電力系統(tǒng)分析課程設計--9節(jié)點電力網(wǎng)絡潮流計算

1、<p>　　電力系統(tǒng)分析 課程設計 </p><p>　　設 計 題 目 9節(jié)點電力網(wǎng)絡潮流計算 </p><p>　　指 導 教 師 李洪珠 宋立業(yè) 葛群 </p><p&

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

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

4、簡介1</p><p>　　1 .1 PSASP軟件簡介1</p><p>　　1.1.1 圖模一體化支持平臺簡介1</p><p>　　1.1.2 平臺的主要功能和特點1</p><p>　　1.1.3 平臺組成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 單線圖及元件數(shù)據(jù)6</p><p><b>　　2.1 單線圖6</b></p><p>　　2.2 元件數(shù)據(jù)6</p><p>　　第三章 潮流計算結(jié)果

6、10</p><p>　　3.1 潮流計算結(jié)果10</p><p><b>　　結(jié)論14</b></p><p><b>　　參考文獻15</b></p><p>　　電力系統(tǒng)分析課程設計任務書</p><p>　　9節(jié)點系統(tǒng)單線圖如下：</p><

7、p><b>　　基本數(shù)據(jù)如下：</b></p><p><b>　　表1 母線數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　表2 交流線數(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)電機數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　負荷數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　表5 區(qū)域數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　設計要求：</b></p><p>　　利用PSASP電力系統(tǒng)分析綜合程序建立單線圖程

9、序，完成潮流分析計算，給出設計結(jié)果。</p><p><b>　　設計說明書內(nèi)容：</b></p><p><b>　　任務書</b></p><p>　　PSASP軟件簡介及牛頓拉夫遜潮流計算簡介</p><p>　　給出單線圖及元件數(shù)據(jù)（從程序中導出）</p><p>&

10、lt;b>　　給出潮流計算結(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軟件簡介及牛頓拉夫遜潮流計算簡介</p><p>　　1 .1 PSASP軟件簡介</p>

11、<p>　　1.1.1 圖模一體化支持平臺簡介 </p><p>　　“電力系統(tǒng)分析綜合程序”(Power System Analysis Software Package, PSASP)是一套歷史長久、功能強大、使用方便的電力系統(tǒng)分析程序，是高度集成和開放具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的大型軟件包。 </p><p>　　基于電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、固定模型庫以及用戶自定義模型庫的支持，PS

12、ASP 可進行電力系統(tǒng)(輸電、供電和配電系統(tǒng))的各種計算分析，目前包括十多個計算模塊，PSASP的計算功能還在不斷發(fā)展、完善和擴充。 </p><p>　　為了便于用戶使用以及程序功能擴充，在PSASP7.0中設計和開發(fā)了圖模一體化支持平臺，應用該平臺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（單線圖、地理位置接線圖、廠站主接線圖等）；該平臺服務于 PSASP 的各種計算，在此之上可以進行各種分析

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

14、進行各種分析計算。人機交互界面全部漢化，界面友好，操作方便。 </p><p>　　(2) 真正實現(xiàn)了圖模一體化?？蛇吚L圖邊建數(shù)據(jù)，也可在數(shù)據(jù)已知情況下進行圖形自動快速繪制；圖形、數(shù)據(jù)自動對應，所見即所得。 </p><p>　　(3) 應用該平臺可以繪制各種電網(wǎng)圖形，包括單線圖、地理位置接線圖、廠站主</p><p><b>　　接線圖等。 <

15、/b></p><p>　　? 所有圖形獨立于各種分析計算，并為各計算模塊所共享； </p><p>　　? 可在圖形上進行各種計算操作，并在圖上顯示各種計算結(jié)果； </p><p>　　? 同一系統(tǒng)可對應多套單線圖，多層子圖嵌套； </p><p>　　? 單線圖上可細化到廠站主接線結(jié)構(gòu)； </p><p&

16、gt;　　? 可定義各種模板，通過模板自動生成廠站主接線圖及其數(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，實現(xiàn)了各類元件圖元樣式的靈活定義和擴展。 </p><p>　　(4) 具備安全的數(shù)據(jù)架構(gòu)，進行了層次化的數(shù)據(jù)保護，保證了電網(wǎng)數(shù)據(jù)和圖形的安全性和一致性。 </p><p>　　(5) 該平臺是開放的，基于該平臺的應用軟件（計算

17、模塊）的接入為“即插即用式”，便于對PSASP 進行功能擴充。便于PSASP 程序模塊定制剪裁及功能擴充，適應PSASP 不斷發(fā)展的需要。 </p><p>　　(6) 通過與實際廠站中物理元件的對應，實現(xiàn) PSASP 與在線數(shù)據(jù)接口。平臺可接入SCADA/EMS 等實際量測信息，實現(xiàn)PSASP 在線分析計算。 </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) 使用標準Qt 圖形庫支持，保證了程序的多平臺兼容性，可運行于Windows/ Linux/UNIX操作系統(tǒng)下。 </p><p>　　(9) 除PSASP 之外，該平臺還可作為在線動態(tài)安全評估（DSA ）、調(diào)度員培訓模擬（DTS ）等系統(tǒng)的運行支持平臺。 </p><p>　　(10) 向AutoC

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

20、p>　　? 地理位置接線圖 </p><p>　　? 廠站主接線圖 </p><p>　　? 計算作業(yè)數(shù)據(jù)庫 </p><p><b>　　? 實時數(shù)據(jù)庫 </b></p><p>　　? 用戶自定義建模 </p><p>　　圖模一體化平臺組成及關(guān)系如下圖所示。</p>

21、;<p>　　圖1.1 PSASP7.0圖模平臺組成及關(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)潮流計算是電力系統(tǒng)分析中的一種最基本的計算，是對復雜電力系統(tǒng)正常和故障條件下穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的計算。潮流計算的目標是求取電力系統(tǒng)在給定運行狀態(tài)的計算。即節(jié)點電壓和功

22、率分布，用以檢查系統(tǒng)各元件是否過負荷。各點電壓是否滿足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率損耗等。對現(xiàn)有電力系統(tǒng)的運行和擴建，對新的電力系統(tǒng)進行規(guī)劃設計以及對電力系統(tǒng)進行靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定分析都是以潮流計算為基礎(chǔ)。潮流計算結(jié)果可用如電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)研究，安全估計或最優(yōu)潮流等對潮流計算的模型和方法有直接影響。實際電力系統(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(簡稱牛頓法)在數(shù)學上是求解

23、非線性代數(shù)方程式的有效方法。其要點是把非線性方程式的求解過程變成反復地對相應的線性方程式進行求解的過程。即通常所稱的逐次線性化過程。</p><p>　　對于非線性代數(shù)方程組：</p><p>　　即 (1-1)</p><p>　　在待求量x的某一個初始估計值附近，將上式展開成泰勒級數(shù)并略去二階及以上的高階項，得到如下的經(jīng)線性化的方程

24、組：</p><p><b>　　(1-2)</b></p><p>　　上式稱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值。接著就從出發(fā)，重復上述計算過程。因此從一定的初值出發(fā)，應用牛頓

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)對于變量x的一階偏導數(shù)矩陣，即雅可比矩陣J；k為迭代次數(shù)。</p><p>　　有上式可見，牛頓法的核心便是反復形式并求解修正方程式。牛頓法當初始

26、估計值和方程的精確解足夠接近時，收斂速度非?？欤哂衅椒绞諗刻匦?。</p><p>　　牛頓潮流算法突出的優(yōu)點是收斂速度快，若選擇到一個較好的初值，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非常精確的解。而且其迭代次數(shù)與所計算網(wǎng)絡的規(guī)模基本無關(guān)。牛頓法也具有良好的收斂可靠性，對于對以節(jié)點導納矩陣為基礎(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間均較高斯法多。<

27、/p><p>　　牛頓法的可靠收斂取決于有一個良好的啟動初值。如果初值選擇不當，算法有可能根本不收斂或收斂到一個無法運行的節(jié)點上。對于正常運行的系統(tǒng)，各節(jié)點電壓一般均在額定值附近，偏移不會太大，并且各節(jié)點間的相位角差也不大，所以對各節(jié)點可以采用統(tǒng)一的電壓初值(也稱為平直電壓)，如假定：</p><p>　　或 (1-6)</p><p>　　這樣一

28、般能得到滿意的結(jié)果。但若系統(tǒng)因無功緊張或其它原因?qū)е码妷嘿|(zhì)量很差或有重載線路而節(jié)點間角差很大時，仍用上述初始電壓就有可能出現(xiàn)問題。解決這個問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 單線圖及元件數(shù)據(jù)</p><p><b>　　2.1 單線圖</b></p><p><b>　　所繪單線圖如圖</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 潮流計算結(jié)果</p><p>　　3.1 潮流計算結(jié)果 </p><p>　　潮流計算結(jié)果如下各表： </p><p><b>　　結(jié)論</b></p><

31、;p>　　本次課程設計完成了九節(jié)點電力系統(tǒng)的潮流計算。通過繪制單線圖，輸入元器件數(shù)據(jù)定義方案和作業(yè)，最后進行潮流計算，得出了九節(jié)點的潮流分布結(jié)果。具體的數(shù)據(jù)結(jié)果可參見潮流計算結(jié)果統(tǒng)計表格。</p><p><b>　　參考文獻</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>　　[