摘 要
电力系统潮流计算是在给定电力网络结构，分布参数，运行状态等情况下，确定电力系统稳态运行状况的一种计算方法，是电力系统规划和运营中不可缺少的一部分。也是电力系统分析中最基本、最不可缺少的计算，是整个电力系统分析的基础。MATLAB自问世以来，以其强大的功能给电力系统分析和数据计算提供了重要支持。而相关的潮流计算算法的研究已经成为大规模电力系统仿真的关键。本次设计就是采用基于MATLAB软件的牛顿拉夫逊法和PQ法计算潮流，经验证，本次设计经济实用，方便快捷。
关键词：潮流计算； MATLAB； 牛顿拉夫逊法； PQ法
I
Abstract
Power system power flow calculation is in a given power network structure, distribution parameters, running status and other circumstances, determine a method of calculating the running status of power system steady state, is an indispensable part of in power system planning and operation.As well as the most basic power system analysis, the most indispensable computing, is the foundation of the whole power system analysis.Since the advent of MATLAB, with its powerful functions for power system analysis and data calculation provides important support.And the associated flow calculation algorithm research has become the key of large-scale power system simulation.This design is based on MATLAB software Newton-Raphson method and PQ method to calculate trend, verified, this design to adapt to economic, convenient and quick.
Keywords: Power flow calculation；MATLAB；Newton-Raphson method； PQ method；
II
目录
第一章 绪论 ............................................................................................................... 1
1.1课题背景及意义 ............................................................................................ 1 1.2我国电力系统现况与发展 ............................................................................ 2
1.2.1电力系统现状 ..................................................................................... 2 1.2.2电力系统发展趋势 ............................................................................. 5 1.3潮流计算的发展 ............................................................................................ 7 1.4本次设计基本内容 ........................................................................................ 8
1.4.1设计的基本要求 ................................................................................. 8 1.4.2本次设计的意义 ................................................................................. 9 1.4.3 章节安排 ............................................................................................ 9 1.5方案的确定 ................................................................................................. 10 第二章 简单电力系统潮流计算 ............................................................................... 11
2.1潮流计算理论依据 ....................................................................................... 11
2.1.1一般线路的等值电路 ........................................................................ 11 2.1.2变压器等效模型 ............................................................................... 13 2.1.3变压器的参数和数学模型 ............................................................... 17 2.1.4潮流计算的基本数据的计算............................................................ 19 2.2潮流计算的数学模型 .................................................................................. 29
2.2.1电力网络的基本方程 ....................................................................... 29 2.2.2自导纳和互导纳的确定方法............................................................ 31 2.2.3 节点导纳矩阵的性质及意义 ........................................................... 32 2.2.4网络中节点的分类 ........................................................................... 33 2.2.5潮流计算的约束条件 ....................................................................... 34
第三章 复杂电力系统潮流计算的计算机算法 ....................................................... 36
3.1牛顿拉夫逊法简介 ...................................................................................... 36
3.1.1潮流计算时的修正方程式 ............................................................... 36 3.1.2潮流计算的基本步骤 ....................................................................... 43 3.2 PQ分解法简介 ........................................................................................... 45
3.2.1潮流计算时的修正方程式 ............................................................... 45 3.2.2 PQ分解法潮流计算的基本步骤 ...................................................... 51 3.3高斯-塞德尔法简介 .................................................................................... 52
III
3.3.1高斯-塞德尔法的基本原理 .............................................................. 52 3.3.2高斯-塞德尔潮流计算过程 .............................................................. 53
第四章 基于MATLAB的潮流计算软件的实现 ......................................................... 56 4.1MATLAB简介 ............................................................................................. 56
4.1.1MATLAB简介 .................................................................................. 56 4.1.2矩阵的运算 ...................................................................................... 56 4.2潮流计算的软件设计 .................................................................................. 59
4.2.1原始数据的输入和说明 ................................................................... 59 4.2.2运行结果显示 ................................................................................... 61 4.2.3运行结果分析 ................................................................................... 67
总结 ........................................................................................................................... 68 参考文献 ................................................................................................................... 69 外文翻译 .................................................................................... 错误！未定义书签。 致谢 .......................................................................................................................... 103
IV
第一章 绪论
1.1课题背景及意义
电力是衡量一个国家经济发展的主要指标，也是反映人民生活水平的重要标志，它已成为现代工农业生产、交通运输以及城乡生活等许多方面不可或缺的能源和动力。电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源中的化学能转变为发电装置的机械能再由发电动力装置转化成电能，再经变电、输电和配电网络将电能供应到各用户。为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、经济、优质的电能。
电力系统的出现，使电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，出现了近代史上的第二次技术革命。20世纪以来，电力系统的发展使动力资源得到更充分的开发，工业布局也更为合理，使电能的应用不仅深刻地影响着社会物质生产的各个侧面，也越来越广地渗透到人类日常生活的各个层面。电力系统的发展程度和技术水准已成为各国经济发展水平的标志之一。
潮流计算是在给定电力系统网络结构、参数和决定系统运行状态的边界条件的情况下确定系统稳态运行状态的一种基本方法，是电力系统规划和运营中不可缺少的一个重要组成部分。可以说，它是电力系统分析中最基本、最重要的计算，是系统安全、经济分析和实时控制与调度的基础。是电力系统研究人员长期研究的一个课题。MATLAB自1980年问世以来，它的强大的矩阵处理功能给电力系统的分析、计算带来许多方便。在处理潮流计算时，其计算机软件的速度已无法满足大电网模拟和实时控制的仿真要求，而高效的潮流问题相关软件的研究已成为大规模电力系统仿真计算的关键。随着计算机技术的不断发展和成熟，对MATLAB潮流计算的研究为快速、详细地解决大电网的计算问题开辟了新思路。
电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，它根据给定的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：各母线的电压，各元件中流过的功率，系统的功率损耗等等。在电力系统规划设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用潮流计算来定量的分析比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。此外，电力系统潮流计算也是计算系统动态稳定和静态稳定的基础。所以潮流计算是研究电力系统的一种十分重要且基本的计算。
1