《电力系统潮流计算课程设计报告.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统潮流计算课程设计报告.doc（41页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、课 程 设 计 报 告学生姓名:学号：学 院:班 级:题 目:电力系统潮流计算课程设计指导教师： 年 月 日课设题目及要求一 .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。变电所1变电所2变电所3变电所435kV母线10kV母线35kV母线10kV母线一次侧电压220kV一次侧电压220kV母线1母线3母线2线路长为100km线路长为50km线路长为90km线路长为100km2*QFQ-50-22*QFS-50-2TQN-100-22*TQN-100-2。线路长为80km。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
2、 ），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：60MW 40MW 40MW 50MW(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
3、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、 课程设计基本内容：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
4、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。三、课程设计成品基本要求：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
5、利用DDRTS进行潮流分析绘制的系统图，以及潮流分布图。潮流计算概述一.电力系统潮流计算的概述在电力系统的正常运行中，随着用电负荷的变化和系统运行方式的改变，网络中的损耗也将发生变化。要严格保证所有的用户在任何时刻都有额定的电压是不可能的，因此系统运行中个节点出现电压的偏移是不可避免的。为了保证电力系统的稳定运行，要进行潮流调节。随着电力系统及在线应用的发展，计算机网络已经形成，为电力系统的潮流计算提供了物质基础。电力系统潮流计算是电力系统分析计算中最基本的内容，也是电力系统运行及设计中必不可少的工具。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电压的幅值及相角、各元
6、件中流过的功率、整个系统的功率损耗等。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设计、生产运行、调度管理及科学研究中都有着广泛的应用。它的发展主要围绕这样几个方面：计算方法的收敛性、可靠性；计算速度的快速性；对计算机存储容量的要求以及计算的方便、灵活等。常规的电力系统潮流计算中一般具有三种类型的节点：PQ、PV及平衡节点。一个节点有四个变量，即注入有功功率、注入无功功率，电压大小及相角。常规的潮流计算一般给定其中的二个变量：PQ节点（注入有功功率及无功功率），PV节点（注入有功功率及电压的大小），平衡节点（电压的大小及相角）。1、变量的分类：负荷
7、消耗的有功、无功功率、电源发出的有功、无功功率、母线或节点的电压大小和相位、 、在这十二个变量中，负荷消耗的有功和无功功率无法控制，因它们取决于用户，它们就称为不可控变量或是扰动变量。电源发出的有功无功功率是可以控制的自变量，因此它们就称为控制变量。母线或节点电压的大小和相位角是受控制变量控制的因变量。其中, 、主要受、的控制, 、主要受、的控制。这四个变量就是简单系统的状态变量。为了保证系统的正常运行必须满足以下的约束条件：对控制变量对没有电源的节点则为对状态变量的约束条件则是对某些状态变量还有如下的约束条件2、节点的分类： 第一类称PQ节点。等值负荷功率、和等值电源功率、是给定的，从而注入
8、功率、是给定的，待求的则是节点电压的大小和相位角。属于这类节点的有按给定有功、无功率发电的发电厂母线和没有其他电源的变电所母线。 第二类称PV节点。等值负荷和等值电源的有功功率、是给定的，从而注入有功功率是给定的。等值负荷的无功功率和节点电压的大小 也是给定的。待求的则是等值电源的无功功率，从而注入无功功率和节点电压的相位角。有一定无功功率储备的发电厂和有一定无功功率电源的变电所母线都可以作为PV节点； 第三类平衡节点。潮流计算时一般只设一个平衡节点。等值负荷功率、是给定的，节点电压的大小和相位也是给定的。担负调整系统频率任务的发电厂母线往往被选作为平衡节点。二.用牛顿法计算潮流时，有以下的步
9、骤：输入线路，电气元件参数，形成节点导纳矩阵 。给这各节点电压初始值 。将以上电压初始值代入式（438a）式（438c）或式（445c）、（445a），求出修正方程式中的不平衡量 。将各节点电压的初值代入式（4-41a）、式（4-41b）或式（4-49a）式（4-49d）,求修正方程式的系数矩阵雅克比矩阵的各个元素。解修正方程式，求各节点电压的变化量，即修正量。计算各节点电压的新值，即修正后值运用各节点电压的新值自第三步开始进入下一次迭代。计算平衡节点功率和线路功率。其中，平衡节点功率为线路功率为从而，线路上损耗的功率为三.MATLAB程序画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
10、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，in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问题分析一.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1，6，将变电所1、2、3、4的高低压侧分别设为节点2，3，4，5，7，8，9，10。并且，将节点1设为平衡节点，将节点6设为PV节点，其余节点设为PQ节点。二.参数求取设定基准值，所以根据题目原始资料，计算发电厂、变压器及线
11、路的参数。（1）运用下列公式计算变压器参数（折算到低压测）： 计算变压器分接头变比（折算到低压测）：,（2）计算线路参数单位阻抗值为，长度为，则线路总阻抗为：单位电纳，总导纳为：（3）变电所负荷分别为：变电所1 =60+j37.18 变电所2 =40+j24.79变电所3 =40+j24.79 变电所4 =50+j30.98 表1：发电厂、变压器及线路的参数首端号末端号阻抗有名值电纳有名值128.5+j20.1j0.000556144.25+j10.05j0.000278177.65+j18.09j0.0005004698.5+j20.1J0.000556796.8+j16.08J0.0004
12、48230.05455+j1.650240450.003735+j0.100830780.05455+j1.6502409100.003735+j0.100830三.等值电路图四.MATLAB潮流计算1. B1、B2矩阵的形成：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）。根据所求参数，以及B1矩阵的含义，列写B1矩阵如下:B1=1 2 8.5+20.1i 5.56e-4i 1 0 0;1 4 4.25+10.05i 2.78e-4i 1 0 0;1 7 7.65+18.
13、09i 5.004e-4i 1 0 0;6 9 8.5+20.1i 5.56e-4i 1 0 0;7 9 6.8+16.08i 4.448e-4i 1 0 0;2 3 5.455e-2+1.65024i 0 220/38.5 1 1;4 5 3.735e-3+0.10083i 0 220/11 1 1;7 8 5.455e-2+1.65024i 0 220/38.5 1 1;9 10 3.735e-3+0.10083i 0 220/11 1 1;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
14、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。由题目只两个电厂共同供给功率，结合发电机效率，功率损耗等条件选择合理的分配方式，即：发电厂二供给功率为60MW，其余由发电厂一供给。B2=0 0 231 0 1;0 0 220 0 2;0 60+37.18i 35 0 2;0 0 220 0 2;0 40+24.79i 10 0 2;60 0 231 0 30 0 220 0 2;0 40+24.79i 35 0 2;0 0 220 0 2;0 50+30.98i 0 0 2;2.编写程序并运行(1) 编写程序见附录1(2) 运行并调试 表2：调试变电所电压要求变
15、电所1234电压范围35369.510.535369.510.5初始矩阵运行结果：:表3：各节点电压节点12345电压231226.145337.7815229.410411.2293节点678910电压231229.110938.9538228.799011.1341 表4：各节点电压相角节点12345相角0-1.0592-4.7783-0.3469-2.1001节点678910相角1.0145-0.5134-2.8860 -0.2874-2.5037可以观察到节点3、5、8、10的电压都与题目给定的范围相比偏高，因此调节发电厂电压和变压器分接头，通过对系统进行多次调整，最终得到合理结果。调
16、整结果如下:表5：调节方法调节方法厂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231231220/38.5220/11220/38.5220/11调整后223225225.5/38.5231/11231/38.5231/11表6：MATLAB与DDRTS仿真的调节结果节点号12345未调整231.0000226.145337.7815229.410411.2293调整后223.0000217.781635.2466221.313110.2739DDRTS222.9920217.766035.2300221.301010.2717节点号678910未调整231229.110938.95
17、38228.799011.1341调整后225221.539235.6706221.807710.2276DDRTS224.9940221.524035.6615221.792010.2249对比可知题目要求的3，5，8，10的电压均符合要求，MATLAB与DDRTS相比较误差很小，符合要求。表7：各支路功率损耗功率损耗未调整调整后12支路0.739258-27.3036i0.817845-25.0759i14支路0.15954-14.3554i0.174425-13.308i17支路0.155029-26.1178i0.15182-24.3629i69支路0.57351-28.0312i0.
18、624683-26.2738i79支路0.0203545-23.2685i0.0118358-21.8291i23支路0.1904+5.76i0.21877+6.6183i45支路0.065595+1.7708i0.078362+2.1155i78支路0.079612+2.4084i0.094942+2.8722i910支路0.10424+2.814i0.12353+3.3349i总损耗2.08754-106.3231i2.29622-95.9089i观察调节前后功率损耗，由于改变了机端电压和变压器变比，相应的总损耗增加，但数值较小符合要求。表8：调节后的潮流分布各条支路的首端功率Si各条支路
19、的末端功率Sj12支路61.0366+18.7224i60.2188-43.7983i14支路40.2528+13.5974i-40.0784-26.9055i17支路31.0068-7.39383i30.855-16.9691i69支路60-3.09485i59.3753-23.1789i79支路-9.23995-10.6931i9.25178-11.136i23支路60.2188+43.7983i60-37.18i45支路40.0784+26.9055i40-24.79i78支路40.0949+27.6622i40-24.79i910支路50.1235+34.3149i50-30.98i各
20、节点的电压模值，电压角度，节点注入有功，节点注入无功各节点的支路首端注入有功率，支路首端注入无功率，支路末端注入有功率，支路末端注入无功率，支路有功损耗，支路无功损耗。DDRTS仿真潮流计算结果图（系统图见附录2）DDRTS图中的显示的数据为各支路潮流分布，节点电压和节点电压相角，与MATLAB对比潮流计算结果相同。3.不同负荷变化的潮流分布(1)4个变电所的负荷同时以2%的比例上升由于变电所负荷以2%的比例上升，所以各个变电所负荷变为：变电所1 =61.2+j37.92变电所2 =40.8+j25.28变电所3 =40.8+j25.28变电所4 =51+j31.60B2矩阵同时改变为:B2=
21、0 0 231 0 1;0 0 220 0 2;0 61.2+37.92i 35 0 2;0 0 220 0 2;0 40.8+25.28i 10 0 2;60 0 231 0 30 0 220 0 2;0 40.8+25.28i 35 0 2;0 0 220 0 2;0 51+31.60i 0 0 2;下面进行调节，使电压达到要求范围：表9：调节方式调节方法厂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231231220/38.5220/11220/38.5220/11调整后223225225.5/38.5231/11231/38.5231/11 表10：MATLAB与DDRTS仿真
22、的调节结果节点号12345未调整231.0000226.005637.7162229.370311.2222调整后223.0000217.632135.1763221.270810.2663DDRTS222.9920217.618035.1598221.259010.2641节点号678910未调整231229.025238.9143228.705211.1227调整后225221.448335.6282221.708410.2155DDRTS224.9940221.433035.6190221.693010.2128 表11：各支路功率损耗功率损耗未调整调整后12支路0.774454-27.
23、2028i0.857144-24.9649i14支路0.16663-14.336i0.182194-13.287i17支路0.172775-26.066i0.170376-24.309i69支路0.573896-28.0183i0.628945-26.2515i79支路0.0174132-23.2571i0.00939968-21.8161i23支路0.19877+6.0131i0.22851+6.9129i45支路0.068322+1.8444i0.081638+2.2039i78支路0.082986+2.5105i0.099+2.9949i910支路0.10867+2.9337i0.128
24、83+3.4779i总损耗2.163919-105.5786i2.38604-95.0388i由表可以观察到负荷上升后功率损耗有所增加。 表12：调节后潮流分布各条支路的首端功率Si各条支路的末端功率Sj12支路62.2857+19.868i-61.4285-44.8329i14支路41.0638+14.1969i-40.8816-27.4839i17支路32.8366-7.02975i-32.6662-17.2792i69支路60-1.99395i-59.3711-24.2575i79支路-8.23283-10.9957i8.24223-10.8204i23支路61.4285+44.8329
25、i-61.2-37.92i45支路40.8816+27.4839i-40.8-25.28i78支路40.899+28.2749i-40.8-25.28i910支路51.1288+35.0779i-51-31.6iDDRTS仿真结果图（2）4个变电所的负荷同时以2%的比例下降由于变电所负荷以2%的比例下降，所以各个变电所负荷变为：变电所1 =58.8+j36.44变电所2 =39.2+j24.29变电所3 =39.2+j24.29变电所4 =49+j30.36B2矩阵同时发生改变B2=0 0 231 0 1;0 0 220 0 2;0 58.8+36.44i 35 0 2;0 0 220 0 2
26、;0 39.2+24.29i 10 0 2;60 0 231 0 3;0 0 220 0 2;0 39.2+24.29i 35 0 2;0 0 220 0 2;0 49+30.36i 10 0 2表13：调节方式调节方法厂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231231220/38.5220/11220/38.5220/11调整后223225225.5/38.5231/11231/38.5231/11表14：MATLAB与DDRTS仿真的调节结果节点号12345未调整231.0000226.284237.8463229.450911.2364调整后223.0000217.930
27、135.3166221.355810.2816DDRTS222.9920217.914035.2999221.344010.2795节点号678910未调整231.0000229.196838.9937228.892811.1454调整后225.0000221.630135.7135221.906810.2396DDRTS224.9940221.615035.7044221.891010.2370 表15：各支路功率损耗功率损耗未调整调整后12支路0.705042-27.402i0.779668-25.1842i14支路0.152583-14.3744i0.166804-13.3287i17支
28、路0.138276-26.1672i0.13435-24.4143i69支路0.573487-28.0432i0.620832-26.2951i79支路0.0235828-23.2791i0.0145738-21.8414i23支路0.18225+5.5133i0.20929+6.3314i45支路0.062912+1.6984i0.075139+2.0284i78支路0.076296+2.3081i0.090955+2.7516i910支路0.099907+2.6971i0.11836+3.1953i总损耗2.014332-107.0491i2.20997-96.7569i由表可以观察到负荷
29、上升后功率损耗有所减少表16：调节后潮流分布各条支路的首端功率Si各条支路的末端功率Sj12支路59.789+17.5872i-59.0093-42.7714i14支路39.4419+12.9898i-39.2751-26.3184i17支路29.1791-7.75955i-29.0447-16.6548i69支路60-4.19436i-59.3792-22.1008i79支路-10.2462-10.3868i10.2608-11.4546i23支路59.0093+42.7714i-58.8-36.44i45支路39.2751+26.3184i-39.2-24.29i78支路39.291+27
30、.0416i-39.2-24.29i910支路49.1184+33.5553i-49-30.36iDDRTS仿真结果图（3）4变电所的负荷同时以2%的比例下降，2，3变电所的负荷同时以2%比例上升。所以各个变电所负荷变为：变电所1 =58.8+j36.44变电所2 =40.8+j25.28变电所3 =40.8+j25.28变电所4 =49+j30.36 B2矩阵同时发生改变:B2= 0 0 231 0 1;0 0 220 0 2;0 58.8+36.44i 35 0 2;0 0 220 0 2;0 40.8+25.28i 10 0 2;60 0 231 0 3;0 0 220 0 2;0 40
31、.8+25.28i 35 0 2;0 0 220 0 2;0 49+30.36i 10 0 2下面进行调节，使电压达到要求范围：表17：调节方式调节方法厂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231231220/38.5220/11220/38.5220/11调整后223225225.5/38.5231/11231/38.5231/11表18：MATLAB与DDRTS仿真的调节结果节点号12345未调整231.0000226.284237.8463229.370311.2222调整后223.0000217.930135.3166221.270810.2663DDRTS222.99
32、20217.914035.2999221.259010.2641节点号678910未调整231.0000229.095838.9271228.836111.1424调整后225.0000221.523135.6412221.846710.2367DDRTS224.9940221.508035.6319221.831010.2340表19：各支路功率损耗功率损耗未调整调整后12支路0.705042-27.402i0.779668-25.1842i14支路0.16663-14.336i0.182194-13.287i17支路0.15415-26.1181i0.150351-24.3646i69支路
33、0.573458-28.036i0.623118-26.2823i79支路0.0222265-23.2663i0.0145429-21.825i23支路0.18225+5.5133i0.20929+6.3314i45支路0.068322+1.8444i0.081638+2.2039i78支路0.082932+2.5088i0.098928+2.9928i910支路0.09996+2.6985i0.11843+3.1972i总损耗2.054966-106.5934i2.25816-96.2178i表20：调节后潮流分布各条支路的首端功率Si各条支路的末端功率Sj12支路59.789+17.587
34、2i-59.0093-42.7714i14支路41.0638+14.1969i-40.8816-27.4839i17支路30.8054-7.11427i-30.655-17.2503i69支路60-3.52765i-59.3769-22.7546i79支路-10.2439-11.0224i10.2585-10.8025i23支路59.0093+42.7714i-58.8-36.44i45支路40.8816+27.4839i-40.8-25.28i78支路40.8989+28.2728i-40.8-25.28i910支路49.1184+33.5572i-49-30.36iDDRTS仿真结果图(4
35、) 断开1，2支路双回线中一条B1矩阵中对应的阻抗和导纳发生了变化B1=1 2 17+40.2i 2.78e-4i 1 0 0;1 4 4.25+10.05i 2.78e-4i 1 0 0;1 7 7.65+18.09i 5.004e-4i 1 0 0;6 9 8.5+20.1i 5.56e-4i 1 0 0;7 9 6.8+16.08i 4.448e-4i 1 0 0;2 3 5.455e-2+1.65024i 0 220/38.5 1 1;4 5 3.735e-3+0.10083i 0 220/11 1 1;7 8 5.455e-2+1.65024i 0 220/38.5 1 1;9 10
36、 3.735e-3+0.10083i 0 220/11 1 1;下面进行调节，使电压达到要求范围：表21：调节方式调节方法厂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231231220/38.5220/11220/38.5220/11调整后223225214.5/38.5231/11231/38.5231/11表22：MATLAB与DDRTS仿真的调节结果节点号12345未调整231.0000219.480936.5491229.410411.2293调整后223.0000210.862435.9533221.313110.2739DDRTS222.9920210.820035.91
37、85221.302010.2719节点号678910未调整231.0000229.110938.9538228.799011.1341调整后225.0000221.539235.6706221.807710.2276DDRTS224.9940221.525035.66230221.794010.2252表23：各支路功率损耗功率损耗未调整调整后12支路1.75283-9.96815i1.9198-8.553i14支路0.15954-14.3554i0.174425-13.308i17支路0.155029-26.1178i0.15182-24.3629i69支路0.57351-28.0312i0.624683-26.2738i79支路0.0203545-23.2685i0.0118358-21.8291i23支路0.20346+6.155i0.21026+6.3607i45支路0.065595+1.7708i0.078362+2.1155i78支路
