内容发布更新时间 : 2024/5/30 13:04:09星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

题目：

课程设计指导书

基于MATLAB的电力系统潮流计算 学 院 电气工程学院

专 业 电力工程与管理 班

级 指导人数

指导老师：

一、课题的内容和要求：

电力系统潮流计算是根据给定的系统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，即各母线的电压，各元件中流过的功率，系统的功率损耗等等。设计要求用MATLAB编程实现任意给定电力系统的离线潮流计算。通过建立潮流计算的数学模型，用Newton法求解潮流方程。通过本次设计，理解和掌握现代电力系统潮流计算的内容和方法，从而具备分析和计算系统动态稳定和静态稳定的基础。

设计要求：

1． 用Matlab语言编一个潮流计算程序并调试通过。所编制的潮流程序应满足如

下几点要求：

计算方法可靠，收敛性好；占用较少的计算机内存；计算速度高。 2． 分别算出IEEE4节点系统及IEEE30节点系统算例的结果。 3． 课程设计报告要求： ? 说明潮流计算的原理。

? 附上程序框图及每一框图的详细功能说明。 ? 附上算例的潮流计算结果。 ? 附上计算程序。

二、设计的方法与步骤

1．潮流计算的极坐标节点功率方程。

对于一个具有n个节点的电力系统，根据电路理论，我们可以列出节点电流方程为：

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~?Y?ijVj?I?ij?1n?i?1,2,?,n? （1）

?为节点j电压,I?为节这里Yij?Gij?jBij,代表节点导纳矩阵第i行第j列的元素,Vij点i的注入电流。

??Pi?jQi 代入（1）式并整理为： 将Ii??Vi~~????YViijVj?Pi?jQij?1ni?1,2,?,n （2）

~j?ij??Vej?i, Y??Ye?Viijij令：?i代入（2）式并左、右取共轭得：

??i,j?1,2,?,nViej?i?YijVjej?1n?j(?j??ij)?Vi?YijVjej?1nj(?i??j??ij)?Pi?jQi （3）

分开虚、实部，注意到：ejx?cosx?jsinx,可得极坐标形式的节点功率方程

?Pi, ?Qi如下：

n???Pi?Pi?Vi?YijVjcos?ij?0j?1? i?1,2,?,n （4） ?n??Q?Q?VYVsin??0iii?ijjij?j?1?其中：?ij??i??j??ij。

这里值得指出的是，Pi和Qi是节点注入功率，一般情况下它等于：

?Pi?PGi?PLi i=1,2…,n (5) ?Q?Q?QGiLi?i式中：PGi，PLi和 QGi ，QLi分别代表发电机及负荷的有功功率和无功功率。

当节点注入功率Pi ，Qi给定时，节点功率方程（4）共有2n个方程，理论上恰

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好可以求解出2n个变量，即Vi 和δi (i=1,2,…,n)。但考虑到电力系统运行的特点，潮流计算并不直接求解上述2n个方程，而是将节点分成三种类型，定出各自的已知量和待求量，再统一进行求解。这三种节点类型分别为：

1）平衡节点：

在潮流计算中只设一个平衡节点s，即它的电压幅值为给定值，相位为零度，

即该节点的电压方向作为参考方向。平衡节点的待求量是节点注入Ps和Qs，实际上，整个系统的功率平衡是由这一节点完成的。

2）. PQ节点：

潮流计算中有大量的这一类节点，即它的节点功率给定，待求量为Vi，δi。只要可以给定功率的发电厂或负荷节点，均可处理为PQ节点。

3）. PV节点：

在实际电力系统中PV节点对应于有一定无功功率储备的发电厂电压母线和有无功补偿设备的变电站母线。这类节点的给定量为有功Pi和电压幅值Vi ，待求量为电压相角δi 和节点无功Qi 。

2． 用Newton法解潮流方程

假定将节点功率方程（4）表示为：

f(x) = 0 (6)

则：f(x)??f1(x),f2(x),?,f2n(x)??0

T f(x):R2n?R2n

其Newton修正方程为：

?f(x)T?x??f(x) （7）

xk?1?xk??x,(k?0, 1, 2, ??) （8）

?f(x)T称Jacobian矩阵，它的元素可由下式计算：

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??Pi?H??ij????ViYijVjsin?ijj?n???Pi?Hii??Vi?YijVjsin?ij???j?1ij?i?

??Pi?N??ij?VVj??ViVjYijcos?ijj??n?2?N???PiV??????Vi?YijVjcos?ij?ViYiicos?ii??ii?Vii?j?1????Jij???Jii? ???Lij???L?ii????Qi?ViYijVjcos?ij??jn??Qi???Vi?YijVjcos?ij??ij?1j?i???QiVj??ViVjYijsin?ij?Vj

?n???Qi2??Vi???VYVsin??VYsin?i?ijjijiiiii???Vi?j?1?将修正方程写成矩阵形式为：

?H11?J?11?H21?J21 ???????Hn1??Jn1N11L11N21L21??Nn1Ln1H12J12H22J22??Hn2Jn2N12L12N22L22??Nn2Ln2????????????????H1nJ1nH2nJ2n??HnnJnnN1n????1???P1?L1n???V1/V1???Q1??????N2n????2???P2??????L2n???V2/V2???Q2? （9） ???????????????????????Nnn????n???Pn??????Lnn???Vn/Vn???Qn?应该注意到：（9）式中平衡节点以及PV节点的无功不平衡量（即?Q分量）所对应的行和列全为零（主对角元素除外），但为了方便编写程序，我们仍利用（9）式的形式，此时应作如下变动：

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