学号1350803233《工厂供电》课程设计（2013级本科）系（部）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：杨兴海指导教师：田娜职称：助教完成日期：2016 年 1 月 5 日目录摘要： (1)第一章电力系统潮流计算概述 (2)1.1 潮流计算简介 (2)1.2 潮流计算的意义及其发展 (2)第二章电气参数的确定 (3)2.1变压器、线路参数确定 (3)2.2 电力线路、变压器模型的建立 (4)第三章 PQ分解方法潮流计算分析 (5)3.1 PQ分解法的极坐标表示及简化算法 (5)3.1.1潮流计算的定义 (5)3.1.2潮流计算的约束条件 (6)3.1.3节点电压用极坐标表示时的牛顿-拉夫逊潮流计算 (6)3.1.4对牛顿—拉夫逊法潮流计算的数学模型进行简化修正 (8)3.2 PQ分解法潮流计算的简化算法 (10)3.3 PQ 分解法潮流计算的基本步骤 (13)第四章程序编写及结果分析 (13)4.1程序编程 (13)4.2执行结果 (20)第五章课程设计心得 (22)参考文献 (22)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（幅值和相角），各支路流过的功率，整个系统的功率损耗。

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计算，生产运行，调度管理及科学计算中都有着广泛的应用。

潮流计算在数学上是多元非线性方程组的求解问题，PQ分解法是数学上解非线性方程组的有效方法，有较好的收敛性。

运用电子计算机计算一般要完成以下几个步骤：建立数学模型，确定解算方法，制订计算流程，编制计算程序。

关键字：PQ分解法计算机潮流计算 MATLAB第一章电力系统潮流计算1.1 潮流计算简介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，电力系统潮流计算也是计算系统动态稳定和静态稳定的基础。

所以潮流计算是研究电力系统的一种很重要和基础的计算。

电力系统潮流计算也分为离线计算和在线计算两种，前者主要用于系统规划设计和安排系统的运行方式，后者则用于正在运行系统的经常监视及实时控制。

利用电子数字计算机进行电力系统潮流计算从50年代中期就已经开始。

在这20年内，潮流计算曾采用了各种不同的方法，这些方法的发展主要围绕着对潮流计算的一些基本要求进行的。

对潮流计算的要求可以归纳为下面几点：（1）计算方法的可靠性或收敛性；（2）对计算机内存量的要求；（3）计算速度；（4）计算的方便性和灵活性。

电力系统潮流计算问题在数学上是一组多元非线性方程式求解问题，其解法都离不开迭代。

因此，对潮流计算方法，首先要求它能可靠地收敛，并给出正确答案。

由于电力系统结构及参数的一些特点，并且随着电力系统不断扩大，潮流计算的方程式阶数也越来越高，对这样的方程式并不是任何数学方法都能保证给出正确答案的。

这种情况成为促使电力系统计算人员不断寻求新的更可靠方法的重要因素。

1.2 潮流计算的意义及其发展(1)在电网规划阶段,通过潮流计算,合理规划电源容量及接入点,合理规划网架,选择无功补偿方案,满足规划水平的大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。

(2)在编制年运行方式时,在预计负荷增长及新设备投运基础上,选择典型方式进行潮流计算,发现电网中薄弱环节,供调度员日常调度控制参考,并对规划、基建部门提出改进网架结构,加快基建进度的建议。

(3)正常检修及特殊运行方式下的潮流计算,用于日运行方式的编制,指导发电厂开机方式,有功、无功调整方案及负荷调整方案,满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。

(4)预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行方式调整方案。

总结为在电力系统运行方式和规划方案的研究中，都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。

同时，为了实时监控电力系统的运行状态，也需要进行大量而快速的潮流计算。

因此，潮流计算是电力系统中应用最广泛、最基本和最重要的一种电气运算。

在系统规划设计和安排系统的运行方式时，采用离线潮流计算；在电力系统运行状态的实时监控中则采用在线潮流计算。

近20多年来，潮流算法的研究仍然非常活跃，但是大多数研究都是围绕改进牛顿法和P-Q分解法进行的。

此外，随着人工智能理论的发展遗传算法、人工神经网络、模糊算法也逐渐被引入潮流计算。

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。

由于电力系统规模的不断扩大，对计算速度的要求不断提高，计算机的并行计算技术也将在潮流计算中得到广泛的应用，成为重要的研究领域。

第二章电气参数的确定2.1变压器、线路参数确定查设计手册：LGJQ4×400型导线:=0.020Ω/km,=0.276Ω/km,=4.02S/km; LGJ240型导线:=0.131Ω/km,=0.432Ω/km; LGJ185型导线:=0.170Ω/km,=0.440Ω/km。

变压器型号:T1,T2为SF-360000/220；T3部分参数为:额定容量240/120/120MVA,额定电压500/242/38.5kv。

T4部分参数为:额定容量120/120/60MVA, ,额定电压242/121/10.5kv,等值电路中所有参数都归算到高压侧。

线路L1,L2的电导,L4,L5的导纳都可略去。

表2-1短路电压（未经归算1.采用有名值：2.采用标幺值：取基准功率为1000MVA，基准电压为500kv2.2.2电力变压器及线路参数的计算结果电力线路参数见表2-1，电力变压器参数见表2-2表2-1电力线路参数表2-2电力变压器参数2.2 电力线路、变压器模型的建立线路采用Π型等值电路，变压器采用Γ型等值电路，有名值和标幺值等值电路分别见：图2-1、图2-2。

图2-1 有名值等值网络图2-2标幺值等值网络第三章PQ分解方法潮流计算分析3.1 PQ分解法的极坐标表示及简化算法3.1.1潮流计算的定义潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。

通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。

待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。

PQ分解法的极坐标表示是派生于以极坐标表示的牛顿—拉夫逊法。

3.1.2潮流计算的约束条件为了保证电力系统的正常运行潮流问题中某些变量应满足一定的约束条件，常用的约束条件有：(1)所有节点电压必须满足(i=1,2，…，n)从保证电能质量和供电安全的要求看，电力系统的所有电气设备都必须运行在额定电压附近。

PV节点的电压幅值必须按上述条件给定。

因此，这一约束主要是对PQ节点而言。

(2)所有电源节点的有功功率和无功功率必须满足PQ节点的有功功率和无功功率以及PV节点的有功功率，在给定时就必须满足上述条件。

因此，对平衡节点的P和Q以及PV节点的Q应按上述条件进行检验。

(1)某些节点之间电压的相位差应满足为了保证系统运行的稳定性，要求某些输电线路两端的电压相位差不超过一定的数值。

因此，潮流计算可以归纳为求解一组非线性方程组，并使其解答满足一定的约束条件。

如果不满足，则应修改某些变量的给定值，甚至修改系统的运行方式，重新进行计算。

3.1.3节点电压用极坐标表示时的牛顿-拉夫逊潮流计算采用极坐标时，节点电压表示为）（i i i i i jsin cos V i V V δδδ+=∠= 节点功率方程（11-25）将写成⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫=+=∑∑==n1j ij ij ij ij j i i ij ij ij ij n1j j i i cos B -sin G V V Q sin B cos G V V P δδδδ 公式 1 式中，j i ij δδδ-=，是i ，j 两节点电压的相差角。

方程式（公式1）把节点功率表示为节点电压的幅值和相角的函数。

在有n 节点的系统中，假定第1~m 号节点PQ 节点，第m+1~n-1号节点的PV 节点，第n 号节点为平衡节点。

n V 和n δ是给定的，PV 节点的电压幅值Vm+1~Vn-1也是给定的。

因此，只剩下n-1个节点的电压相角1-n 21δδδ，，， 和m 个节点的电压幅值1V ,2V ,…,m V 是未知量。

实际上，对于每一个PQ 节点或每一个PV 节点都可以列写一个有功功率不平衡量方程式i P ∆=is P -i P =is P -iV 0)sin cos (GV ij ij ij ijn1j j =+∑=δδB （i=1,2，…，n -1）公式 2而对于每一个PQ 节点还可以再列写一个无功功率不平衡量方程式i Q ∆=is Q -i Q =is Q -iV 0)cos sin (ij ij ij ij1j =-∑=δδB GV nj （i=1,2，…，m ）公式 3式2和式3一共包含了n-1+m 个方程式，正好同未知量的数目相等，而比直角坐标形式的方程式少了n-1-m 个。

对于方程式2和式3可以写出修正方程式如下：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡∆∆⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆-V L KN HQ P V D 12δ公式 4式中⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∆∆∆=∆-P P P n P 121 ； ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡∆∆∆=∆1-n Q Q Q Q M ； ⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∆∆∆=∆-δδδδ121n ⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∆∆∆=∆-V V V n V 121 ； ⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=V V V V m D O 212 公式 5H 是(n-1)×(n-1)阶方阵，其元素为jiij P H δ∂∆∂=；N 是(n-1)×m 阶矩阵，其元素为jij ij V P V N ∂∆∂=；K 是m ×(n -1)阶矩阵，其元素为j i ijQ K δ∂∆∂=；L 是m × m 阶方阵，其元素为jijij V Q V L ∂∆∂=。

3.1.4对牛顿—拉夫逊法潮流计算的数学模型进行简化修正在交流高压电网中，输电线路的电抗要比电阻大得多，系统中母线有功功率的变化主要受电压相位的影响，无功功率的变化则主要受母线电压幅值变化的影响。

在修正方程式的系数矩阵中，偏导数V P ∂∆∂和δ∂∆∂Q 的数值相对于偏导数δ∂∆∂P 和V Q∂∆∂是相当小的。