电力系统稳态分析潮流计算编程例题

电力系统稳态分析

摘 要

电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种重要的分析计算，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。所以，电力系统潮流计算是进行电力系统故障计算，继电保护整定，安全分析的必要工具。

本文介绍了基于MATLAB软件的牛顿-拉夫逊法和P-Q分解法潮流计算的程序，该程序用于计算中小型电力网络的潮流。在本文中，采用的是一个5节点的算例进行分析，并对仿真结果进行比较，算例的结果验证了程序的正确性和迭代法的有效性。

关键词：电力系统潮流计算；MATLAB；牛顿-拉夫逊法；P-Q分解法；

电力系统稳态分析（论文）

目 次

第I页 共 I 页

1 绪论 ................................................................. 1 1.1背景及意义 ........................................................ 1 1.2 相关理论 .......................................................... 1

附 录

1、三绕组变压器的参数和等值电路

计算三绕组变压器参数的方法与计算双绕组变压器时没有本质区别，但由于三绕组变压器各绕组的容量比有不同组合，各绕组在铁芯上的排列也有不同方式，计算时需注意。三个绕组的容量比相同（100/100/100）时，三绕组变压器的参数计算和等值电路如下所示；三个绕组的容量比不同（100/100/50、100/50/100）时，制造厂提供的短路损耗需要归算，计算方法参看例2-3。

（1） 电阻

先根据绕组间的短路损耗Pk ( 1-2 )、Pk ( 1-3 )、Pk ( 2-3 )求解各绕组的短路损耗

1Pk?1?2??Pk?1?3??Pk?2?3?2 P?1Pk2k?1?2??Pk?2?3??Pk?1?3?21Pk3?Pk?1?3??Pk?2?3??Pk?1?2?2Pk1??????????? …………………（2-11） ?????然后计算各绕组电阻

2Pk1UNRT1?21000SN2 R?Pk2UNT221000SN2Pk3UNRT3?21000SN?1?U%?Uk?1?2?%?Uk?1?3?%?Uk?2?3?%?k1?2??1??

南 京 理 工 大 学

《电力系统稳态分析》

课程报告

姓

名

XX

学 号： 515110001956 自动化学院 电气工程

基于牛顿-拉夫逊法的潮流计算例题编程报

学院(系): 专 业:

题 目: 任课教师 硕士导师 告

杨伟 XX

2015年6月10号

基于牛顿-拉夫逊法的潮流计算例题编程报告

摘要：电力系统潮流计算的目的在于：确定电力系统的运行方式、检查系统中各元件是否过压或者过载、为电力系统继电保护的整定提供依据、为电力系统的稳定计算提供初值、为电力系统规划和经济运行提供分析的基础。潮流计算的计算机算法包含高斯—赛德尔迭代法、牛顿-拉夫逊法和P—Q分解法等，其中牛拉法计算原理较简单、计算过程也不复杂，而且由于人们引入泰勒级数和非线性代数方程等在算法里从而进一步提高了算法的收敛性和计算速度。同时基于MATLAB的计算机算法以双精度类型进行数据的存储和运算, 数据精确度高，能进行潮流计算中的各种矩阵运算，使得传统潮流计算方法更加优化。

一 研究内容

通过一道例题来认真分析牛顿-拉夫逊法的原理和方法（采用极坐标形式的牛拉法），同时掌握潮流计算计算机算法的相关知识，能看

第三章电力系统潮流计算§1§2§3§4§5潮流计算的数学模型牛顿-拉夫逊法潮流计算迭代法潮流计算潮流计算的其它问题小结

三节点例子已知条件负荷功率 PLd 3+ jQLd 3发电机电压 V1、 V2S G1 G1SG 2

G2

求解G1所发功率 SG1 G2所发功率 SG 2

S LD 3

V3

以及各母线电压(幅值机相角)、网络中的功率分布及功率损耗等电气信息工程系

计算机求解潮流(1)五十年代，求解潮流的方法是以节点导纳矩阵为基础的逐次代入法(导纳法),后来出现了以阻抗矩阵为基础的逐次代入法逐次代入法；逐次代入法 (2)六十年代，出现了分块阻抗法以及牛顿分块阻抗法牛顿-拉弗逊法拉弗逊法。牛顿 -拉弗逊法是数学上解非线性方程式的有效方法，有较好的收敛性。牛顿-拉弗逊法在收敛性、占用内存、计算速度方面的优点都超过了阻抗法，成为六十年代末期以后普遍采用的方法； (3)七十年代，涌现出更新的潮流计算方法。其中有1974年由B.Stott,O.Alsac提出的快速分解法以及 1978年由岩本快速分解法申一等提出的保留非线性的高速潮流计算法。其中快速分保留非线性的高速潮流计算法解法(Fast Decoupled L

一: 填空题

1、输电线路的网络参数是指（电阻）、（电抗）、（电纳）、（电导）。

2、所谓“电压降落”是指输电线首端和末端电压的（相量）之差。“电压偏移”是指输电线某点的实际电压和额定电压的（数值）的差。

3、由无限大的电源供电系统，发生三相短路时，其短路电流包含（强制/周期）分量和（自由/非周期）分量，短路电流的最大瞬时的值又叫（短路冲击电流），他出现在短路后约（半）个周波左右，当频率等于50HZ时，这个时间应为（0.01）秒左右。 4、标么值是指（有名值/实际值）和（基准值）的比值。

5、所谓“短路”是指（电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接），在三相系统中短路的基本形式有（三相短路），（两相短路），（单相短路接地），（两相短路接地）。

6、电力系统中的有功功率电源是（各类发电厂的发电机），无功功率电源是（发电机），（电容器和调相机），（并联电抗器），（静止补偿器和静止调相机）。

7、电力系统的中性点接地方式有（直接接地）（不接地）（经消弧线圈接地）。 8、电力网的接线方式通常按供电可靠性分为（无备用）接线和（有备用）接线。 9、架空线是由（导线）（避雷线）（杆塔）（绝缘子）（金具）构成。

10、电力系统的调压措施有（改

一: 填空题

1、输电线路的网络参数是指（电阻）、（电抗）、（电纳）、（电导）。

2、所谓“电压降落”是指输电线首端和末端电压的（相量）之差。“电压偏移”是指输电线某点的实际电压和额定电压的（数值）的差。

3、由无限大的电源供电系统，发生三相短路时，其短路电流包含（强制/周期）分量和（自由/非周期）分量，短路电流的最大瞬时的值又叫（短路冲击电流），他出现在短路后约（半）个周波左右，当频率等于50HZ时，这个时间应为（0.01）秒左右。 4、标么值是指（有名值/实际值）和（基准值）的比值。

5、所谓“短路”是指（电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接），在三相系统中短路的基本形式有（三相短路），（两相短路），（单相短路接地），（两相短路接地）。

6、电力系统中的有功功率电源是（各类发电厂的发电机），无功功率电源是（发电机），（电容器和调相机），（并联电抗器），（静止补偿器和静止调相机）。

7、电力系统的中性点接地方式有（直接接地）（不接地）（经消弧线圈接地）。 8、电力网的接线方式通常按供电可靠性分为（无备用）接线和（有备用）接线。 9、架空线是由（导线）（避雷线）（杆塔）（绝缘子）（金具）构成。

10、电力系统的调压措施有（改

第三部分 电力系统分析习题集

电力系统稳态分析习题

1. 什么是动力系统, 电力系统及电力网?

2. 试述电力系统的各类接线方式和它们的优缺点。 3. 我国电力网有哪几种标准电压等级?

4. 电力系统中性点直接接地, 不接地与经消弧线圈接地方式的适用有何规定? 5. 电力系统运行的基本要求是什么?

6. 为什么要规定额定电压等级?系统各元件的额定电压是如何确定的?试标出图中发电机和变压器两侧的额定电压(图中电压是电力线路的额定电压)。

10kvT1G110kvT335kvT46kvT2380v10kv

题 6 图

7. 电力系统的部分接线如图所示, 各级电网的额定电压示于图中。试求: (1)发电机G和变压器T1, T2, T3高, 低压侧绕组的额定电压。

(2)设变压器T1工作于+2.5%抽头, T2工作于主抽头,T3工作于-5%抽头。试求这些变压器的实际变比。

T110kv110kvGT235kvT310kv

题 7 图

8.有一条长120Km, 电压为110KV的双回输电线路, 导线型号为LGJ-185, 水平排列, 相间距离4m, 用查表法求线路参数, 并绘制等值电路

第一章

1、什么是电力网、电力系统、动力系统？ 2、描述电力系统的基本参量有哪些？ 3、电力系统常用的结线图有几种？ 4、电力系统生产的特点是什么？

5、对电力系统运行的基本要求是什么？ 6、 电能质量的主要指标是什么？

7、 考核电力系统运行经济性的指标是什么？ 8、 组成联合电力系统的优越性有哪些？

9、 什么是“有备用结线”？什么是“无备用结线”？各有几种形式？

10、 为什么要规定额定电压？电力线路、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确

定的？

11、 我国电力系统中性点的运行方式是什么？各自的优缺点和适用范围？ 12、 什么是“消弧线圈”？作用原理是什么？

13、 消弧线圈的补偿方式有哪些？我国一般采用哪种补偿方式？为什么？ 14、 升压变和降压变的变比有何区别？

15、 给出下面各变压器的额定电压及发电机的额定电压。

16、 给出下面各变压器的额定电压及发电机的额定电压。

1

第二章(14\\15\\24\\29)

1、 什么是变压器的短路试验和开路试验？

2、 什么是变压器的铜耗和铁耗？为什么说铜耗是可变损耗？铁耗是不变损耗？

3、 升压三绕组变压器与降压三绕组变压器的三个绕组由内到外的排列顺序是什么？为什

么这样布置？

4、

第三章 简单电力系统的潮流计算

本章介绍简单电力系统潮流计算的基本原理和手工计算方法，这是复杂电力系统采用计算机进行潮流计算的基础。潮流计算是电力系统分析中最基本的计算，其任务是对给定的运行条件确定系统的运行状态，如各母线上的电压、网络中的功率分布及功率损耗等。本章首先通过介绍网络元件的电压降落和功率损耗计算方法，明确交流电力系统功率传输的基本规律，然后循序渐进地给出开式网络、配电网络和简单闭式网络的潮流计算方法。

3.1 单一元件的功率损耗和电压降落

电力网络的元件主要指线路和变压器，以下分别研究其功率损耗和电压降落。 3.1.1电力线路的功率损耗和电压降落

1.线路的功率损耗

线路的等值电路示于图3-1。

?U1S1?I1S'?IRjXS''?IS2?I?U22j?QB1Bj2Bj2j?QB2

图3-1 线路的等值电路

图中的等值电路忽略了对地电导，功率为三相功率，电压为线电压。值得注意的是，阻抗两端通过的电流相同，均为I，阻抗两端的功率则不同，分别为S?和S??。

电力线路传输功率时产生的功率损耗既包括有功功率损耗，又包括无功功率损耗。线路功率损耗分为电流通过等值电路中串联阻抗时产生的功率损耗和电压施加于对地导纳时产生的损耗，以下分别

课 程 设 计 报 告

学生姓名: 学 号： 学 院: 电气工程学院 班 级: 电自 1012 题 目: 电力系统潮流计算

指导教师： 职称： 副教授

2013年1月9日

1. 题目分析

1. 1 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1，2，将变电所1、2、3、4的高压侧分别设为节点3、4、5、6，低压侧为7、8、9、10。并且，将节点1设为平衡节点，将节点2设为PV节点，其余节点设为PQ节点。 参数求取

2SBUB?484?,YB?UB?220KV，设定基准值SB?100MVA，所以ZB?，2SBUB根据题目原始资料，计算发电厂、变压器及线路的各项参数。

（1）运用下列公式计算变压器参数：

采用变压器参数为折算至高压侧的数值，其变比K?1，其中：

2PkUNU%U RT?2X?100S1000SN

2KNTNZT?RT?XT ZT??计算变压