潮流计算.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流潮流计算.精品文档.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。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，各元件流过的功率，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。首先，画出系统的等效电路图，在计算出各元件参数的基础上，应用牛顿拉夫逊Newton-Raphson法以及MATLAB软件进行计算对给定系统图进行了四种不同负荷下的潮流计算，经过调节均得到符合电压限制及功率限制的潮流分布。其次，牛顿拉夫逊Newton-Raphson法具有较好的收敛性，上述计算过程经过四到五次迭代后均能收敛。根据运算结果，分析各支路损耗和系统总损耗。最后，应用DDRTS软件，构建系统图，对给定负荷重新进行分析，潮流计算后的结果也能满足相应的参数要求。关键词：牛顿-拉夫逊法 MATLAB DDRTS 潮流计算目 录1摘要22题目原始资料 23题目分析54.题目求解61）根据题意要求画出等值电路62）读程序画出拉夫逊法的流程图73）变电所负荷为题目所给数据进行求解84)编写程序并运行105）具体调压调损耗过程101.改变变压器变比调压102.改变发电机机端电压调压123.负荷按照一定比例变化的潮流计算分析154.轮流断开支路双回线中的一条的潮流计算195.仿真并比较266.设计心得 287.参考文献29一、 题目原始资料：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。电厂一电厂二2、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 ）。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：50MW 50MW 40MW 70MW（三）每个变电所的功率因数均为cos=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；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，单位长度的电抗为，单位长度的电纳为。二、 课程设计内容及要求(一) 课设内容：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。(二) 课设要求：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。三、 题目分析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的高低压侧分别设为节点3、4、5、6、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。2.参数求取根据题目原始资料，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：采用变压器参数为折算至高压侧的数值，其变比K<1，其中，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2*2.5%， 对应的分接头开始时设变压器高压侧接主接头。（2）计算线路参数（3）变电所负荷分别为： 变电所1 =50+j30.98722 变电所2 =50+j30.98722 变电所3 =40+j24.78977 变电所4 =70+j43.38210将参数整理如下表： 首端号 末端号 阻抗有名值 电纳有名值138.5+j20.1j0.000556154.25+j10.05j0.000278177.65+j18.09j0.000500298.5+j20.1j0.000556340.05455+j1.65020560.0037345+j0.100830780.05455+j1.65020796.8+j16.080.00044489100.0037345+j0.100830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。四、 题目求解（一）根据题意要求画出等值电路（二）读程序画出牛顿拉夫逊法的流程图启动输入原始数据形成节点导纳矩阵分解各节点初始电压的实部和虚部迭代次数K=0求PQ节点的,，求PV节点的，置节点号i=0雅克比矩阵是否形成，i>n求得雅克比矩阵各元素增大节点号i=i+1把雅克比矩阵单位化求解修正方程，得，求解最大修正量，是否收敛回带各电压新值，K=K+1计算输出电压大小及相角，节电功率及支路损耗停止否是否是(三) 变电所负荷为题目所给数据进行求解B1矩阵：1、支路首端号；2、末端号； 3、支路阻抗； 4、线路对地电纳 (或变压器导纳)；5、支路的变比； 6、支路首端处于K侧为1，1侧为0；7、线路/变压器标识（0/1）变压器参数当支路首端处于K侧标识为1时归算至末端侧，0归算至首端侧B2矩阵：1、该节点发电机功率； 2、该节点负荷功率；3、PQ节点电压初始值，或平衡节点及PV节点电压的给定值4、节点所接无功补偿并联电容（感）的电纳5、节点分类标号：1为平衡节点（应为1号节点）；2为PQ节点；3为PV节点；B1= 1 3 8.5+j20.1 j0.000556 1 01 5 4.25+j10.05 j0.000278 1 01 7 7.65+j18.09 j0.0005004 1 02 9 8.5+j20.1 j0.000556 1 0 3 4 0.05455+j1.65024 0 220/38.5 15 6 0.0037345+j0.10083 0 220/11 17 8 0.05455+j1.65024 0 220/38.5 17 9 6.8+j16.08 j0.0004448 1 09 10 0.0037345+j0.10083 0 220/11 1B2= 0 0 231 0 1200 0 231 0 30 0 220 0 20 50+j30.98722 35 0 20 0 220 0 20 50+j30.98722 10 0 20 0 220 0 20 40+j24.78977 35 0 20 0 220 0 20 70+j43.38210 10 0 2由于各节点电压不应超过各自的允许范围，由题目要求知，变压器低压侧电压有名值变化范围如下表：节点46108 电压下限（KV）359.59.535电压上限(KV)3610.510.536同时保证发电厂发出的有功功率要大于变电所有功功率，并且两者差值越小表明线路有功功率损耗越小，越满足实际要求。(四) 编写程序并运行由于程序较复杂，故将其放入附录中，具体程序和结果见附录一由附录一的结果可以观察到各个节点电压有名值分别为: 节点12345电压230230226.249638.124227.8858节点678910电压11.087226.68738.5159225.560510.8321由此观察到节点4、6、8、10的电压都较正常范围偏高，因此调节变压器分接头和发电厂电压，此系统进行多次调整，最终得到合理结果。（五）具体调压调损耗过程1.改变变压器变比调压由于调节的次数很多，过程较为复杂，只选取其中有代表性的两组数据如下所述。调节方法：调节方法电厂1电压电厂2电压分接头1分接头2分接头3分接头4未调整23023038.5/22011/22038.5/22011/220第一次23023038.5/225.511/225.538.5/225.511/225.5第二次23023038.5/23111/23138.5/23111/231调节结果： 节点电压12345678910未调整230230226.2538.124227.8911.087226.6938.516225.5610.832第一次230230226.2337.112227.8810.800226.6737.513225.5410.543第二次230230226.2136.145227.8710.526 226.6536.555225.5110.266功率损耗未调整第一次第二次(1,3)支路0.48834-27.7819i0.490064-27.7753i0.491865-27.7685i(1,5)支路0.263394-13.9488i0.264126-13.9466i0.264885-13.9444i(1,7)支路1.76971-21.9077i1.77418-21.8951i1.77882-21.8821i(2,9)支路6.529-13.411i6.52693-13.413i6.52482-13.415i(3,4)支路0.12987+3.9287i0.13705+4.146i 0.14448+4.3707i(5,6)支路0.10514+2.8384i0.1108+2.9912i0.11664+3.1488i(7,8)支路0.081433+2.4635i0.085847+2.597i0.090404+2.7349i(7,9)支路2.58404-16.6331i2.58541-16.6258i2.58684-16.6181i(9,10)支路0.21589+5.82810.2279+6.1524i 0.24034+6.4883i总损耗12.1668-78.6239i12.2023-77.7692i12.2391-76.8854i由电压和功率损耗的有名值可以观察到，最后一次的电压和有功损耗与题目要求较接近，但仍超出要求的范围。第二次调变比的具体的潮流分布如下：各条支路的首端功率Si各条支路的末端功率SjS(1,3)= 50.6363+7.58949iS(3,1)= -50.1445-35.358iS(1,5)= 50.3815+20.1921iS(5,1)= -50.1166-34.1365i S(1,7)= -78.77876+64.83188i S(7,1)= 80.55759-86.71398iS(2,9)= 200-39.35203iS(9,2)= -193.4752+25.93705iS(3,4)= 50.1445+35.358i S(4,3)= -50-30.9872iS(5,6)= 50.1166+34.1365i S(6,5)= -50-30.9877iS(7,8)= 40.0904+27.5247iS(8,7)= -40-24.7898iS(7,9)= -120.648+59.18933i S(9,7)= 123.2348-75.80746i S(9,10)= 70.2403+49.8704iS(10,9)= -70-43.3821i各节点的功率S为(节点号从小到大排列)：Columns 1 through 5 0.2224 + 0.9261i 2.0000 - 0.3935i -0.0000 + 0.0000i -0.5000 - 0.3099i 0.0000 + 0.0000iColumns 6 through 10 -0.5000 - 0.3099i -0.0000 - 0.0000i -0.4000 - 0.2479i 0.0000 + 0.0000i -0.7000 - 0.4338i得到的图像如下：2.改变发电机机端电压调压由于调节变压器分接头达到极限仍未达到题目要求的范围，所以接下来调节发电机机端电压。理为 改变改变 此系统经过多次调节后达到要求，选取三个调节过程，对应的调节方法和结果见下表：调节方法：调节方法电厂1电压厂2电压分接头1分接头2分接头3分接头4未调整23023038.5/23111/23138.5/23111/231第一次22922938.5/23111/23138.5/23111/231第二次 22722738.5/23111/23138.5/23111/231第三次 22522538.5/23111/23138.5/23111/231调节结果：节点电压12345678910未调整230230226.2136.145227.810.526 226.636.555225.5110.266第一次229229225.1835.964226.910.477225.636.375224.4610.213第二次227227223.1135.603224.810.377223.536.013222.3510.108第三次225225221.0435.240222.810.277221.435.651220.2510.002功率损耗未调整第一次第二次第三次(1,3)支路0.491865-27.7685i0.497649-27.4976i0.509516-26.9583i0.521798-26.4226i(1,5)支路0.264885-13.9444i0.267686-13.8099i0.273416-13.5422i0.279324-13.2764i(1,7)支路1.77882-21.8821i1.8-21.5991i1.84334-21.0337i1.88803-20.4691i(2,9)支路6.52482-13.415i6.57847-13.0289i6.68799-12.2547i6.80057-11.4776i(3,4)支路0.14448+4.3707i0.14593+4.4148i0.14891+4.5049i0.15199+4.5981i(5,6)支路0.11664+3.1488i0.11775+3.1788i0.12003+3.2403i0.12238+3.3037i(7,8)支路0.090404+2.7349i0.091303+2.7621i0.093144+2.8178i0.095044+2.8753i(7,9)支路2.58684-16.6181i2.60918-16.355i2.65474-15.8293i2.7015-15.3042i(9,10)支路0.24034+6.4883i0.24283+6.5555i0.24794+6.6934i0.25322+6.836i总损耗12.2391-76.8854i12.3508-75.3792i12.579-72.3618i12.8139-69.3369i由电压和功率损耗的有名值可以观察到，最后一次的电压符合题目要求，可认为是合理的。具体的潮流分布如下表：各条支路的首端功率Si各条支路的末端功率Sj S(1,3)= 50.6738+9.16273iS(3,1)= -50.152-35.5853iS(1,5)= 50.4017+21.015iS(5,1)= -50.1224-34.2914i S(1,7)= -78.26164+67.14246iS(7,1)= 80.14967-87.61153iS(2,9)= 200-36.51027iS(9,2)= -193.1994+25.03265i S(3,4)= 50.152+35.5853i S(4,3)= -50-30.9872iS(5,6)= 50.1224+34.2914iS(6,5)= -50-30.9877iS(7,8)= 40.095+27.665iS(8,7)= -40-24.7898i S(7,9)= -120.2447+59.94649iS(9,7)= 122.9462-75.25073iS(9,10)= 70.2532+50.2181iS(10,9)= -70-43.3821i各节点的功率S为(节点号从小到大排列)：Columns 1 through 5 0.2281 + 0.9732i 2.0000 - 0.3651i -0.0000 - 0.0000i -0.5000 - 0.3099i 0.0000 + 0.0000iColumns 6 through 10 -0.5000 - 0.3099i 0.0000 + 0.0000i -0.4000 - 0.2479i -0.0000 + 0.0000i -0.7000 - 0.4338i得到的图像如下：与DDRTS比较：潮流计算方式节点4节点6节点8节点10DDRTS35.230710.27435.635610.0043MATLAB35.240110.276635.651310.00173.负荷按照一定比例变化的潮流计算的分析 4个变电所的负荷同时以2%比例增大；为了使电压符合题目要求，因此将K4变比由11/231调为11/225.5各节点的电压模值大小V为(节点号从小到大排列)：Columns 1 through 6225.0000 225.0000 220.9222 35.1842 222.7473 10.2668Columns 7 through 10221.3415 35.6094 220.1434 10.2557各节点的电压相角sida为(节点号从小到大排列)：Columns 1 through 60 9.9672 -0.9616 -4.6100 -0.4506 -3.0950Columns 7 through 102.2891 -0.5886 5.1016 1.4397各节点的功率S为(节点号从小到大排列)：1.0e+002 *Columns 1 through 30.2696 + 0.9911i 2.0000 - 0.3541i -0.0000 + 0.0000iColumns 4 through 6-0.5100 - 0.3161i 0.0000 + 0.0000i -0.5100 - 0.3161iColumns 7 through 9-0.0000 + 0.0000i -0.4080 - 0.2529i 0.0000 + 0.0000iColumn 10-0.7140 - 0.4425i节点1节点2节点3节点4节点5节点6节点7节点8节点9节点10各节点电压225.0000225.0000220.922235.1842222.747310.2668221.342535.6094220.143410.2557各节点相角09.9672-0.9616-4.6100-0.4506-3.09502.2891-0.58865.10161.4397各节点功率2.25002.2160 + 0.3894i2.2089 - 0.0371i0.3507 - 0.0283i2.2274 - 0.0175i0.1025 - 0.0055i2.2116 + 0.0884i0.3561 - 0.0037i2.1927 + 0.1958i0.1025 + 0.0026i与DDRTS比较：潮流计算方式节点4节点6节点8节点10DDRTS35.215610.271835.619410.2548MATLAB35.184210.266835.609410.2557 四个变电所的负荷同时以2%的比例下降；节点1节点2节点3节点4节点5节点6节点7节点8节点9节点10各节点电压2250000225.0000221.157235.2956222.855910.2863221.525135.6951220.368810.0186各节点相角010.1203 -0.9302 -4.4206-0.4347-2.96932.3717-0.38415.23561.5499各节点功率0.1866 + 0.9540i2.0000 - 0.3785i0.0000 + 0.0000i-0.4900 - 0.3037i0.0000 + 0.0000i-0.4900 - 0.3037i0.0000 - 0.0000i-0.3920 - 0.2429i0.0000 + 0.0000i-0.6860 - 0.4251i潮流计算方式节点4节点6节点8节点10DDRTS35.310710.288435.750810.0843MATLAB35.295610.286335.695110.0186 变电所1、4负荷同时以2%的比例下降，变电所2、3负荷同时以2%的比例上升： 节点1节点2节点3节点4节点5节点6节点7节点8节点9节点10各节点电压225.0000 225.0000221.157235.2956222.747310.2668221.422435.6234220.311610.0157各节点相角010.0861-0.9302-4.4206-4.4206-3.09502.3451-0.53045.20621.5185各节点功率0.2226 + 0.9755i2.0000 - 0.3723i0.0000 + 0.0000i-0.4900 - 0.3037i0.0000 + 0.0000i-0.5100 - 0.3161i0-0.4080 - 0.2529i-0.0000 + 0.0000i-0.6860 - 0.4251i潮流计算方式节点4节点6节点8节点10DDRTS35.310710.271835.678910.0815MATLAB35.295610.266835.623410.01574.轮流断开支路双回线中的一条的潮流计算 断开支路后，参数变化及其调节方法：为了使电压符合题目要求，因此将K1变比由38.5/231调为38.5/225.5支路矩阵B1第一行发生变化：B1= 1 3 17+j40.2 j0.000278 1 0各节点的电压模值大小V为(节点号从小到大排列)：Columns 1 through 6225.0000 225.0000 215.4963 35.1896 222.8017 10.2766Columns 7 through 10221.4275 35.6513 220.2453 10.0017各节点的电压相角sida为(节点号从小到大排列)：Columns 1 through 60 10.0441 -1.7973 -5.3763 -0.4427 -3.0321Columns 7 through 102.3309 -0.4859 5.1697 1.4003各节点的功率S为(节点号从小到大排列)：1.0e+002 *Columns 1 through 30.2352 + 1.1318i 2.0000 - 0.3651i 0 Columns 4 through 6-0.5000 - 0.3099i -0.0000 - 0.0000i -0.5000 - 0.3099iColumns 7 through 90.0000 + 0.0000i -0.4000 - 0.2479i -0.0000 + 0.0000iColumn 10-0.7000 - 0.4338i节点1节点2节点3节点4节点5节点6节点7节点8节点9节点10各节点电压225.0000225.0000215.496335.1896222.801710.2766221.427535.6513220.245310.0017各节点相角010.0441-1.7973-5.3763-0.4427-3.03212.3309-0.48595.16971.4003各节点功率0.2352 + 1.1318i2.0000 - 0.3651i0.0000 + 0.0000i-0.5000 - 0.3099i-0.0000 - 0.0000i-0.5000 - 0.3099i0.0000 + 0.0000i-0.4000 - 0.2479i-0.0000 + 0.0000i-0.7000 - 0.4338i与DDRTS比较：潮流计算方式节点4节点6节点8节点10DDRTS35.26110.286435.69210.0059MATLAB35.189610.276635.651310.0017断开支路后，参数变化及其调节方法：为了使电压符合题目要求，因此将K2变比由11/231调为11/225.5支路矩阵B第二行发生变化：B1= 1 5 8.5+j20.1 j0.000139 1 0节点1节点2节点3节点4节点5节点6节点7节点8节点9节点10各节点电压225.0000225.0000221.040035.2401220.226010.4144221.427535.6513220.245310.0017各节点相角010.0441-0.9459-4.5151-0.8618-3.38532.3309-0.48595.16971.4003各节点功率0.2314 + 1.0506i2.0000 - 0.3651i-0.0000 - 0.0000i-0.5000 - 0.3099i-0.0000 + 0.0000i-0.5000 - 0.3099i0.0000 + 0.0000i-0.4000 - 0.2479i-0.0000 + 0.0000i-0.7000 - 0.4338i潮流计算方式节点4节点6节点8节点10DDRTS35.296610.20435.69210.0059MATLAB35.240110.414435.651310.0017断开支路后，参数变化及其调节方法：为了使电压符合题目要求，因此将K4变比由11/231调为11/225.5支路矩阵B第三行发生变化：B1= 1 7 15.3+j36.18 j0.0002502 1 0节点1节点2节点3节点4节点5节点6节点7节点8节点9节点10各节点电压225.0000225.0000221.040035.2401222.801710.2766218.934035.2193218.870710.2007各节点相角012.0967-0.9459-4.5151-0.4427-3.03214.57141.68747.33973.7093各节点功率0.2411 + 0.9845i2.0000 - 0.2160i0.0000 - 0.0000i-0.5000 - 0.3099i-0.0000 - 0.0000i-0.5000 - 0.3099i0.0000 - 0.0000i-0.4000 - 0.2479i-0.0000 + 0.0000i-0.7000 - 0.4338i潮流计算方式节点4节点6节点8节点10DDRTS35.295810.207235.215310.1955MATLAB35.240110.276635.219310.2007（4）断开支路后，参数变化及其调节方法：为了使电压符合题目要求，因此将K4变比由11/231调为11/225.5支路矩阵B第八行发生变化：B1=7 9 13.6+j32.16 j0.0002224 1 0节点1节点2节点3节点4节点5节点6节点7节点8节点9节点10各节点电压225.0000225.0000221.040035.2401222.801610.2766220.972835.5726219.121210.2136各节点相角012.7172-0.9459-4.5151-0.4427-3.03212.3240-0.50487.