攀枝花学院本科毕业设计（论文）
基于P-Q分解模型的静态安全分析
学生姓名： 郭 伟 学生学号： 201010502032 院（系）： 电气信息工程学院 年级专业： 2010级电气工程与自动化 指导教师： 户 秀 琼 讲 师 助理指导教师：
二〇一四年五月
攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘要
摘 要
在电力系统中，线路传输功率是否过载、节点电压是否越限直接影响电力系统的静态安全，因此，有必要对电力系统进行静态安全分析。
论文主要针对基于P-Q分解模型的静态安全分析方法及其在MATLAB中的实现进行了深入的研究。考虑到基于P-Q分解模型的静态安全分析方法来源于潮流计算中的P-Q分解模型，论文首先研究了基于P-Q分解模型的潮流计算。而后，针对支路断线的预想故障，对基于P-Q分解模型的静态安全分析方法进行了研究。最后，根据给定的5节点环网系统数据，采用MATLAB实现了基于P-Q分解模型的潮流仿真计算；在此基础上，实现了基于P-Q分解模型的静态安全分析仿真研究，并对断线后系统的运行状态进行了分析，给出了系统断线后的安全状态。
关键词 电力系统，静态安全分析，P-Q分解模型，MATLAB，5节点环网
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攀枝花学院本科毕业设计（论文） ABSTRACT
ABSTRACT
In the power system, whether the transmission power is overloaded , or node voltage is over the limits will absolutely take a effect on the static security of the power system. Therefore, it is necessary to take a static security analysis on the system. This paper mainly conducts in deeply research on static security analysis method based on P-Q decomposition model and its implementation in the MATLAB environment. first of the paper, power flow calculation using P-Q decomposition is the primary task, considering the method, static security analysis method, simplified from P-Q decomposition model. Then, the static security analysis method based on P-Q model will be studied, assuming the one branch breakdown. In the end, according to the given 5_node loop networks data, achieved this mission, flow calculating was successful using P-Q decomposition in MATLAB environment. Further more, the simulation of static security analysis based on P-Q decomposition model was achieved. While comparing the system operation state after one branch breakdown with the stable state, no one branch breakdown. Naturally the final result includes secure state of one branch-outage system.
Key words Power system, Static security analysis, P-Q decomposition method,
MATLAB, 5-bus loop network
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攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录
目 录
摘 要 ................................................................................................................................. I ABSTRACT ..................................................................................................................... II
1 绪论 .............................................................................................................................. 1
1.1课题的研究背景和研究意义 ................................................................................... 1 1.2 课题的国内外研究现状 ......................................................................................... 1
1.2.1 电力系统静态安全分析的概念及分类 ··································································· 1 1.2.2 静态安全分析的发展历史 ······················································································ 2 1.3 论文的主要研究内容 .............................................................................................. 3
2基于P-Q分解模型的静态安全分析原理 .................................................................. 4
2.1 基于P-Q分解模型的潮流计算原理 ........................................................................ 4 2.2 基于P-Q分解模型的静态安全分析 ....................................................................... 11
3 仿真分析 ..................................................................................................................... 15
3.1 MATLAB语言简介 ............................................................................................... 15
3.1.1 MATLAB简介 ······································································································· 15 3.1.2 MATLAB语言简介 ······························································································· 15 3.2基于P-Q分解模型的静态安全分析在MATLAB中的实现 ..................................... 16
3.2.1 总体流程图 ··········································································································· 16 3.2.2 原始数据表及分析 ································································································ 16 3.2.3 基于P-Q分解模型的潮流计算仿真分析 ····························································· 20 3.2.4 基于P-Q分解模型的静态安全分析的仿真研究 ·················································· 21
结论 ................................................................................................................................. 25 参考文献 ......................................................................................................................... 28 附录A：基础数据生成子程序 ..................................................................................... 29 附录B：潮流计算子程序 .............................................................................................. 31 附录C：支路传输功率计算子程序 ............................................................................. 33 附录D：支路开断时首末节点注入功率增量计算子函数 ......................................... 35 附录E：修改节点注入功率子程序 .............................................................................. 35 附录F：静态安全分析主程序 ...................................................................................... 37 致 谢 ............................................................................................................................... 42
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攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1绪论
1 绪论
1.1课题的研究背景和研究意义
电力系统作为当今规模最大，结构和技术含量最高的人工实时自动化系统，其发展的自动化程度可以作为一个国家综合实力的重要标志。目前，我国电网的规模已居世界第一位，无论是在电网规模电压等级还是自动化水平上都可以说世界领先，但同时其安全性和稳定性也正经受着严峻的考验[1-3]。尤其是在见证了国内外电力系统事故造成的损失后，电力系统的稳定性和安全性问题日趋凸显，比如：1978年法国电网因负荷的迅速攀升，导致电网电压迫降而失稳，造成大面积停电事故；2003年由于输电线路过负荷引发的美加大停电，造成了巨大的经济损失，对社会造成了严重的恶劣的影响。因此，为了保证系统的安全稳定运行，并且保证系统供电的持续性，迫切需要对电力系统进行实时运行状态评估，以提高其应对事故的能力。电力系统静态安全分析作为电力系统实时运行状态评估的方法之一，在电力系统的研究中占据了重要的位置[2]。
利用静态安全分析可以对系统进行事故预想，对于一个输电系统规划方案而言，可以校验其承受事故的能力；对运行中的系统而言，可以校验其运行方式及接线方式的安全性，进而给出事故前后应采用的防范措施或校正措施。迄今为止，国内外开发研究了许多专门用于静态安全分析的方法。其中基于P-Q分解模型的静态安全分析方法由于具有较好的精度，可以提供电力系统所有状态变量的变化情况，在电力系统的静态安全分析中得到了广泛使用[2]。
随着计算机技术的发展以及电网规模的增大，数字仿真技术对于电力系统的分析计算变得至关重要。MATLAB由于其强大的计算功能，为电力系统的仿真分析提供了技术支持[4,5]。
因此，研究基于P-Q分解模型的静态安全分析方法及其在MATLAB中的仿真实现，对于电网的安全稳定运行意义重大。
1.2 课题的国内外研究现状
1.2.1 电力系统静态安全分析的概念及分类
安全性指电力系统在运行中承受故障扰动（例如突然失去电力系统的元件或短路故障等）的能力[6-9]。而安全分析分为静态安全分析和动态安全分析。静态安全分析假设电力系统从事故前的静态直接转移到事故后得另一个静态，不考虑中间暂态过程，其主要是指应用Ｎ-1原则，逐个无故障断开线路，变压器等元件，
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