電力系統(tǒng)分析課程設計--復雜網(wǎng)絡n-r法潮流分析與計算的設計_第1頁
已閱讀1頁,還剩17頁未讀 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

1、<p><b>  摘 要</b></p><p>  關鍵詞: 電力系統(tǒng) 潮流計算 牛頓—拉夫遜算法</p><p>  在如今的社會,電力已經(jīng)成為人們必不可少的需求,而建立結構合理的大型電力系統(tǒng)不僅便于電能生產與消費的集中管理、統(tǒng)一調度和分配,減少總裝機容量,節(jié)省動力設施投資,且有利于地區(qū)能源資源的合理開發(fā)利用,更大限度地滿足地區(qū)國民經(jīng)濟日益

2、增長的用電需要。電力系統(tǒng)建設往往是國家及地區(qū)國民經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃的重要組成部分。</p><p>  電力系統(tǒng)的出現(xiàn),使高效、無污染、使用方便、易于調控的電能得到廣泛應用,推動了社會生產各個領域的變化,開創(chuàng)了電力時代,發(fā)生了第二次技術革命。電力系統(tǒng)的規(guī)模和技術水準已成為一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平的標志之一。</p><p>  電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析包括潮流計算(或潮流分析)和靜態(tài)安全分析。潮流計算針對電

3、力革統(tǒng)各正常運行方式,而靜態(tài)安全分析則要研究各種運行方式下個別系統(tǒng)元件退出運行后系統(tǒng)的狀況。其目的是校驗系統(tǒng)是否能安全運行,即是否有過負荷的元件或電壓過低的母線等。原則上講,靜態(tài)安全分析也可U用潮流計算來代替。但是一般靜態(tài)安全分析需要校驗的狀態(tài)數(shù)非常多,用嚴格的潮流計算來分析這些狀態(tài)往往計算量過大,因此不得不尋求一些特殊的算法以滿足要求。</p><p>  潮流計算在數(shù)學上是多元非線性方程組的求解問題,求解的方

4、法有很多種。牛頓—拉夫遜法是數(shù)學上解非線性方程式的有效方法,有較好的收斂性。將牛頓法用于潮流計算是以導納矩陣為基礎的,由于利用了導納矩陣的對稱性、稀疏性及節(jié)點編號順序優(yōu)化等技巧,使牛頓法在收斂性、占用內存、計算速度等方面都達到了一定的要求。</p><p><b>  .</b></p><p><b>  .</b></p>&l

5、t;p><b>  .</b></p><p><b>  .</b></p><p><b>  .</b></p><p><b>  .</b></p><p><b>  .</b></p><p&g

6、t;<b>  .</b></p><p><b>  .</b></p><p><b>  .</b></p><p><b>  .</b></p><p><b>  目錄</b></p><p>&l

7、t;b>  .</b></p><p><b>  摘 要5</b></p><p>  1.設計目的與要求6</p><p>  1.1 設計目的6</p><p><b>  1.2設計要求7</b></p><p>  1.3 設計題目7&

8、lt;/p><p><b>  2.題目解析8</b></p><p><b>  2.1設計思路8</b></p><p>  2.2基本公式和變量分類9</p><p>  2.3電力系統(tǒng)潮流計算計算結果11</p><p><b>  3.程序設計13&

9、lt;/b></p><p>  3.1 MATLAB編程說明及元件描述13</p><p>  3.2潮流計算流程圖14</p><p><b>  4.實驗結論18</b></p><p><b>  參考文獻18</b></p><p><b>

10、  .</b></p><p><b>  .</b></p><p><b>  1.設計目的與要求</b></p><p><b>  1.1 設計目的</b></p><p>  1. 掌握電力系統(tǒng)潮流計算的基本原理;</p><p>

11、  2. 潮流計算是電力系統(tǒng)分析中的一種最基本的計算,他的任務是對給定運行條件確定系統(tǒng)運行狀態(tài),如各母線上的電壓(幅值及相角)、網(wǎng)絡中的功率分布及功率損耗等。具體表現(xiàn)在以下方面: </p><p>  (1)在電網(wǎng)規(guī)劃階段,通過潮流計算,合理規(guī)劃電源容量及接入點,合理規(guī)劃網(wǎng)架,選擇無功補償 方案,滿足規(guī)劃水平的大、小方式下潮流交換控制、調峰、調相、調壓的要求。 </p><p>  (2)

12、在編制年運行方式時,在預計負荷增長及新設備投運基礎上,選擇典型方式進行潮流計算,發(fā) 現(xiàn)電網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié),供調度員日常調度控制參考,并對規(guī)劃、基建部門提出改進網(wǎng)架結構,加快基建進度的建議。 </p><p>  (3)正常檢修及特殊運行方式下的潮流計算,用于日運行方式的編制,指導發(fā)電廠開機方式,有 功、無功調整方案及負荷調整方案,滿足線路、變壓器熱穩(wěn)定要求及電壓質量要求。 </p><p> 

13、 (4)預想事故、設備退出運行對靜態(tài)安全的影響分析及作出預想的運行方式調整方案。 </p><p>  3. 掌握并能熟練運用一門計算機語言(MATLAB語言或FORTRAN或C語言或C++語言);</p><p>  4. 采用計算機語言對潮流計算進行計算機編程計算。 </p><p><b>  1.2設計要求</b></p>

14、<p>  1)根據(jù)給定的運行條件,確定圖中電力系統(tǒng)潮流計算時各節(jié)點的類型、待求量;</p><p>  2)求節(jié)點導納矩陣;</p><p>  3) 賦予各節(jié)點電壓變量初值后,求解不平衡量;</p><p>  4)形成雅克比矩陣;</p><p>  5)給出潮流方程或功率方程的表達式;</p><p&g

15、t;  6)當用牛頓—拉夫遜法計算潮流時,給出修正方程和迭代收斂條件;</p><p><b>  7)上機編程調試;</b></p><p>  8)計算分析給定系統(tǒng)潮流分析并與手工計算結果作比較分析。</p><p><b>  1.3 設計題目</b></p><p><b>  2

16、.題目解析</b></p><p><b>  2.1設計思路</b></p><p>  首先寫出節(jié)點導納矩陣,并分析各節(jié)點的類型,找出待求量。然后,確定潮流方程。最后進行潮流計算,而最后一步,可利用牛頓—拉夫遜法潮流分析。</p><p>  其次此電力系統(tǒng)是一個5節(jié)點,4支路的電力網(wǎng)絡。其中包含3個PQ節(jié)點,一個PV節(jié)點,和一

17、個平衡節(jié)點。由于牛頓拉夫遜法所需解的方程組最少,最后確定采用牛頓拉夫遜法。</p><p>  2.2基本公式和變量分類</p><p> ?。?).節(jié)點電壓U和節(jié)點導納矩陣Y。</p><p> ?。?).變量分類。在潮流問題中,任何復雜的電力網(wǎng)和電力系統(tǒng)都可以歸結為以下元件(參數(shù))組成。</p><p>  1).發(fā)電機(注入電流或功率)

18、。</p><p>  2).負載(負的注入電流或功率)。</p><p>  3).輸電線支路(電抗、電阻)。</p><p>  4).變壓器支路(電阻、電抗、變化)。</p><p>  5).變壓器對地支路(導納和感納,本例中忽略)。</p><p>  6).母線上的對地支路(阻抗或導納,本例中忽略)。<

19、;/p><p>  7).線路上的對地支路(一般為線路電容導納)。</p><p> ?。?).節(jié)點功率方程。有節(jié)點電壓方程展開節(jié)點功率方程,此為電力系統(tǒng)的潮流方程的一般形式:</p><p><b> ?。?-1)</b></p><p>  令,將此式帶入(1-1),將實部、虛部分開,得到直角坐標形式的節(jié)點功率方程:&l

20、t;/p><p><b> ?。?-2)</b></p><p>  潮流方程具有的特點是:①他能表征電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行特性;②其為一組非線性方程,只能用迭代方法求其數(shù)值解;③方程中的電壓U和導納Y即可表示為直角坐標,又可表示為極坐標。因而潮流方程有多種表達方式——極坐標形式、直角坐標形式和混合坐標形式。</p><p>  潮流計算的約束條件,即電

21、壓、相角和功率的約束條件。同時,為電壓和支路導納 。</p><p>  但(1-2)是節(jié)點電壓的線性方程組,,分別為注入有功功率和無功功率。所以只要找出節(jié)點電壓,這兩個物理量,就能算出功率誤差,。</p><p>  對于PV節(jié)點,電壓已知,則:</p><p><b> ?。?-3)</b></p><p>  所以

22、對于n個節(jié)點的網(wǎng)絡,其中(m-1)個PQ節(jié)點,一個不平衡點,其不平衡方程數(shù)目:</p><p>  ,i=1,2,…,n,則有(n-1)個方程。</p><p>  ,i=1,2,…,n,則有(m-1)個方程。</p><p>  ,i=m+1,m+2,…,n,則有(n-m)個方程。</p><p>  (4)修正方程:形成雅可比矩陣。N-R

23、法的思想是;本例;對F(x)求偏導的式(1-2)、式(1-3),即式(1-2)、式(1-3)中的、、是多維變量的函數(shù),對多維變量求偏導(、、、、、、、…),并以矩陣的形式表達稱為雅可比矩陣。</p><p>  當j=i時,對角元素為</p><p><b> ?。?-4)</b></p><p>  當時,矩陣非對角元素為:</p>

24、;<p><b> ?。?-5)</b></p><p>  由上式不難看出,雅可比矩陣有以下特點。</p><p>  雅可比矩陣中的諸元素都是節(jié)點電壓的函數(shù),因此在迭代過程中,它們將隨著節(jié)點電壓的變化而不斷的變化。</p><p>  雅可比矩陣具有結構對稱性,數(shù)據(jù)不對稱。如非對角,,。</p><p>

25、;  由式(1-7)可以看出,當導納矩陣中非對角元素為零時,。雅可比矩陣中相應的元素也為零,即矩陣是非常稀疏的。因此,修正方程的求解同樣可以應用稀疏矩陣的求解技巧。正是由于這一點才使N-R法獲得廣泛的應用。</p><p>  2.3電力系統(tǒng)潮流計算計算結果</p><p>  2.3.1 節(jié)點導納矩陣</p><p><b>  求得節(jié)點導納矩陣Y<

26、;/b></p><p><b>  =</b></p><p>  各節(jié)點的導納值如下:</p><p>  ; ;</p><p>  ; ;</p><p>  ;

27、 ;</p><p>  ; ;</p><p> ??; ;</p><p>  ; ;</p><p>  ; ;</p><

28、p>  ; ;</p><p>  ; ;</p><p>  ; ;</p><p><b>  ;</b></p><p><b>  ;<

29、;/b></p><p><b>  ;</b></p><p><b>  ;</b></p><p><b>  .</b></p><p>  2.3.2 簡化雅可比矩陣</p><p>  形成有功迭代和無功迭代的簡化雅可比矩陣B/和B/

30、/</p><p><b>  B/= </b></p><p><b>  B//=</b></p><p>  將B/ 和B//進行三角分解:</p><p>  2.3.3 修正、迭代</p><p>  給定PQ節(jié)點初值和各節(jié)點電壓相角初值</p>

31、<p>  V1=1.05∠0。 ,V2(0)=V3(0)=1.0,V4=1.1</p><p>  δ2(0)=δ3(0)=0, δ4(0)=0</p><p>  1 作第一次有功迭代,按公式計算節(jié)點有功功率不平衡量</p><p>  △P2(0)=-0.55-(-0.024037)=-0.525963</p><p> 

32、 △P3(0)=-0.30-(-0.022695)=-0.277305</p><p>  △P4(0)=0.500000</p><p>  △P1(0)/V1(0)=0.454545 △P2(0)/ V2(0)=-0.525963</p><p>  △P3(0)/V3(0)=-0.277309</p><p>  2做第一次無功

33、迭代,按公式計算無功功率不平衡量,計算時電壓相角最新的修正值。</p><p>  △Q2(0)=-0.13-(-0.001550)=-0.039594</p><p>  △Q3(0)=-0.18-(-0.14406)=-0.039588</p><p>  △Q2(0)/ V2(0)=-0.131553</p><p>  △Q3(0)/

34、V3(0)=-0.039588</p><p>  解修正方程式,可得各節(jié)點電壓幅值的修正量為</p><p>  △V3(0))=-0.014855</p><p><b>  于是有:</b></p><p>  V2(1) = V2(0)+△V2(1)=0.964776</p><p>  

35、V3(1) = V3(0)+△V3(1)=0.985145</p><p>  到這里為止,第一輪有功迭代和無功迭代便做完了。</p><p>  3 按公式計算平衡節(jié)點功率,得:</p><p>  P1+jQ1=0.367885+j0.264696</p><p>  經(jīng)過四輪迭代,節(jié)點不平衡功率也下降到10-5以下,迭代到此結束。<

36、;/p><p><b>  3.程序設計</b></p><p>  3.1 MATLAB編程說明及元件描述</p><p>  MATLAB是一種交互式、面向對象的程序設計語言,廣泛的應用于工業(yè)界和學術界,主要用于矩陣運算,同時數(shù)值分析、自動控制模擬、數(shù)字信號處理、動態(tài)分析,繪圖等方面也具有強大的功能。</p><p> 

37、 在MATLAB設計中,原始數(shù)據(jù)填寫是一個很關鍵的環(huán)節(jié),它與程序使用的方便性和靈活性有著直接關系。</p><p>  3.2潮流計算流程圖</p><p>  圖3-2 潮流計算流程圖</p><p>  5.2 潮流計算源程序</p><p>  據(jù)課題題目,本程序把節(jié)點1設為平衡節(jié)點,節(jié)點2、3、4為PQ節(jié)點,節(jié)點5為PV節(jié)點。<

38、/p><p><b>  程序如下:</b></p><p>  G(1,1)=10.834;</p><p>  B(1,1)=-32.500;</p><p>  G(1,2)=-1.667;</p><p>  B(1,2)=5.000;</p><p>  G(1,3)

39、=-1.667;</p><p>  B(1,3)=5.000;</p><p>  G(1,4)=-2.500;</p><p>  B(1,4)=7.500;</p><p>  G(1,5)=-5.000;</p><p>  B(1,5)=15.000;</p><p>  G(2,1)

40、=-1.667;</p><p>  B(2,1)=5.000;</p><p>  G(2,2)=12.917;</p><p>  B(2,2)=-38.750;</p><p>  G(2,3)=-10.000;</p><p>  B(2,3)=30.000;</p><p><b

41、>  G(2,4)=0;</b></p><p><b>  B(2,4)=0;</b></p><p>  G(2,5)=-1.250;</p><p>  B(2,5)=3.750;</p><p>  G(3,1)=-1.667;</p><p>  B(3,1)=5.00

42、0;</p><p>  G(3,2)=-10.000;</p><p>  B(3,2)=30.000;</p><p>  G(3,3)=12.917;</p><p>  B(3,3)=-38.750;</p><p>  G(3,4)=-1.250;</p><p>  B(3,4)=3

43、.750;</p><p><b>  G(3,5)=0;</b></p><p><b>  B(3,5)=0;</b></p><p>  G(4,1)=-2.500;</p><p>  B(4,1)=7.500;</p><p><b>  G(4,2)=0

44、;</b></p><p><b>  B(4,2)=0;</b></p><p>  G(4,3)=-1.250;</p><p>  B(4,3)=3.750;</p><p>  G(4,4)=3.750;</p><p>  B(4,4)=-11.250;</p>

45、<p><b>  G(4,5)=0;</b></p><p><b>  B(4,5)=0;</b></p><p>  G(5,1)=-5.000;</p><p>  B(5,1)=15.000;</p><p>  G(5,2)=-1.250;</p><p&

46、gt;  B(5,2)=3.750;</p><p><b>  G(5,3)=0;</b></p><p><b>  B(5,3)=0;</b></p><p><b>  G(5,4)=0;</b></p><p><b>  B(5,4)=0;</b&g

47、t;</p><p>  G(5,5)=6.250;</p><p>  B(5,5)=-18.750;</p><p><b>  Y=G+j*B;</b></p><p>  delt(1)=0;</p><p>  delt(2)=0;</p><p>  delt(

48、3)=0;</p><p>  delt(4)=0;</p><p><b>  u(1)=1.0;</b></p><p><b>  u(2)=1.0;</b></p><p><b>  u(3)=1.0;</b></p><p><b>

49、;  u(4)=1.0;</b></p><p>  p(1)=0.20;</p><p>  q(1)=0.20;</p><p>  p(2)=-0.45;</p><p>  q(2)=-0.15;</p><p>  p(3)=-0.40;</p><p>  q(3)=-0

50、.05;</p><p>  p(4)=-0.60;</p><p>  q(4)=-0.10;</p><p><b>  k=0;</b></p><p>  precision=1;</p><p>  N1=4; %the N1 is the amount of the PQ bus&

51、lt;/p><p>  while precision>0.00001</p><p>  delt(5)=0;</p><p>  u(5)=1.06;</p><p>  for m=1:N1</p><p>  for n=1:N1+1</p><p>  pt(n)=u(m)*u(n)

52、*(G(m,n)*cos(delt(m)-delt(n))+B(m,n)*sin(delt(m)-delt(n)));</p><p>  qt(n)=u(m)*u(n)*(G(m,n)*sin(delt(m)-delt(n))-B(m,n)*cos(delt(m)-delt(n)));</p><p><b>  end</b></p><p&g

53、t;  pp(m)=p(m)-sum(pt);</p><p>  qq(m)=q(m)-sum(qt);</p><p><b>  end</b></p><p>  for m=1:N1</p><p>  for n=1:N1+1</p><p>  h0(n)=u(m)*u(n)*(G(

54、m,n)*sin(delt(m)-delt(n))-B(m,n)*cos(delt(m)-delt(n)));</p><p>  n0(n)=-u(m)*u(n)*(G(m,n)*cos(delt(m)-delt(n))+B(m,n)*sin(delt(m)-delt(n)));</p><p>  j0(n)=-u(m)*u(n)*(G(m,n)*cos(delt(m)-delt(n)

55、)+B(m,n)*sin(delt(m)-delt(n)));</p><p>  L0(n)=-u(m)*u(n)*(G(m,n)*sin(delt(m)-delt(n))-B(m,n)*cos(delt(m)-delt(n)));</p><p><b>  end</b></p><p>  H(m,m)=sum(h0)-u(m)^2*(

56、G(m,m)*sin(delt(m)-delt(m))-B(m,m)*cos(delt(m)-delt(m</p><p><b>  )));</b></p><p>  N(m,m)=sum(n0)-2*u(m)^2*G(m,m)+u(m)^2*(G(m,m)*cos(delt(m)-delt(m))+B(m,m)*sin(delt(m)-delt(m)));&l

57、t;/p><p>  J(m,m)=sum(j0)+u(m)^2*(G(m,m)*cos(delt(m)-delt(m))+B(m,m)*sin(delt(m)-delt(m)));</p><p>  L(m,m)=sum(L0)+2*u(m)^2*B(m,m)+u(m)^2*(G(m,m)*sin(delt(m)-delt(m))-B(m,m)*cos(delt(m)-delt(m)));

58、</p><p><b>  end</b></p><p>  for m=1:N1</p><p>  JJ(2*m-1,2*m-1)=H(m,m);</p><p>  JJ(2*m-1,2*m)=N(m,m);</p><p>  JJ(2*m,2*m-1)=J(m,m);</p&g

59、t;<p>  JJ(2*m,2*m)=L(m,m);</p><p><b>  end</b></p><p>  for m=1:N1</p><p>  for n=1:N1</p><p><b>  if m==n</b></p><p><b

60、>  else</b></p><p>  H(m,n)=-u(m)*u(n)*(G(m,n)*sin(delt(m)-delt(n))-B(m,n)*cos(delt(m)-delt(n)));</p><p>  J(m,n)=u(m)*u(n)*(G(m,n)*cos(delt(m)-delt(n))+B(m,n)*sin(delt(m)-delt(n)));<

61、;/p><p>  N(m,n)=-J(m,n);</p><p>  L(m,n)=H(m,n);</p><p>  JJ(2*m-1,2*n-1)=H(m,n);</p><p>  JJ(2*m-1,2*n)=N(m,n);</p><p>  JJ(2*m,2*n-1)=J(m,n);</p>&l

62、t;p>  JJ(2*m,2*n)=L(m,n);</p><p><b>  end</b></p><p><b>  end</b></p><p><b>  end</b></p><p>  for m=1:N1</p><p>  P

63、P(2*m-1)=pp(m);</p><p>  PP(2*m)=qq(m);</p><p><b>  end</b></p><p>  uu=-inv(JJ)*PP';</p><p>  precision=max(abs(uu));</p><p>  for n=1:N1&

64、lt;/p><p>  delt(n)=delt(n)+uu(2*n-1);</p><p>  u(n)=u(n)+uu(2*n);</p><p><b>  end</b></p><p><b>  k=k+1;</b></p><p><b>  end<

65、;/b></p><p>  K=k-1,delt,u'</p><p>  %the following program is used to calculate the S5 and S(m,n)</p><p>  for n=1:N1+1</p><p>  U(n)=u(n)*(cos(delt(n))+j*sin(d

66、elt(n)));</p><p><b>  end</b></p><p>  for m=1:N1+1</p><p>  I(m)=Y(5,m)*U(m);</p><p><b>  end</b></p><p>  S5=U(5)*sum(conj(I))<

67、;/p><p>  for m=1:N1+1</p><p>  for n=1:N1+1</p><p>  S(m,n)=U(m)*(conj(U(m))-conj(U(n)))*conj(-Y(m,n));</p><p><b>  end</b></p><p><b>  end

68、</b></p><p><b>  4.實驗結論</b></p><p>  該設計課題中,以迭代法思想和牛頓—拉夫遜法為基礎,通過建Y矩陣.雅可比矩陣.逆矩陣,運用MATLAB編程計算分析,從而實現(xiàn)對復雜網(wǎng)絡潮流的計算,大大提高了運算速度。本設計采用的方法簡單易懂,適用于任何實際網(wǎng)絡。</p><p>  在進行課題設計的過程中

69、,加深了我對潮流計算的認識,尤其是對牛頓拉夫遜潮流計算的求解思路有了比較透徹的理解。同時由于求解過程中用到求節(jié)點導鈉矩陣,求矩陣的逆等等,又使我對以前所學的知識有了一次很好的溫習。同時也看到了研究性學習的效果,從研究中去學習,理論結合實際,將理論運用到實際,同時在實踐中發(fā)現(xiàn)問題,然后解決問題。</p><p>  通過此次的課程設計,我發(fā)現(xiàn)明顯的問題是學習不扎實。前面學過的知識沒有映像了,而這主要是因為沒有理解性

70、學習。所以,在以后的學習中,一定要學的扎實,學的牢靠,并且能學以致用,活學活用。</p><p><b>  參考文獻</b></p><p>  1. 于永源 楊綺雯 《電力系統(tǒng)分析(第三版)》;</p><p>  2. 陳 衍 《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》;</p><p>  3. 何仰贊 等 《電

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論