辽宁工程技术大学电力系统分析综合训练一设计题目 5节点电力网络潮流计算指导教师院（系、部）电气与控制工程学院专业班级智能电网信息工程学号 1305080116姓名日期 2016/05/04智能电网系综合训练标准评分模板说明：1. 线路1为双回线路，双回线路参数完全相同，其余线路为单回线路；2. 变压器T2为两台并联，并联运行的变压器参数相同，其他变压器为单台运行。

目录1本次综合训练目的： (1)2 Power World软件简介： (1)3单线图： (3)4手工计算导纳矩阵，并与软件计算结果比较： (5)5单步运行牛-拉法潮流计算，给出前3步计算结果： (6)6 在保证每条线路和变压器不过载的情况下，确定节点3上发电机的允许出力范围： (9)7 在节点2上添加200Mvar并联电容器组，观察节点2电压变化和线路损耗： (10)8静态安全分析：对“单个线路”和“单个变压器”进行N-1校验分析。

(11)9结论： (12)1本次综合训练目的：通过对多节点电网的潮流计算，巩固和运用前面所学到的潮流计算基础理论知识，掌握电力系统潮流计算机计算的一般原则和方法，掌握潮流计算软件的使用方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。

2 Power World 软件简介：Power World Simulator 是一款电力系统仿真软件。

核心是：全面、强大的潮流计算程序，可有效计算100000个节点的电力网络。

工具栏上的两种模式：编辑模式（建立、修改实例和单线图）。

运行模式（对实例进行各种仿真计算）。

在编辑模式的绘图功能区中可以建立单线图，并设置修改单线图中各元件的参数。

Power World 的功能有基本的潮流计算、短路计算、静态安全分析、灵敏度分析、分布因子计算、分时段仿真、最优潮流、计及安全约束的最优潮流，暂态稳定计算。

潮流计算方法简介：电力系统潮流计算时研究电力系统稳定运行情况的一种基本电气计算。

他的任务是根据给定的运行条件和网络结构确定整个系统的运行状态，如母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。

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。

牛顿——拉夫逊潮流算法简介： 采用直角坐标ijij ij i i i jB G Y jf e U +=+=•将上述表达式代入∑=•*=-nj j ij i i i U Y U jQ P 1的右端，展开并分出实部和虚部，便得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧++-=+--=∑∑∑∑====n j nj j ij j ij i j ij j ij i n j nj j ij J ij i j ij j ij i i e B f G f f B e G e P e B f G e f B e G f Q 11i 11)()()()(PQ 节点的有功功率和无功功率都是给定的，第i 个节点的有功功率设为is P 和is Q 假定系统中的第1，2，...，m 节点为PQ 节点，对其中每一个节点可列方程⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=+---=-=∆=++--=-=∆∑∑∑∑====n j nj j ij j ij i j ij j ij i is i is i n j nj j ij J ij i j ij j ij i is i is i e B f G f f B e G e P P P P e B f G e f B e G f Q Q Q Q 11110)()(0)()(PU 节点的有功功率和节点电压幅值是给定的。

假定系统中的第m+1,m+2,...，n-1 号节点为PU 节点，则对其中每一个节点可以列写方程⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-++==+-=-=∆=+---=-=∆∑∑==)1,....,2,1(0)(0)()(22222211n m m i f e U U U U e B f G f f B e G e P P P P i i is i is i n j n j j ij j ij i j ij j ij i is i is i 第n 号节点为平衡节点，其电压n n n jf e U +=•是给定的，故不参加迭代。

快速分解法（PQ 分解法）简介:基本思想是根据电力系统实际运行的特点：通常网络上的电抗远大于电阻值，则系统母线电压幅值的微小变化U ∆对母线有功功率的改变P ∆影响较小。

同样，母线电压相角的少许改变θ∆也不会引起母线无功功率的明显变化Q ∆,因此，节点功率方程在极坐标形式下表示时，他的修正方程可简化为⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆U U L H Q P /00θ 这就把2（n-1）阶的线性方程组变成了两个（n-1）阶的线性方程组,将P Q 分开来进行迭代计算因而大大减少了计算工作量3单线图：潮流计算结果（分别采用牛-拉法和PQ分解法）：节点电压的幅值和相位如表：算法类别迭代次数节点名称电压幅值电压相位（度）牛拉法31 15.000 0.00 5 340.410 -4.14 4 344.247 -3.622 318.575 -16.353 15.000 -2.30PQ分解法41 15.000 0.00 5 340.411 -4.14 4 344.247 -3.622 318.576 -16.353 15.000 -2.30线路有功、无功潮流如表：算法类别迭代次数首端节点名称末端节点名称有功损耗无功损耗牛拉法31 5 1.99 26.47 5 4 0.07 -42.51 5 2 8.08 9.38 4 2 4.54 -108.55 4 2 4.54 -108.55 4 3 0.40 5.30 4 3 0.40 5.30PQ分解法41 5 1.99 26.47 5 4 0.07 -42.51 5 2 8.07 9.37 4 2 4.54 -108.56 4 2 4.54 -108.56 4 3 0.40 5.30 4 3 0.40 5.30发电机输出功率如表：算法类别迭代次数发电机节点名称有功功率无功功率牛拉法3 1 360.00 52.383 540.00 54.43PQ分解法4 1 360.01 52.383 540.00 54.424手工计算导纳矩阵，并与软件计算结果比较：手工计算结果如下表：节点编号节点1 节点2 节点3 节点4 节点51 3.73-j49.72 -3.73+j49.720 0 02 -3.73+j49.72 9.54-j109.15-4.038+j39.59-1.786+j19.843 0 -4.038+j39.59 20.74-j258.31-1.786+j19.84-14.916+j198.94 0 -1.786+j19.84 -1.786+j19.843.572-j39.685 0 0 -14.916+j198.9 0 14.916-j198.9软件计算结果如下表：节点编号节点1 节点2 节点3 节点4 节点51 3.73-j49.72 -3.73+j49.720 0 02 -3.73+j49.72 9.09-j108.58-3.57+j39.68 -1.79+j19.843 0 -3.57+j39.68 20.27-j256.46-1.79+j19.84-14.92+j198.94 0 -1.79+j19.84-1.79+j19.84 3.57-j37.52 05 0 0 -14.92+j198.9 0 14.92-j198.95单步运行牛-拉法潮流计算，给出前3步计算结果：牛拉法潮流计算结果如下表：节点电压的幅值和相位表：迭代次数节点名称电压幅值电压相位（度）1 1 1 15.000 0.002 5 346.507 -3.703 4 347.316 -3.054 2 344.691 -14.285 3 15.007 -1.8021 1 15.000 0.002 5 340.445 -4.163 4 344.269 -3.634 2 318.769 -16.445 3 15.000 -2.3031 1 15.000 0.002 5 340.410 -4.143 4 344.247 -3.624 2 318.575 -16.355 3 15.000 -2.30线路有功、无功潮流表：11 5 1.57 20.88 5 4 0.05 -43.96 5 2 6.10 -20.53 4 2 3.44 -134.76 4 2 3.44 -134.76 4 3 0.39 5.20 4 3 0.39 5.2021 5 2.00 26.71 5 4 0.07 -42.51 5 2 8.15 10.18 4 2 4.58 -108.12 4 2 4.58 -108.12 4 3 0.40 5.40 4 3 0.40 5.4031 5 1.99 26.47 5 4 0.07 -42.51 5 2 8.08 9.38 4 2 4.54 -108.55 4 2 4.54 -108.55 4 3 0.40 5.30 4 3 0.40 5.30变压器输出功率表：迭代次数节点名称有功功率无功功率1 1 321.16 -35.483 540.00 -111.912 1 361.75 51.873 540.00 52.693 1 360.00 52.38 雅可比矩阵表：迭代次数节点名称相角节点2相角节点3相角节点4相角节点5节点电压2节点电压3节点电压4节点电压515 109.57 -40.08 -19.90 9.17 -4.03 1.904 -40.16 260.02 -19.92 -199.9 -3.15 20.51 2.13 -19.402 -19.24 -19.22 38.46 -5.39 -5.61 -3.943 -200.6 200.60 -10.56 19.22 5 -9.12 4.06 -1.89 109.01 -39.81 -19.924 3.16 -20.45 -2.12 19.41 -39.98 258.08 -19.94 -199.82 5.42 5.65 -11.06 -19.16 -19.09 36.473 1.0025 105.73 -39.04 -18.02 8.96 -3.89 2.444 -39.10 255.36 -18.20 -198.1 -3.20 20.22 2.65 -19.492 -17.33 -17.47 34.80 -5.51 -5.67 -5.413 -198.8 -198.8 -10.29 19.56 5 -8.85 3.88 -2.26 107.15 -39.12 -19.504 3.15 -20.19 -2.45 19.49 -39.63 255.93 -19.70 -198.12 5.44 5.66 -11.10 -17.56 -17.51 31.673 1.0035 105.71 -39.03 -18.01 8.96 -3.88 2.424 -39.10 255.34 -18.19 -198.1 -3.21 20.23 2.62 -19.442 -17.32 -17.47 34.79 -5.49 -5.64 -5.373 -198.8 198.74 -10.34 19.525 -8.85 3.87 -2.23 107.13 -39.12 -19.514 3.16 -20.18 -2.42 19.44 -39.62 255.90 19.70 -198.052 5.41 5.63 -11.04 -17.56 -17.51 31.613 1.006 在保证每条线路和变压器不过载的情况下，确定节点3上发电机的允许出力范围：由图可知:发电机2的发出功率下限为300.0 MW发电机2的发出功率上限为1490.0 MW7 在节点2上添加200Mvar并联电容器组，观察节点2电压变化和线路损耗：电容器组节点2电压有功损耗MW 无功损耗Wvar无相位-3.54幅值347.290 20.00 -213.1817.67 -276.98有相位-3.58幅值345.574结果：改变电容器组的容量，当容量为72.7 M·var节点2电压达到0.95336 8静态安全分析：对“单个线路”和“单个变压器”进行N-1校验分析。