电力系统潮流计算的意义

南 京 理 工 大 学

《电力系统稳态分析》

课程报告

姓

名

XX

学 号： 515110001956 自动化学院 电气工程

基于牛顿-拉夫逊法的潮流计算例题编程报

学院(系): 专 业:

题 目: 任课教师 硕士导师 告

杨伟 XX

2015年6月10号

基于牛顿-拉夫逊法的潮流计算例题编程报告

摘要：电力系统潮流计算的目的在于：确定电力系统的运行方式、检查系统中各元件是否过压或者过载、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。潮流计算的计算机算法包含高斯—赛德尔迭代法、牛顿-拉夫逊法和P—Q分解法等，其中牛拉法计算原理较简单、计算过程也不复杂，而且由于人们引入泰勒级数和非线性代数方程等在算法里从而进一步提高了算法的收敛性和计算速度。同时基于MATLAB的计算机算法以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，使得传统潮流计算方法更加优化。

一 研究内容

通过一道例题来认真分析牛顿-拉夫逊法的原理和方法（采用极坐标形式的牛拉法），同时掌握潮流计算计算机算法的相关知识，能看

第三章电力系统潮流计算§1§2§3§4§5潮流计算的数学模型牛顿-拉夫逊法潮流计算迭代法潮流计算潮流计算的其它问题小结

三节点例子已知条件负荷功率 PLd 3+ jQLd 3发电机电压 V1、 V2S G1 G1SG 2

G2

求解G1所发功率 SG1 G2所发功率 SG 2

S LD 3

V3

以及各母线电压(幅值机相角)、网络中的功率分布及功率损耗等电气信息工程系

计算机求解潮流(1)五十年代，求解潮流的方法是以节点导纳矩阵为基础的逐次代入法(导纳法),后来出现了以阻抗矩阵为基础的逐次代入法逐次代入法；逐次代入法 (2)六十年代，出现了分块阻抗法以及牛顿分块阻抗法牛顿-拉弗逊法拉弗逊法。牛顿 -拉弗逊法是数学上解非线性方程式的有效方法，有较好的收敛性。牛顿-拉弗逊法在收敛性、占用内存、计算速度方面的优点都超过了阻抗法，成为六十年代末期以后普遍采用的方法； (3)七十年代，涌现出更新的潮流计算方法。其中有1974年由B.Stott,O.Alsac提出的快速分解法以及 1978年由岩本快速分解法申一等提出的保留非线性的高速潮流计算法。其中快速分保留非线性的高速潮流计算法解法(Fast Decoupled L

第三章 简单电力系统的潮流计算

本章介绍简单电力系统潮流计算的基本原理和手工计算方法，这是复杂电力系统采用计算机进行潮流计算的基础。潮流计算是电力系统分析中最基本的计算，其任务是对给定的运行条件确定系统的运行状态，如各母线上的电压、网络中的功率分布及功率损耗等。本章首先通过介绍网络元件的电压降落和功率损耗计算方法，明确交流电力系统功率传输的基本规律，然后循序渐进地给出开式网络、配电网络和简单闭式网络的潮流计算方法。

3.1 单一元件的功率损耗和电压降落

电力网络的元件主要指线路和变压器，以下分别研究其功率损耗和电压降落。 3.1.1电力线路的功率损耗和电压降落

1.线路的功率损耗

线路的等值电路示于图3-1。

?U1S1?I1S'?IRjXS''?IS2?I?U22j?QB1Bj2Bj2j?QB2

图3-1 线路的等值电路

图中的等值电路忽略了对地电导，功率为三相功率，电压为线电压。值得注意的是，阻抗两端通过的电流相同，均为I，阻抗两端的功率则不同，分别为S?和S??。

电力线路传输功率时产生的功率损耗既包括有功功率损耗，又包括无功功率损耗。线路功率损耗分为电流通过等值电路中串联阻抗时产生的功率损耗和电压施加于对地导纳时产生的损耗，以下分别

河南城建学院本科毕业设计（论文） 摘要

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（幅值及相角），各元件中流过的功率、整个系统的功率损耗等。潮流计算是实现电力系统安全经济发供电的必要手段和重要工作环节。因此潮流计算在电力系统的规划设计、生产运行、调度管理及科学研究中都有着广泛的应用。

本次设计的主要目的就是面向一般的电力网络，形成节点导纳矩阵，确定合适的算法，编写通用的计算程序，得到计算结果。设计中主要介绍了牛顿拉夫逊和PQ分解两种算法，PQ分解法虽然在结构上比牛顿法更加简化，但是针对一般网络现代计算机在存储空间及计算速度上已经十分强大，鉴于对牛顿法的熟悉与其算法的直观性，本次设计在编程时采用了牛顿拉夫逊法的直角坐标形式。解方程的过程利用Matlab的强大计算功能，编写M语言，合理设置变量，实现通用计算功能。

关键词: 电力系统，潮流计算，牛顿—拉夫逊法，Matlab。

摘 要

潮流计算是研究电力系统稳态运行的一项基本运算， 是进行故障计算、继电保护整定、安全分析的必要环节。它根据给定系统的网络结构及运行条件来确定整个系统的运行状态，主要是各节点电压幅值相角、网络的功率分布及功率损耗等。它既是对电力系统规划设计和运行方式合理性、可靠性及经济性进行的定量分析依据，又是电力系统静态和暂态稳定计算的基础。

传统的程序设计方法是结构化程序设计方法，该方法基于功能分解，把整个软件工程看作是一个个对象的组合，由于对某个特定问题域来说，该对象组成基本不变，因此，这种基于对象分解方法设计的软件结构上比较稳定，但是比较麻烦。现在国内外已经有成熟的专门应用于电力系统分析的计算软件，如中国电力科学研究院PASAP、美国电力局BAP等，这些软件功能强大但价格不，而且代码源不公开，不适合普通学者。本次设计基于MATLAB语言编写的电力系统潮流计算和最优化计算软件MATPOWER，其最大优点是代码公开并且免费使用，本次设计将介绍利用该软件如何进行潮流分析计算，并且介绍如何利用电力图形分析界面POWERGUI对简单电力系统潮流分析。通过算例，说明了该方法编程简便、 运算效率高并符合人们的思维习惯，计算结果能满足工程计算需要，同时验证了该

课 程 设 计 报 告

学生姓名: 学 号： 学 院: 电气工程学院 班 级: 电自 1012 题 目: 电力系统潮流计算

指导教师： 职称： 副教授

2013年1月9日

1. 题目分析

1. 1 节点设置及分类

根据系统图可知此系统为两端供电网路，将母线1，2设为节点1，2，将变电所1、2、3、4的高压侧分别设为节点3、4、5、6，低压侧为7、8、9、10。并且，将节点1设为平衡节点，将节点2设为PV节点，其余节点设为PQ节点。 参数求取

2SBUB?484?,YB?UB?220KV，设定基准值SB?100MVA，所以ZB?，2SBUB根据题目原始资料，计算发电厂、变压器及线路的各项参数。

（1）运用下列公式计算变压器参数：

采用变压器参数为折算至高压侧的数值，其变比K?1，其中：

2PkUNU%U RT?2X?100S1000SN

2KNTNZT?RT?XT ZT??计算变压

课 程 设 计 报 告

学生姓名: 学 号： 学 院: 电气工程学院 班 级: 电自 1012 题 目: 电力系统潮流计算

指导教师： 职称： 副教授

2013年1月9日

1. 题目分析

1. 1 节点设置及分类

根据系统图可知此系统为两端供电网路，将母线1，2设为节点1，2，将变电所1、2、3、4的高压侧分别设为节点3、4、5、6，低压侧为7、8、9、10。并且，将节点1设为平衡节点，将节点2设为PV节点，其余节点设为PQ节点。 参数求取

2SBUB?484?,YB?UB?220KV，设定基准值SB?100MVA，所以ZB?，2SBUB根据题目原始资料，计算发电厂、变压器及线路的各项参数。

（1）运用下列公式计算变压器参数：

采用变压器参数为折算至高压侧的数值，其变比K?1，其中：

2PkUNU%U RT?2X?100S1000SN

2KNTNZT?RT?XT ZT??计算变压

电力系统稳态分析

摘 要

电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种重要的分析计算，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运行状态：各母线的电压，各元件中流过的功率，系统的功率损耗。所以，电力系统潮流计算是进行电力系统故障计算，继电保护整定，安全分析的必要工具。

本文介绍了基于MATLAB软件的牛顿-拉夫逊法和P-Q分解法潮流计算的程序，该程序用于计算中小型电力网络的潮流。在本文中，采用的是一个5节点的算例进行分析，并对仿真结果进行比较，算例的结果验证了程序的正确性和迭代法的有效性。

关键词：电力系统潮流计算；MATLAB；牛顿-拉夫逊法；P-Q分解法；

电力系统稳态分析（论文）

目 次

第I页 共 I 页

1 绪论 ................................................................. 1 1.1背景及意义 ........................................................ 1 1.2 相关理论 .......................................................... 1

毕业设计

目 录

引言 ............................................................................................. 错误！未定义书签。 1 绪论 ........................................................................................................................... 1 1.1 电力系统叙述 ................................................................................................. 1 1.2潮流计算简介 .................................................................................................. 1 1.3 潮流计算的意义及其发展 ......................................

昆 明 学 院

2014 届毕业论文（设计）

论文（设计）题目基于MATLAB的电力系统潮流计算

子课题题目

姓 名 白春涛 学 号 201004170201 所属院系 自动控制与机械工程 专业年级 电气工程及其自动化2010级 指导教师 王荔芳

2014 年 5 月

摘 要

电力系统潮流计算是最基本、最常用的计算。根据系统给定的运行条件、网络及元件参数，通过电力系统潮流计算可以确定各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率发布以及功率损耗等。电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。因此潮流计算在电力系统的规划设计、生产运行、调度管理及科学研究中都有着广泛的应用。

由于电力系统是一个具有高度非线性的复杂系统，在潮流计算时涉及到大量的矢量计算和矩阵运算，手工计算已经无法满足需要，因而需要一个具有高效处理矩阵运算的语言。本次设计的主要目的就是利用MAT