電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)--9節(jié)點(diǎn)電力網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算

1、<p>　　電力系統(tǒng)分析 課程設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè) 計(jì) 題 目 9節(jié)點(diǎn)電力網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 李洪珠 宋立業(yè) 葛群 </p><p&

2、gt;　　院（系、部） 電氣與控制工程學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 電氣10-5班 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>

3、　　姓 名 </p><p>　　日 期 2013/6/19 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 PSASP軟件簡(jiǎn)介及牛頓拉夫遜潮流計(jì)算

4、簡(jiǎn)介1</p><p>　　1 .1 PSASP軟件簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.1.1 圖模一體化支持平臺(tái)簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.1.2 平臺(tái)的主要功能和特點(diǎn)1</p><p>　　1.1.3 平臺(tái)組成2</p><p>　　1.2 牛頓－拉夫遜法概述3</p><p>

5、;　　1.2.1 牛頓-拉夫遜法基本原理3</p><p>　　1.2.2 牛頓—拉夫遜法的程序框圖5</p><p>　　第二章 單線(xiàn)圖及元件數(shù)據(jù)6</p><p><b>　　2.1 單線(xiàn)圖6</b></p><p>　　2.2 元件數(shù)據(jù)6</p><p>　　第三章 潮流計(jì)算結(jié)果

6、10</p><p>　　3.1 潮流計(jì)算結(jié)果10</p><p><b>　　結(jié)論14</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)15</b></p><p>　　電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p>　　9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)單線(xiàn)圖如下：</p><

7、p><b>　　基本數(shù)據(jù)如下：</b></p><p><b>　　表1 母線(xiàn)數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　表2 交流線(xiàn)數(shù)據(jù) </b></p><p>　　表3 兩繞組變壓器數(shù)據(jù)</p><p>　　兩繞組變壓器數(shù)據(jù)（續(xù)表）</p><p&

8、gt;<b>　　表4 發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　負(fù)荷數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　表5 區(qū)域數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　利用PSASP電力系統(tǒng)分析綜合程序建立單線(xiàn)圖程

9、序，完成潮流分析計(jì)算，給出設(shè)計(jì)結(jié)果。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容：</b></p><p><b>　　任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　PSASP軟件簡(jiǎn)介及牛頓拉夫遜潮流計(jì)算簡(jiǎn)介</p><p>　　給出單線(xiàn)圖及元件數(shù)據(jù)（從程序中導(dǎo)出）</p><p>&

10、lt;b>　　給出潮流計(jì)算結(jié)果</b></p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p><b>　　電氣10-5班數(shù)據(jù)</b></p><p>　　第一章 PSASP軟件簡(jiǎn)介及牛頓拉夫遜潮流計(jì)算簡(jiǎn)介</p><p>　　1 .1 PSASP軟件簡(jiǎn)介</p>

11、<p>　　1.1.1 圖模一體化支持平臺(tái)簡(jiǎn)介 </p><p>　　“電力系統(tǒng)分析綜合程序”(Power System Analysis Software Package, PSASP)是一套歷史長(zhǎng)久、功能強(qiáng)大、使用方便的電力系統(tǒng)分析程序，是高度集成和開(kāi)放具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型軟件包。 </p><p>　　基于電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、固定模型庫(kù)以及用戶(hù)自定義模型庫(kù)的支持，PS

12、ASP 可進(jìn)行電力系統(tǒng)(輸電、供電和配電系統(tǒng))的各種計(jì)算分析，目前包括十多個(gè)計(jì)算模塊，PSASP的計(jì)算功能還在不斷發(fā)展、完善和擴(kuò)充。 </p><p>　　為了便于用戶(hù)使用以及程序功能擴(kuò)充，在PSASP7.0中設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了圖模一體化支持平臺(tái)，應(yīng)用該平臺(tái)可以方便地建立電網(wǎng)分析的各種數(shù)據(jù)，繪制所需要的各種電網(wǎng)圖形（單線(xiàn)圖、地理位置接線(xiàn)圖、廠(chǎng)站主接線(xiàn)圖等）；該平臺(tái)服務(wù)于 PSASP 的各種計(jì)算，在此之上可以進(jìn)行各種分析

13、計(jì)算，并輸出各種計(jì)算結(jié)果。 </p><p>　　1.1.2 平臺(tái)的主要功能和特點(diǎn) </p><p>　　PSASP 圖模一體化支持平臺(tái)的主要功能和特點(diǎn)可概括為： </p><p>　　(1) 圖模支持平臺(tái)具備MDI 多文檔操作界面，是一個(gè)單線(xiàn)圖圖形繪制、元件數(shù)據(jù)錄入編輯、各種計(jì)算功能、結(jié)果顯示、報(bào)表和曲線(xiàn)輸出的集成環(huán)境。用戶(hù)可以方便地建立電網(wǎng)數(shù)據(jù)、繪制電網(wǎng)圖形、

14、進(jìn)行各種分析計(jì)算。人機(jī)交互界面全部漢化，界面友好，操作方便。 </p><p>　　(2) 真正實(shí)現(xiàn)了圖模一體化?？蛇吚L圖邊建數(shù)據(jù)，也可在數(shù)據(jù)已知情況下進(jìn)行圖形自動(dòng)快速繪制；圖形、數(shù)據(jù)自動(dòng)對(duì)應(yīng)，所見(jiàn)即所得。 </p><p>　　(3) 應(yīng)用該平臺(tái)可以繪制各種電網(wǎng)圖形，包括單線(xiàn)圖、地理位置接線(xiàn)圖、廠(chǎng)站主</p><p><b>　　接線(xiàn)圖等。 <

15、/b></p><p>　　? 所有圖形獨(dú)立于各種分析計(jì)算，并為各計(jì)算模塊所共享； </p><p>　　? 可在圖形上進(jìn)行各種計(jì)算操作，并在圖上顯示各種計(jì)算結(jié)果； </p><p>　　? 同一系統(tǒng)可對(duì)應(yīng)多套單線(xiàn)圖，多層子圖嵌套； </p><p>　　? 單線(xiàn)圖上可細(xì)化到廠(chǎng)站主接線(xiàn)結(jié)構(gòu)； </p><p&

16、gt;　　? 可定義各種模板，通過(guò)模板自動(dòng)生成廠(chǎng)站主接線(xiàn)圖及其數(shù)據(jù)； </p><p>　　? 各種電網(wǎng)圖形基于統(tǒng)一的圖形組態(tài)定義，實(shí)現(xiàn)了各類(lèi)元件圖元樣式的靈活定義和擴(kuò)展。 </p><p>　　(4) 具備安全的數(shù)據(jù)架構(gòu)，進(jìn)行了層次化的數(shù)據(jù)保護(hù)，保證了電網(wǎng)數(shù)據(jù)和圖形的安全性和一致性。 </p><p>　　(5) 該平臺(tái)是開(kāi)放的，基于該平臺(tái)的應(yīng)用軟件（計(jì)算

17、模塊）的接入為“即插即用式”，便于對(duì)PSASP 進(jìn)行功能擴(kuò)充。便于PSASP 程序模塊定制剪裁及功能擴(kuò)充，適應(yīng)PSASP 不斷發(fā)展的需要。 </p><p>　　(6) 通過(guò)與實(shí)際廠(chǎng)站中物理元件的對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn) PSASP 與在線(xiàn)數(shù)據(jù)接口。平臺(tái)可接入SCADA/EMS 等實(shí)際量測(cè)信息，實(shí)現(xiàn)PSASP 在線(xiàn)分析計(jì)算。 </p><p>　　(7) 兼容PSASP 各種版本的數(shù)據(jù)；提供與BPA

18、 、IEEE 格式的數(shù)據(jù)接口。 </p><p>　　(8) 使用標(biāo)準(zhǔn)Qt 圖形庫(kù)支持，保證了程序的多平臺(tái)兼容性，可運(yùn)行于Windows/ Linux/UNIX操作系統(tǒng)下。 </p><p>　　(9) 除PSASP 之外，該平臺(tái)還可作為在線(xiàn)動(dòng)態(tài)安全評(píng)估（DSA ）、調(diào)度員培訓(xùn)模擬（DTS ）等系統(tǒng)的運(yùn)行支持平臺(tái)。 </p><p>　　(10) 向AutoC

19、AD, MatLab, Excel 等通用軟件開(kāi)放。 </p><p>　　1.1.3 平臺(tái)組成 </p><p>　　PSASP7.0圖模一體化平臺(tái)包括： </p><p><b>　　? 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù) </b></p><p><b>　　? 單線(xiàn)圖 </b></p><

20、p>　　? 地理位置接線(xiàn)圖 </p><p>　　? 廠(chǎng)站主接線(xiàn)圖 </p><p>　　? 計(jì)算作業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù) </p><p><b>　　? 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) </b></p><p>　　? 用戶(hù)自定義建模 </p><p>　　圖模一體化平臺(tái)組成及關(guān)系如下圖所示。</p>

21、;<p>　　圖1.1 PSASP7.0圖模平臺(tái)組成及關(guān)系圖</p><p>　　1.2 牛頓－拉夫遜法概述</p><p>　　1.2.1 牛頓-拉夫遜法基本原理</p><p>　　電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析中的一種最基本的計(jì)算，是對(duì)復(fù)雜電力系統(tǒng)正常和故障條件下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算。潮流計(jì)算的目標(biāo)是求取電力系統(tǒng)在給定運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算。即節(jié)點(diǎn)電壓和功

22、率分布，用以檢查系統(tǒng)各元件是否過(guò)負(fù)荷。各點(diǎn)電壓是否滿(mǎn)足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率損耗等。對(duì)現(xiàn)有電力系統(tǒng)的運(yùn)行和擴(kuò)建，對(duì)新的電力系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)以及對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定分析都是以潮流計(jì)算為基礎(chǔ)。潮流計(jì)算結(jié)果可用如電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)研究，安全估計(jì)或最優(yōu)潮流等對(duì)潮流計(jì)算的模型和方法有直接影響。實(shí)際電力系統(tǒng)的潮流技術(shù)那主要采用牛頓-拉夫遜法。</p><p>　　牛頓--拉夫遜法(簡(jiǎn)稱(chēng)牛頓法)在數(shù)學(xué)上是求解

23、非線(xiàn)性代數(shù)方程式的有效方法。其要點(diǎn)是把非線(xiàn)性方程式的求解過(guò)程變成反復(fù)地對(duì)相應(yīng)的線(xiàn)性方程式進(jìn)行求解的過(guò)程。即通常所稱(chēng)的逐次線(xiàn)性化過(guò)程。</p><p>　　對(duì)于非線(xiàn)性代數(shù)方程組：</p><p>　　即 (1-1)</p><p>　　在待求量x的某一個(gè)初始估計(jì)值附近，將上式展開(kāi)成泰勒級(jí)數(shù)并略去二階及以上的高階項(xiàng)，得到如下的經(jīng)線(xiàn)性化的方程

24、組：</p><p><b>　　(1-2)</b></p><p>　　上式稱(chēng)之為牛頓法的修正方程式。由此可以求得第一次迭代的修正量</p><p><b>　　(1-3)</b></p><p>　　將和相加，得到變量的第一次改進(jìn)值。接著就從出發(fā)，重復(fù)上述計(jì)算過(guò)程。因此從一定的初值出發(fā)，應(yīng)用牛頓

25、法求解的迭代格式為：</p><p><b>　　(1-4)</b></p><p><b>　　(1-5)</b></p><p>　　上兩式中：是函數(shù)對(duì)于變量x的一階偏導(dǎo)數(shù)矩陣，即雅可比矩陣J；k為迭代次數(shù)。</p><p>　　有上式可見(jiàn)，牛頓法的核心便是反復(fù)形式并求解修正方程式。牛頓法當(dāng)初始

26、估計(jì)值和方程的精確解足夠接近時(shí)，收斂速度非?？?，具有平方收斂特性。</p><p>　　牛頓潮流算法突出的優(yōu)點(diǎn)是收斂速度快，若選擇到一個(gè)較好的初值，算法將具有平方收斂特性，一般迭代4~5次便可以收斂到一個(gè)非常精確的解。而且其迭代次數(shù)與所計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的規(guī)?；緹o(wú)關(guān)。牛頓法也具有良好的收斂可靠性，對(duì)于對(duì)以節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的高斯法呈病態(tài)的系統(tǒng)，牛頓法也能可靠收斂。牛頓法所需的內(nèi)存量及每次迭代所需時(shí)間均較高斯法多。<

27、/p><p>　　牛頓法的可靠收斂取決于有一個(gè)良好的啟動(dòng)初值。如果初值選擇不當(dāng)，算法有可能根本不收斂或收斂到一個(gè)無(wú)法運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)上。對(duì)于正常運(yùn)行的系統(tǒng)，各節(jié)點(diǎn)電壓一般均在額定值附近，偏移不會(huì)太大，并且各節(jié)點(diǎn)間的相位角差也不大，所以對(duì)各節(jié)點(diǎn)可以采用統(tǒng)一的電壓初值(也稱(chēng)為平直電壓)，如假定：</p><p>　　或 (1-6)</p><p>　　這樣一

28、般能得到滿(mǎn)意的結(jié)果。但若系統(tǒng)因無(wú)功緊張或其它原因?qū)е码妷嘿|(zhì)量很差或有重載線(xiàn)路而節(jié)點(diǎn)間角差很大時(shí)，仍用上述初始電壓就有可能出現(xiàn)問(wèn)題。解決這個(gè)問(wèn)題的辦法可以用高斯法迭代1~2次，以此迭代結(jié)果作為牛頓法的初值。也可以先用直流法潮流求解一次以求得一個(gè)較好的角度初值，然后轉(zhuǎn)入牛頓法迭代。</p><p>　　1.2.2 牛頓—拉夫遜法的程序框圖</p><p>　　圖1.2牛頓—拉夫遜法的程序框圖&

29、lt;/p><p>　　第二章 單線(xiàn)圖及元件數(shù)據(jù)</p><p><b>　　2.1 單線(xiàn)圖</b></p><p><b>　　所繪單線(xiàn)圖如圖</b></p><p><b>　　2.2 元件數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　各元件數(shù)據(jù)表

30、如下：</b></p><p><b>　?。ɡm(xù)表）</b></p><p>　　第三章 潮流計(jì)算結(jié)果</p><p>　　3.1 潮流計(jì)算結(jié)果 </p><p>　　潮流計(jì)算結(jié)果如下各表： </p><p><b>　　結(jié)論</b></p><

31、;p>　　本次課程設(shè)計(jì)完成了九節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算。通過(guò)繪制單線(xiàn)圖，輸入元器件數(shù)據(jù)定義方案和作業(yè)，最后進(jìn)行潮流計(jì)算，得出了九節(jié)點(diǎn)的潮流分布結(jié)果。具體的數(shù)據(jù)結(jié)果可參見(jiàn)潮流計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表格。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]李光琦.《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》.水利電力出版社，2002</p><p>　　[