课程设计论文基于MATLAB的电力系统潮流计算学院:电气工程学院专业:电气工程及其自动化班级:电自班学号:姓名:目录摘要 (3)一、问题重述 (3)1.1题目原始资料 (3). 1.1.1、系统图 (3)1.1.2、发电厂资料 (4)1.1.3、变电所资料 (4)1.1.4、输电线路资料 (4)1.2 课程设计基本内容 (4)1.3课程设计要求 (5)二、问题分析 (5)2.1系统的等值电路 (5)2.2 参数求取 (6)2.3 计算方法 (7)2.4 牛顿—拉夫逊法 (7)三、问题求解 (10)3.1 等值电路的计算 (10)3.2 潮流计算及结果分析 (10)3.2.1、初始条件下的潮流计算及分析 (10)3.2.2、负荷按一定比例变化时的潮流计算及分析 (13)3.2.3、轮流断开支路双回线中的一条时的潮流计算及分析 (21)心得体会 (34)参考文献 (35)附录 (35)摘要本文运用MATLAB 软件进行潮流计算，对给定题目进行分析计算，再应用DDRTS 软件，构建系统图进行仿真，最终得到合理的系统潮流。

在电力系统的正常运行中，随着用电负荷的变化和系统运行方式的改变，网络中的损耗也将发生变化，系统运行中个节点出现电压的偏移是不可避免的。

为了保证电力系统的稳定运行，要进行潮流调节。

电力系统潮流计算是电力系统分析计算中最基本的内容，也是电力系统运行及设计中必不可少的工具。

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电压的幅值及相角、各元件中流过的功率、整个系统的功率损耗等。

对不同的负荷变化，分析潮流分布，并进行潮流的调节控制。

关键词 潮流计算 牛顿-拉夫逊法 MATLAB DDRTS 仿真一、问题重述1.1题目原始资料.1.1.1、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母线1.1.2、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50MW 和20MW ；发电厂二总装机容量为（ 200MW ）。

1.1.3、变电所资料（一）变电所1、2、3、4低压母线的电压等级分别为：35KV 、10KV 、35KV 10KV （二）变电所的负荷分别为：60MW 40MW 40MW 60MW （三）每个变电所的功率因数均为cos φ=0.85；（四）变电所1和变电所3分别配有两台容量为75MVA 的变压器，短路损耗414KW ，短路电压（%）=16.7；变电所2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（%）=10.5； 1.1.4、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Ω17.0，单位长度的电抗为Ω0.402，单位长度的电纳为S -610*2.78。

1.2 课程设计基本内容1. 对给定的网络查找潮流计算所需的各元件等值参数，画出等值电路图。

2. 输入各支路数据，各节点数据利用给定的程序进行在变电所在某一负荷情况下的潮流计算，并对计算结果进行分析。

3. 跟随变电所负荷按一定比例发生变化，进行潮流计算分析。

1) 4个变电所的负荷同时以2%的比例增大； 2) 4个变电所的负荷同时以2%的比例下降3) 1和4号变电所的负荷同时以2%的比例下降，而2和3号变电所的负荷同时以2%的比例上升；4. 在不同的负荷情况下，分析潮流计算的结果，如果各母线电压不满足要求，进行电压的调整。

（变电所低压母线电压10KV 要求调整范围在9.5-10.5之间；电压35KV 要求调整范围在35-36之间）5. 轮流断开支路双回线中的一条，分析潮流的分布。

（几条支路断几次）6.利用DDRTS软件，进行绘制系统图进行上述各种情况潮流的分析，并进行结果的比较。

7.最终形成课程设计成品说明书。

1.3课程设计要求1、在读懂程序的基础上画出潮流计算基本流程图2、通过输入数据，进行潮流计算输出结果3、对不同的负荷变化，分析潮流分布，写出分析说明。

4、对不同的负荷变化，进行潮流的调节控制，并说明调节控制的方法，并列表表示调节控制的参数变化。

5、打印利用DDRTS进行潮流分析绘制的系统图，以及潮流分布图。

二、问题分析2.1系统的等值电路根据以上原始的等值电路，将母线1，2设为节点1，2，将变电所1、2、3、4的高低压侧分别设为节点3、4、5、6、7、8、9、10。

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。

2.2 参数求取设定基准值MVA S B 100=，KV U B 220=，所以4842==BB B U S Z Ω根据题目原始资料，计算发电厂、变压器及线路的参数。

（1）运用下列公式计算变压器参数：（2）计算线路参数L jx r jX R Z )(+=+= （3）变电所负荷分别为：变电所1 L S =60+j37.18466 变电所2 L S =40+j24.78977 变电所3 L S =40+j24.78977 变电所4 L S =60+j37.18466（4）计算变压器分接头变比变压器有5个抽头，电压调节范围为N U ±2*2.5%， N U 对应的分接头开始时设变压器高压侧接主接头,降压变压器5个分接头时的非标准变比*k 以备调压时选用5.382315.38%)51(2201=+⨯=k 1123111%)51(2201=+⨯=k5.385.2255.38%)5.21(2202=+⨯=k 115.22511%)5.21(2202=+⨯=k5.382205.3812203=⨯=k 112201112203=⨯=k5.385.2145.38%)5.21(2204=-⨯=k 115.21411%)5.21(2204=-⨯=k5.382095.38%)51(2205=-⨯=k 1120911%)51(2205=-⨯=k2.3 计算方法利用牛顿拉夫逊法进行求解，用MATLAB 软件编程，可以求解系统潮流分布根据题目的不同要求对参数进行调整，通过调节变压器变比和发电厂的电压，求解出合理的潮流分布，最后用DDRTS 进行潮流分析，将两者进行比较。

2.4 牛顿—拉夫逊法1、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：0)(=X f到此方程时，由适当的近似值)0(X出发，根据：,......)2,1()()()()()()1(='-=+n X f X f XX n n n n 反复进行计算，当)(n X 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n 次迭代得到的解语真值之差，即)(n X 的误差为ε时，则：0)()(=+εn X f把)()(ε+n Xf 在)(n X附近对ε用泰勒级数展开0......)(!2)()()()(2)()()(=+''+'+=+n n n n X f X f X f Xf εεε上式省略去2ε以后部分0)()()()(≈'+n n X f X f ε)(n X 的误差可以近似由上式计算出来。

)()()()(n n X f X f '-≈ε 比较两式，可以看出牛顿—拉夫逊法的休整量和)(n X的误差的一次项相等。

用同样的方法考虑，给出n 个变量的n 个方程：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===0),,,(0),,,(0),,,(21212211n n nn X X X f X X X f X X X f 对其近似解1X '得修正量1X '∆可以通过解下边的方程来确定：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡∆∆∆⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂-=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡'''''''''n n n n nn n n n n n X X X x f x f x f x f x f x f x f x f xf X X X f X X X f X X X f2121222121211121212211),,,(),,,(),,,( 式中等号右边的矩阵nnx f ∂∂都是对于n X X X ''',,,21的值。

这一矩阵称为雅可比（JACOBI ）矩阵。

按上述得到的修正向量n X X X '∆'∆'∆,,,21后，得到如下关系 n n nX X X ∆+'='' 这比n X X X ''',,,21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{}ε<---++++++1112121111,,,max n nn nn n n n X X X X X Xε为预先规定的小正数，1+n n X 是第n 次迭代n X 的近似值。

2、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：①给这各节点电压初始值)0()0(,f e ；②将以上电压初始值代入公式，求修正方程的常数项向量)0(2)0()0()(,,V Q P ∆∆∆；③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。

④解修正方程式)0()0(,f e ∆∆；⑤修正各节点电压)0()0()1(e e e ∆+=，)0()0()1(f f f ∆+=； ⑥将)1(e ，)1(f 在带入方程式，求出)1(2)1()1()(,,V Q P ∆∆∆；⑦检验是否收敛，即{}ε<∆∆)()(,max k ik i Q P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3.1 等值电路的计算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，并编写好了程序得出节点电压标幺值，使其满足所要求的调整范围。

我们首先对给定的程序输入部分作了简要的分析，程序开始需要我们确定输入节点数、支路数、平衡母线号、支路参数矩阵、节点参数矩阵。

（1）为了保证整个系统潮流计算的完整性，我们把凡具有母线及发电机处均选作节点，这样，可以确定有10个节点，节点号及分类见等值电路图。