完整潮流计算课设.docx
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完整潮流计算课设
（完整）潮流计算课设
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摘要
本文运用MATLAB软件进行潮流计算，对给定题目进行分析计算，再应用DDRTS软件，构建系统图进行仿真,最终得到合理的系统潮流.
潮流计算是电力系统最基本最常用的计算。
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的电压幅值和相角,各元件流过的功率，整个系统的功率损耗。
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计算，生产运行，调度管理及科学计算中都有着广泛的应用.
首先，画出系统的等效电路图，在计算出各元件参数的基础上，应用牛顿—拉夫逊Newton—Raphson法以及MATLAB软件进行计算对给定系统图进行了四种不同负荷下的潮流计算，经过调节均得到符合电压限制及功率限制的潮流分布。
其次，轮流断开环网的三条支路，在新的系统结构下进行次潮流计算,结果亦均满足潮流分布要求。
牛顿—拉夫逊Newton—Raphson法具有较好的收敛性，上诉计算过程经过四到五次迭代后均能收敛。
最后，应用DDRTS软件，构建系统图，对给定负荷重新进行分析,潮流计算后的结果也能满足相应的参数要求。
关键词牛顿-拉夫逊法MATLABDDRTS潮流计算
1．问题的重述
1。
1题目原始资料
1。
1。
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。
图1系统图
1。
1.2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（400MW），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30MW;发电厂二总装机容量为（200MW）。
1.1.3变电所资料
1．变电所1、2、3、4低压母线的电压等级分别为：
10KV35KV10KV35KV
2．变电所的负荷分别为：
50MW80MW30MW60MW
3．每个变电所的功率因数均为cosφ=0.85;
4．变电所2和变电所4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1和变电所3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；
1.1。
4输电线路资料
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
。
1.2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．轮流断开环网一回线，分析潮流的分布。
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。
1.3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．打印利用DDRTS进行潮流分析绘制的系统图，以及潮流分布图.
2．问题的分析
2。
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，低压侧分别设为节点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。
2。
2参数求取
设定基准值
，
，所以
根据题目原始资料，计算发电厂、变压器及线路的参数。
2.2。
1计算变压器参数
2.2.2计算线路参数
，
其中，
，
特殊地,同杆架设双回线计算公式为
2。
2。
3计算变电所负荷
变电所1
变电所2
变电所3
变电所4
2.2。
4计算变压器分接头变比
由于该论文中参数是选择的有名值,且参数均折算到220KV侧，从而相应理想变压器变比应取
其中，
分别为硅酸参数时任选的变压器高低侧电压，本题目中,
初始计算时，
将取为220KV,即变压器分接头均接到主接头,此时
2.3求解方法
利用牛顿拉夫逊法进行求解，用MATLAB软件编程,可以求解系统潮流分
布，根据题目的不同要求对参数进行调整，通过调节变压器变比和发电厂的电压,求解出合理的潮流分布，最后用DDRTS进行潮流分析，将两者进行比较。
3．问题的求解
3.1求解的参数及等值电路图
3.1.1求解参数并整理
对给定的网络查找潮流计算所需的原件等值参数，建立参数表格。
表1各支路原件参数值
首端号
末端号
阻抗有名值
阻抗标幺值
电纳有名值
电纳标幺值
1
3
8。
5+j20。
1
0。
01756+j0.04153
j0。
000556
j0。
2691
1
4
13.6+j32.16
0。
0281+j0。
06645
j0。
0002224
j0。
10764
1
5
13。
6+j32.16
0.0281+j0.06645
j0。
0002224
j0。
10764
4
5
10。
2+j24.12
0.02107+j0.04983
j0。
0001668
j0.08073
2
6
8.5+j20.1
0.01756+j0。
04153
j0.0004448
j0。
2691
5
6
6。
8+j16.08
0。
01405+j0。
03322
j0.000556
j0。
2153
3
7
1。
494+j40.333
0。
003086+j0.0833
0
0
4
8
1.781+j53。
885
0。
00368+j0.11136
0
0
5
9
1.494+j40。
333
0。
003086+j0。
0833
0
0
6
10
1.781+j53。
885
0。
00368+j0。
11136
0
0
3。
1。
2等值电路图
依据题目要求及原始资料画出等值电路图:
图2等值电路图
3。
2变电所负荷不变时的求解
利用给定程序对题目所给的系统图进行潮流计算，并对结果进行分析.
3。
2。
1矩阵B1、B2的建立
根据所求参数,以及B1矩阵的含义，列写B1矩阵。
1．支路首端号；
2．末端号；
3．支路阻抗；
4．支路对地电纳；
5．支路的变比;
6．支路首端处于K侧为1，1侧为0；
得到如下B1矩阵
由各个变电所负荷功率可以计算出总功率为220MW,而发电厂一、二的总装机容量分别为400MW和200MW。
令发电厂二满发,即功率为200MW，为了减小线路上的损耗，令发电机的电压为额定电压的1。
05倍。
并且，根据前面叙述的节点分类及B2矩阵的含义，列写B2矩阵。
1．该节点发电机功率；
2．该节点负荷功率;
3．节点电压初始值;
4．PV节点电压V的给定值；
5．节点所接的无功补偿设备的容量;
6．节点分类标号。
（1代表平衡节点，2代表PQ节点,3代表PV节点）
3.2。
2编写程序并运行
由于各节点电压不应超过各自的允许范围，以220KV为基准，由题目要求知，发电厂电压标幺值在1到1.05变化时，变压器低压侧电压标幺值变化范围如下表:
表2：
变电所低压母线电压范围标幺值
节点
7
8
9
10
电压下限
0.95
1
0.95
1
电压上限
1。
05
1.03
1.05
1。
03
当变比均为1时,运行程序得出结果,从结果中可以观察到各个节点电压标幺值分别为：
表3:
各个节点电压标幺值（正常负荷）
节点
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
电压
1.05
1.05
1。
03
1.01
1.03
1。
03
1.01
0。
95
1.01
0。
98
由此观察到节点8、10的电压都较正常范围偏低，因此调节变压器分接头，改变变压器的变比，最终得到合理结果，每次调整和结果如下:
表4：
调节电压方法（正常负荷）
调节方法
分接头1
分接头2
分接头3
分接头4
调整前
1
1
1
1
调整后
1
0。
95
1
0.975
调整程序并运行，得到调节结果：
表5：
调节结果（正常负荷）
节点电压
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
调整前
1.05
1.05
1。
03
1。
01
1。
03
1.03
1。
01
0。
95
1。
01
0.98
调整后
1.05
1。
05
1。
03
1.01
1.03
1.03
1。
01
1.00
1.01
1.01
由上表观察到，调节后的节点8，10的电压均在题目允许的范围内，对线路损耗进行分析,统计每次调整后各个支路的功率损耗的标幺值,记录于下表：
表6：
调节前后支路功率损耗比较（标幺值）
功率损耗
未调整
调整后
（1,3）支路
0。
0048—0。
2808i
0.0048—0。
2808i
（1，4）支路
0。
0081—0.0954i
0。
0078—0.0959i
（1，5）支路
0。
0106-0。
0909i
0.0105—0.0912i
（4，5）支路
0。
0086-0.0633i
0.0086-0。
0634i
（2,6）支路
0。
0641—0。
0804i
0.0642—0.0804i
（5，6）支路
0.0269-0。
2194i
0.0270-0.2195i
（3,7）支路
0。
0011+0.0285i
0。
0011+0.0285i
（4，8）支路
0。
0036+0。
1102i
0.0032+0。
0979i
（5,9）支路
0.0004+0.0102i
0。
0004+0.0102i
（6,10）支路
0.0019+0。
0578i
0。
0018+0。
0546i
总损耗
0。
1301—0.6535i
0.1294-0.6400i
由此可以看出，随着变压器分接头的调低有功损耗减小，符合实际情况,而最终调节使得电压在规定范围内时,且有功损耗减小到了0.07MW，相对与实际损耗12。
94MW小很多，则调整过程合理。
调整后具体的潮流分布如下：
表7：
调节后支路首端和末端功率
各条支路的首端功率Si
各条支路的末端功率Sj
S（1，3）=50。
5807+5。
75553i
S（3，1）=—50.1056-33.8391i
S（1，4）=16.3601+47。
0417i
S（4,1）=—15。
5766-56.6359i
S（1，5）=-34。
0137+48.326i
S（5，1）=35。
0589-57.4471i
S（4，5）=—64.7468—2.72891i
S（5,4）=65。
6097—3.60975i
S（2，6）=200—28.78119i
S（6，2）=—193。
5827+20.74613i
S（5,6）=—130.7064+41.44456i
S（6,5）=133.4021—63。
39539i
S（3,7）=50.1056+33。
8391i
S（7,3）=—50—30。
9872i
S（4，8）=80.3234+59。
3649i
S（8,4）=-80—49.5795i
S（5，9）=30。
0378+19.6122i
S（9,5）=-30—18.5923i
S（6,10）=60.1806+42.6493i
S（10,6）=-60-37。
1847i
各节点的功率S（单位MV）为（节点号从小到大排列）：
1。
0e+002*
0.3293+1。
0112i2。
0000—0。
2878i—0.0000—0.0000i0.0000+0。
0000i
-0。
0000-0。
0000i-0.0000-0.0000i-0.5000—0。
3099i-0。
8000-0.4958i
—0.3000—0.1859i—0.6000—0。
3718i
得到的图像如下：
图3正常负荷时MATLAB图
3.34个变电所负荷同时以2％的比例增大
3.3。
1矩阵B1、B2的变化
由于变电所负荷变小,所以各个变电所符合标幺值变为:
变电所1
变电所2
变电所3
变电所4
相应地,B2矩阵变为:
3.3。
2编写程序并运行
将程序中的B2矩阵替换后，运行并进行调节，此系统经过一次调节后达到要求，对应的调节方法和结果见下表：
调节方法：
表8调节电压方法（负荷增大2％）
调节方法
电厂1电压
电厂2电压
分接头1
分接头2
分接头3
分接头4
未调整
1。
05
1.05
1
1
1
1
第一次
1。
05
1。
05
1
0.95
1
0.975
调节结果：
表9调节结果（负荷增大2％）
节点电压
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
未调整
1.05
1.05
1.03
1.01
1。
02
1.03
1.00
0。
94
1.01
0.98
第一次
1.05
1.05
1.03
1.01
1。
02
1.03
1.00
1.00
1。
01
1.01
由上表观察到，调节后的节点8,10的电压均在题目允许的范围内，对线路损耗进行分析，统计每次调整后各个支路的功率损耗的标幺值，记录于下表：
表10调节前后支路功率损耗（标幺值）比较（负荷增大2%）
功率损耗
未调整
第一次
（1，3）支路
0。
0050—0.2802i
0.0050—0。
2802i
（1，4）支路
0.0085-0。
0943i
0。
0082—0。
0949i
（1,5）支路
0.0104-0.0913i
0。
0103-0。
0916i
（4，5）支路
0.0086-0。
0632i
0。
0086—0.0632i
（2，6）支路
0.0641-0。
0804i
0。
0641—0。
0804i
（5,6）支路
0。
0265—0。
2202i
0。
0265—0.2202i
（3，7）支路
0。
0011+0。
0297i
0.0011+0.0297i
（4,8）支路
0.0038+0。
1153i
0.0034+0。
1023i
（5，9）支路
0.0004+0。
0106i
0.0004+0。
0106i
（6，10）支路
0.0020+0。
0604i
0.0019+0。
0570i
由电压和功率损耗的标幺值可以观察到，最后一次的电压和有功损耗均符合题目要求,可认为是合理的.具体的潮流分布如下表：
表11调节后支路首端和末端功率（负荷增大2%）
各条支路的首端功率Si
各条支路的末端功率Sj
S（1,3）=51。
6073+6.56175i
S（3，1）=-51.1101—34。
5795i
S（1,4）=18。
0629+47.9382i
S（4，1）=-17.24-57。
4282i
S（1,5）=—32.3267+48。
672i
S（5,1）=33。
353-57。
83i
S（4,5）=—64。
6982—3.37549i
S（5，4）=65。
5612-2。
94858i
S（2,6）=200-27.18329i
S（6,2）=—193.5909+19.14323i
S（5,6）=—129。
5536+40.75121i
S（6,5）=132.2024—62.77572i
S（3，7）=51.1101+34。
5795i
S（7，3）=-51—31.606i
S（4,8）=81.93821+60。
8037i
S（8,4）=—81.6—50。
571i
S（5,9）=30.6394+20.0274i
S（9，5）=-30.6-18。
964i
S（6，10）=61。
3885+43.6325i
S（10，6）=-61.2—37。
928i
各节点的功率S为（节点号从小到大排列）：
1。
0e+002＊
0.3734+1.0317i2.0000-0.2718i0.0000+0.0000i-0.0000—0.0000i
0.0000-0.0000i—0。
0000—0。
0000i—0。
5100—0。
3161i-0.8160-0.5057i
—0.3060-0。
1896i—0.6120—0.3793i
得到的图像如下：
图4负荷增大2％时MATLAB图
3。
44个变电所负荷同时以2％的比例下降
3。
4。
1矩阵B1、B2的变化
由于变电所负荷变小，所以各个变电所符合标幺值变为：
变电所1
变电所2
变电所3
变电所4
相应地，B2矩阵变为：
3。
3.2编写程序并运行
将程序中的B2矩阵替换后，运行并进行调节，此系统经过一次调节后达到要求，对应的调节方法和结果见下表：
调节方法:
表12调节电压方法（负荷下降2％）
调节方法
电厂1电压
电厂2电压
分接头1
分接头2
分接头3
分接头4
未调整
1.05
1.05
1
1
1
1
第一次
1.05
1.05
1
0。
95
1
0.975
调节结果:
表13调节结果（负荷下降2%）
节点电压
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
未调整
1.05
1。
05
1.03
1.01
1.03
1.03
1.01
0。
95
1.01
0。
98
第一次
1。
05
1.05
1.03
1。
01
1。
03
1.03
1.01
1.01
1.01
1。
01
由上表观察到,调节后的节点8,10的电压均在题目允许的范围内，对线路损耗进行分析,统计每次调整后各个支路的功率损耗的标幺值，记录于下表：
表14调节前后支路功率损耗（标幺值）比较（负荷下降2%）
功率损耗
未调整
第一次
（1，3）支路
0.0050—0.2802i
0.0045-0。
2815i
（1，4）支路
0.0082—0。
0949i
0.0075-0。
0969i
（1，5）支路
0。
0103-0.0916i
0。
0107-0.0908i
（4,5）支路
0。
0086-0。
0632i
0。
0086—0。
0635i
（2，6）支路
0.0641—0。
0804i
0.0643-0。
0803i
（5,6）支路
0.0265-0。
2202i
0.0274-0.2188i
（3,7）支路
0。
0011+0。
0297i
0.0010+0.0273i
（4,8）支路
0。
0034+0.1023i
0。
0031+0.0935i
（5，9）支路
0.0004+0.0106i
0。
0004+0.0098i
（6,10）支路
0。
0019+0。
0570i
0.0017+0.0523i
由电压和功率损耗的标幺值可以观察到，最后一次的电压和有功损耗均符合题目要求，可认为是合理的。
具体的潮流分布如下表：
表15调节后支路首端和末端功率
各条支路的首端功率Si
各条支路的末端功率Sj
S（1,3）=49.5548+4.95202i
S（3，1）=—49。
1012—33。
1i
S（1，4）=14.66+46。
1582i
S（4,1）=—13.9137-55。
8512i
S（1，5）=-35.6975+47.988i
S（5,1）=36。
7633-57.068i
S（4，5）=-64。
7954-2.08738i
S（5，4）=65。
6583-4.26534i
S（2，6）=200—30。
36861i
S（6,2）=—193。
5738+22.34043i
S（5，6）=-131。
8578+42。
13587i
S（6,5）=134.6009-64。
01205i
S（3，7）=49。
1012+33.1i
S（7，3）=—49—30。
367i
S（4,8）=78。
7091+57.9386i
S（8,4）=-78。
4-48。
588i
S（5，9）=29.4362+19。
1975i
S（9,5）=—29.4-18。
22i
S（6，10）=58.9729+41。
6716i
S（10，6）=—58。
8—36.441i
各节点的功率S为（节点号从小到大排列）:
1.0e+002＊
0.2852+0。
9910i2。
0000-0.3037i0。
0000+0.0000i—0.0000-0.0000i
0.0000+0。
0000i—0.0000-0.0000i-0。
4900—0.3037i-0.7840—0.4859i
—0.2940-0.1822i—0。
5880—0.3644i
得到的图像如下：
图5负荷减小2%时MATLAB图
3.51、4变电所负荷以2％的比例下降，而2、3变电所负荷以2％的比例增大
4.5。
1矩阵B1、B2的变化
由于变电所负荷变小,所以各个变电所符合标幺值变为：
变电所1
变电所2
变电所3
变电所4
相应地,B2矩阵变为:
3。
5.2编写程序并运行
将程序中的B2矩阵替换后,运行并进行调节，此系统经过一次调节后达到要求，对应的调节方法和结果见下表:
调节方法：
表16调节电压方法（负荷下降和增大2％）
调节方法
电厂1电压
电
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