的偏差DX6609114E0032536113E0036573685E0042572042E0031449459E0021311586E0031442366E003第3次迭代的節(jié)點相角DELTA和電壓UANG10083229ANG20311612ANG30074720ANG40381245U10862445U21077937U31036438第4次迭代結(jié)果第4次迭代的雅比矩陣J54790353123693235534200000000573846193020906946853570001788282293569903716883250859218031084804512222366822287121639689562000000006545052168853199803400000007168832500000007168832500000005000003000000026248941930209069468500000003880592312369323553420859218368956404512225000003357000176828313貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計21356990306545052168853540238200000002366822287121637089866第4次迭代的功率偏差DP和DQ6301314E0042060917E0042082331E0043379411E0067786429E0044184410E0051520436E004第4次迭代的節(jié)點相角和電壓的偏差DX1717864E0048750993E0061363147E0057434522E0063414817E0041955100E0052584622E005第4次迭代的節(jié)點相角DELTA和電壓UANG10083401ANG20311603ANG30074734ANG40381238U10862151U21077916U31036411第5次迭代結(jié)果第5次迭代的雅比矩陣J54766183122251235436700000000575176193002106948023568572788252283569739716869170859490031070904512192366056287107539687730000000006538902168769199791400000007168691700000007168691700000005000000000000026248231930021069480200000003876618312225123543670859490368929204512195000000356857276825228356973906538902168769540208600000002366056287107537087730第5次迭代的功率偏差DP和DQ貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計224555910E0072138848E0071220115E0071849473E0094210443E0078417516E0107276325E008第5次迭代的節(jié)點相角和電壓的偏差DX1123167E0073033619E0098149074E0093866386E0092032650E0071156980E0081520923E008第5次迭代的節(jié)點相角DELTA和電壓UANG10083401ANG20311603ANG30074734ANG40381238U10862150U21077916U31036411第6次迭代結(jié)果第6次迭代的雅比矩陣J54766163122250235436600000000575176193002106948023568571788252263569739716869160859490031070804512192366056287107539687729000000006538902168769199791400000007168691600000007168691600000005000000000000026248241930021069480200000003876616312225023543660859490368929204512195000000356857176825226356973906538902168769540208600000002366056287107537087729第6次迭代的功率偏差DP和DQ1834088E0139148238E0144707346E0141776357E015貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計231481038E0130000000E0002420286E014第6次迭代的節(jié)點相角和電壓的偏差DX4386549E0141836943E0153048944E0152162240E0157511824E0144308637E0155556517E015第6次迭代的節(jié)點相角DELTA和電壓UANG10083401ANG20311603ANG30074734ANG40381238U10862150U21077916U31036411牛頓拉夫遜法潮流計算結(jié)果節(jié)點計算結(jié)果節(jié)點節(jié)點電壓節(jié)點相角（角度）節(jié)點注入功率1086215047785111