课程设计潮流计算的计算机算法

潮流计算是电力系统非常重要的分析计算，用以研究系统规划和运行中提出的各种问题。对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求；对运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。

潮流计算是电力系统分析最基本的计算。除它自身的重要作用之外，在《电力系统分析综合程序》(PSASP)中，潮流计算还是网损计算、静态安全分析、暂态稳定计算、小干扰静态稳定计算、短路计算、静态和动态等值计算的基础。

传统的潮流计算程序缺乏图形用户界面，结果显示不直接难与其他分析功能集成。网络原始数据输入工作大量且易于出错。本文采用MATLAB语言运行WINDOWS操作系统的潮流计算软件。而采用MATLAB界面直观，运行稳定，计算准确。

关键词：电力系统潮流计算；牛顿—拉夫逊法潮流计算；MATLAB

一、概述

1.1设计目的与要求.................................................

1.1.1 设计目的......................................................

1.1.2 设计要求.....................................................

1.2 设计题目......................................................

1.3 设计内容.....................................................

二、电力系统潮流计算概述.....................

2.1 电力系统简介..........................................

2.2 潮流计算简介..........................................

2.3 潮流计算的意义及其发展..................... ..............

三、潮流计算设计题目..........................

3.1 潮流计算题目........................................

3.2 对课题的分析及求解思路........................

四、潮流计算算法及手工计算...........................

4.1 变压器的∏型等值电路..............................

4.2 节点电压方程..............................

4.3节点导纳矩阵.............................

4.4 导纳矩阵在潮流计算中的应用.......................

4.5 潮流计算的手工计算..........................

五、Matlab概述....................................

5.1 Matlab简介............................................

5.2 Matlab的应用............................................

5.3 矩阵的运算...........................................

5.3.1 与常数的运算.............................................

5.3.2 基本数学运算..................................

5.3.3 逻辑关系运算....................................

5.4 Matlab中的一些命令.................................

六、潮流计算流程图及源程序................................

6.1 潮流计算流程图..............................

6.2 潮流计算源程序图...............................

6.3 运行计算结果.......................................

总结

参考文献

1.1 设计目的与要求

1.1.1设计目的

1.掌握电力系统潮流计算的基本原理；

2.掌握并能熟练运用一门计算机语言（MATLAB语言或C语言或C++语言）；

3.采用计算机语言对潮流计算进行计算机编程。

1.1.2 设计要求

1. 程序源代码；

2. 给定题目的输入，输出文件；

3. 程序说明；

4. 给定系统的程序计算过程；

5. 给定系统的手算过程（至少迭代2次）。

1.2设计题目

电力系统潮流计算（牛顿-拉夫逊法、P-Q分解法）

1.3设计内容

1.根据电力系统网络推导电力网络数学模型，写出节点导纳矩阵；

2.赋予各节点电压变量（直角坐标系形式）初值后，求解不平衡量；

3.形成雅可比矩阵；

4.求解修正量后，重新修改初值，从2开始重新循环计算；

5.求解的电压变量达到所要求的精度时，再计算各支路功率分布、功率损耗和

平衡节点功率；

6.上机编程调试；

7.计算分析给定系统潮流分析并与手工计算结果做比较分析；

8.书写课程设计说明书，准备答辩。

2．1电力系统叙述

电力工业发展初期，电能是直接在用户附近的发电站（或称发电厂）中生产的，各发电站孤立运行。随着工农业生产和城市的发展，电能的需要量迅速增加，而热能资源和水能资源丰富的地区又往往远离用电比较集中的城市和工矿区，为了解决这个矛盾，就需要在动力资源丰富的地区建立大型发电站，然后将电能远距离输送给电力用户。同时，为了提高供电的可靠性以及资源利用的综合经济性，又把许多分散的各种形式的发电站，通过送电线路和变电所联系起来。这种由发电机、升压和降压变电所，送电线路以及用电设备有机连接起来的整体，即称为电力系统。

现代电力系统提出了“灵活交流输电和新型直流输电”的概念。灵活交流输电技术是指运用固态电子器件与现代自动控制技术对交流电网的电压、相位角、阻抗、功率以及电路的通断进行实时闭环控制，从而提高高压输电线路的诉讼能力和电力系统的稳态水平。新型直流输电技术是指应用现电力电子技术的最新成果，改善和简化变流站的造价等。

运营方式管理中，潮流是确定电网运行方式的基本出发点：在规划领域，需要进行潮流分析验证规划方案的合理性；在实时运行环境，调度员潮流提供了电网在预想操作预想下的电网的潮流分布以及校验运行的可靠性。在电力系统调度运行的多个领域都涉及到电网潮流计算。潮流是确定电力网咯运行状态的基本因素，潮流问题是研究电力系统稳态问题的基础和前提。

1.2潮流计算简介

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。在电力系统规划的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，电力系统的潮流计算也是计算机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和重要和基础的

计算。

电力系统潮流计算也分为离线计算和在线计算两种，前者主要用于系统规划设计和安排系统的运行方式，后者则用于正在运行系统的经常监视及实时控制。

利用电子数字计算机进行潮流计算从50年代中期就已经开始了。在这20年内，潮流计算曾采用了各种不同的方法，这些方法的发展主要围绕着对潮流计算的一些基本要求进行的，对潮流计算的要求可以归纳为以下几点：

（1）计算方法的可靠性或收敛性；

（2）对计算机内存量的要求；

（3）计算速度；

（4）计算的方便性和灵活性。

2.3潮流计算的意义及其发展

电力系统潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。潮流计算的目标是求取电力系统在给定运行状态的计算，即节点电压和功率分布，用以检查系统各元件是否过负荷。各点电压是否满足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率损耗等。对现有的电力系统的运行和扩建，对新的电力系统进行规划设计以及对电力系统进行静态和稳态分析都是以潮流计算为基础。潮流计算结果可用如电力系统稳态研究，安全估计或最优潮流等对潮流计算的模型和方法有直接影响。实际电力系统的潮流技术那主要采用牛顿—拉夫逊法。

运行方式管理中，潮流是确定电网运行方式的基本出发点；在规划领域，需要进行潮流分析验证规划方案的合理性；在实时运行环境，调度员潮流提供了多个在预想操作情况下电网的潮流分布以及校验运行可靠性。在电力系统调度运行的多个领域问题是研究电力系统稳态问题的基础和前提。

在用数字见算计算机解电力系统潮流问题的开始阶段，普遍采取以节点导纳矩阵为基础的逐次代入法。这个方法的原理比较简单，要求的数字计算机内存量比较差下，适应50年代电子计算机制造水平和当时电力系统理论水平，但它的收敛性较差，当系统规模变大时，迭代次数急剧上升，在计算中往往出现迭代不收敛的情况。这就迫使电力系统的计算人员转向以阻抗矩阵为基础的逐次代入法。阻抗法改善了系统潮流计算问题的收敛性，解决了导纳无法求解的一些系统的潮流计算，在60年代获得了广泛的应用，阻抗法德主要缺点是占用计算机内

存大，每次迭代的计算量大。当系统不断扩大时，这些缺点就更加突出，为了克服这些缺点，60年代中期发展了以阻抗矩阵为基础的分块阻抗法。这个方法把一个大系统分割为几个小的地区系统，在计算机内只需要存储各个地区系统的阻抗矩阵及它们之间联络的阻抗，这样不仅大幅度的节省了内存容量，同时也提高了计算速度。

克服阻抗法缺点是另一个途径是采用牛顿-拉夫逊法。这是数学中解决非线性方程式的典型方法，有较好的收敛性。在解决电力系统潮流计算问题时，是以导纳矩阵为基础的，因此，只要我们能在迭代过程中尽可能保持方程式系数矩阵的稀疏性，就可以大大提高牛顿法潮流程序的效率。自从60年代中期，牛顿法中利用了最佳顺序消去法以后，牛顿法在收敛性。内存要求。速度方面都超过了阻抗法，成为了60年代末期以后广泛采用的优秀方法。

第三章

3.1 潮流计算题目

Table I Line Data of the 6-Bus System on 100 MVA Base

Line Number

Bus

From

Number

To

R X

Tap

Ratio

1120.0000.300 1.025 2140.0970.407

3160.1230.518

4250.2820.640

5350.723 1.050

6430.0000.133 1.100

7460.0800.370

3.2 对课题的分析及求解思路

此电力系统是一个6节点，7支路的电力网络。综合比较牛顿拉夫逊法（直角坐标、极坐标）、PQ分解法等多种求解方法的特点，最后确定采用牛顿拉夫逊法（极坐标）。因为此方法所需解的方程组最少。

第四章

4.1变压器的∏型等值电路

在电力系统潮流计算中，往往要计算节点导纳矩阵，而我们计算节点导纳矩阵采用节点电压法来实现，如在变压器构成的电力系统中，需要将变压器模型转变成变压器∏型等值电路（见图1-1），在利用电路知识列节点电压方程，从而导出所需的导纳矩阵。

k

Y T/

k:1Y T

k

k2k

k-1

图3-1双绕组变压器的∏型等值电路（i ，j 为节点）

而在电力系统潮流计算中一般采用标幺值进行计算，标幺值公式如下：

=有名值（任意单位）标幺值基准值（与有名值同单位）

如果采用标么值计算，元件参数都应归算到同一基准值时得标么值，才能在同一个等值电路上分析和计算。所以，变压器转变成∏型等值电路时，我们采用标幺值计算，使所求参数为变压器变比k 的函数。而在一个已经归算好的电力系统网中，若改变变压器的分接头来进行调压，这时变压器的等值电路参数也会相应得改变，此时采用∏型等值电路进行折算就显得较为方便。

下面是变压器的∏型等值电路分析过程：

如不计励磁支路的影响，双绕组变压器可用其阻抗与一个理想变压器串联的电路表示，如图所示。理想变压器只有一个参数，那就是变比k=12

U U 。现以变压器阻抗按实际变比归算到低压侧的情况为例，推导出双绕组变压器的∏型等值电路。

流入和流出理想变压器的功率相等：

....

1212/k U I U I = (1U 、2U 分别为变压器高、低绕组的实际电压） （3-1）

..12/k I I = （3-2）联立（3-1）、（3-2）两个公式解得：

.....1212122T k kZ k k T T T Y U Y U U U I Z =

-=- （3-3） .....11222T k Z k

T T T Y U U U I Y U Z =-=- （3-4） 根据《电路原理》节点1、2的节点电流方程具有如下形式：

...

112

1112...2122122I Y U Y U I Y U Y U ⎫=+⎪⎬⎪-=+⎭ （3-5） 将式（3-3）、（3-4）与式（3-5）比较得(3-6):

211T 12T 21T 12T Y Y /k Y Y /k Y Y /k Y Y ⎫=⎪=-⎪⎬=-⎪⎪=⎭

(3-6) 因此可以的得到各支路导纳为

1212T 2121T 2101112T T T 2202221T T T Y y Y /k Y y Y /k 1k y Y y Y /k Y /k Y k k 1y Y y Y Y /k Y k =-=-⎫⎪=-=-⎪⎪-⎬=-=-=⎪⎪-=-=-=⎪⎭

（3-7）

4.2 节点电压方程

在电路中我们学过利用节点电压方程求解某几条支路的电流，现以下图3-2-1与图3-2-2为例推导节点电压方程组。

图3-2-1节点电压法为例 图3-2-2用电流源代替电压源为例

图3-2-1表示了一个具有两个电源和你一个等值负荷的系统。1e •、2e •

为电

源电势，1y 、2y 为电源的内部导纳，3y 为负荷的等值导纳，4y 、5y 、6y 为各支路的导纳。如果以地为电压参考点，设节点1、2、3的电压为，根据基尔霍夫电流KCL 法对节点1、2、3列节点电流方程得式（3-8）：

..

....1112113111......2162152322.....431532330y V y V V y V V y y V y V V y V V y y V V y V V y V e e ⎫⎛⎫⎛⎫+-+-= ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎪⎪⎛⎫⎛⎫+-+-=⎬ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎪⎪⎛⎫⎛⎫-+-+=⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎭ （3-8）

上式中左端为节点1、2、3流出的电流，右端为注入个节点的电流。由上式可以得到一个等效的等值电路图3-2-2。图3-2-2中利用了电流源代替的电压源。在图1-2-2中可知的式（3-9）：

.

.111..222I y I y e e ⎫=⎪

⎬⎪=⎭ （3-9） 为等值电流源向网络注入的电流。将与式（3-8）联立得式（3-10）：

....1111221331....2112222332....3113223333Y V Y V Y V I Y V Y V Y V I Y V Y V Y V I ⎫++=⎪

⎪++=⎬

⎪⎪++=⎭

(3-10）

上式中()()()111462225633346,,Y y y y Y y y y Y y y y =++=++=++称为节点1、2、

3的自导纳，122161331423325,,Y Y y Y Y y Y Y y ==-==-==-称为相应节点之间

的互导纳。

因此，在一般情况下，在电力网络中有n 个节点，则可以按式（3-10）的形式列出n 个节点方程式，也可用矩阵的形式表示I YV =。其中

.1.2....n I I I I ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦ .1.2....n V V V V ⎡⎤⎢⎥⎢⎥

⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦

分别为节点注入电流列向量及节点电压列向量；

111212122212.....................n n n n nn Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦

为节点导纳矩阵，其中对角元素ii Y 为节点i 的自导纳，非对角线ij Y 为节点i 与

节点j 之间的互导纳。

4.3 节点导纳矩阵

节点导纳矩阵既可根据自导纳和互导纳的定义直接求取，也可根据电路知识中找出改网络的关联矩阵，在节点电压方程的矩阵形式进行求解。本章节我们主要讨论的是直接求解导纳矩阵。根据节点电压方程章节我们知道，在利用电子数字计算机计算电力系统运行情况是，多采用I YV =形式的节点方程式。其中阶数等于电力网络的节点数。从而可以得到n 个节点时的节点导纳矩阵方程组（3-11）如下：

....

11112211....211222232....11223.........................n n n n n n n n Y V Y V Y V I Y V Y V Y V I Y V Y V Y V I ⎫++=⎪

⎪⎪++=⎬⎪⎪

⎪++=⎭

(3-11）

由此可以得到n 个节点导纳矩阵： 111212122212...............n n n n nn Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦

它反映了网络的参数及接线情况，因此导纳矩阵可以看成是对电力网络电气特性的一

种数学抽象。由导纳短阵所联系的节点方程式是电力网络广泛应用的一种数学模

型。

通过上面的讨论，可以看出节点导纳矩阵的有以下特点：

（1）导纳矩阵的元素很容易根据网络接线图和支路参数直观地求得，形成节点导纳矩阵的程序比较简单。

（2）导纳矩阵为对称矩阵。由网络的互易特性易知ij ji Y Y 。

（3）导纳矩阵是稀疏矩阵。它的对角线元素一般不为零，但在非对角线元素中则存在不少零元素。在电力系统的接线图中，一般每个节点与平均不超过3~4个其他节点有直接的支路连接。因此，在导纳矩阵的非对角线元素中每行仅有3~4个非零元素，其余的都是零元素，而且网络的规模越大，这种现象越显著。

导纳矩阵的对称性和稀疏性对于应用计算机求解电力系统问题有很大的影响。如果能充分地利用这两个特点，如在程序设计中储存导纳矩阵的对角元素和上三角元素（或下三角元素），排除零元素的储存和运算，就可以大大地节省储存单元和提高计算速度。

节点导纳矩阵的形式可归纳如下：

（1）导纳矩阵的阶数等于电力网络的节点数。

（2）导纳矩阵各行非对角元素中非零元素的个数等于对应节点所连得不接地支路数。

（3）导纳矩阵各对角元素，即节点的自导纳等于相应节点之间的支路导纳之和。

（4）导纳矩阵非对角元素，即节点之间的互导纳等于相应节点之间的支路导纳的负值。

而在电力系统中进行潮流计算时，往往要计算不同接线下的运行状况，例如，改变变压器主抽头时，潮流分布也随之变化，以及改变其他设备参数进行计算潮流分布，此时就需要导出变化时的导纳矩阵就需要对所设计的程序进行参数设定，而不需要重复上述步骤去导出所求的导纳矩阵。

4.4 导纳矩阵在潮流计算中的应用

导纳矩阵在潮流计算中的应用起到重要的作用，前面我们介绍了根据系统网络的接线盒参数形成节点导纳矩阵的方法。尽管形成节点导纳矩阵的原理是简单的，但如果采用手算的方法，即使节点数不多的系统也仍然有相当大的工作量。因此只有应用计算机才能快速而准确地完成这些计算任务。本章节我们介绍形成系统节点导纳矩阵的实用程序。

为了形成节点导纳矩阵，必须知道电力系统的接线图。从前面的讨论知道，网络接线由节点及连接两个节点的支路确定。实际上，只有输入了各支路两端的节点号，就相当输入了系统的接线图。

在计算潮流分布时，我们必须先导出该网络的导纳矩阵，而进行潮流计算时解非线性的节点电压方程的有关方法中，高斯-塞德尔迭代法和牛顿-拉夫逊迭代法是计算机潮流计算中常用的基本方法。这两种方法既可用以解线性方程

组，也课用以解非线性方程组。高斯-塞德尔迭代法由于其简单而在早期的潮流计算程序中得以采用。但嗣后就逐渐被牛顿型算法所取代。目前这种方法多半与牛顿型算法配合使用以弥补后者的不足。牛顿-拉夫逊法的收敛性较好，但对初值的要求比较严格，是当前广泛采用的计算机潮流算法。

运用计算机进行潮流计算，一般要完成以下几个步骤：

建立数学模型、确立计算方法、制定计算机流程并编制程序、上机计算及对计算结果进行分析。

因此我们可以知道导纳矩阵在潮流计算中是很重要的。本节只是对导纳矩阵在潮流分布的计算机算法一些简单的描述，我们将在下一章对其进行详细讲解。

4.5 潮流计算的手工计算

在计算电力系统网络的潮流分布时，我们需要把变压器转化成变压器的∏型等值电路来进行计算器等效导纳，以下是变压器1T 的∏型等值电路（见图3-1），变压器2T 的∏型等值电路（见图3-2），其等效导纳的计算过程如下：

变压器1T 的∏型等值电路

图3-1 所求变压器1T 参数数据如下： ()()()()()()()T T T T 1210T 2220T j0.311Y j3.3333s j0.3Y j3.3333y j3.2520s k 1.0251k 1 1.025y Y j3.3333j.0793s k 1.025k 1 1.0251y Y j3.3333j0.0813s k 1.025z z ⎧⎪=Ω⎪⎪===-⎪⎪-⎪===-⎨⎪--⎪==⨯--=⎪⎪⎪--==⨯-=-⎪⎩

变压器2T 的∏型等值电路

图3-2

所求变压器2T 参数数据如下：

()

()

()

()()()()

T T T T

1230T 2240T j0.1331

1

Y j7.5188s j0.133Y j7.5188

y j6.8353s k 1.11k 1 1.1

y Y j7.5188j.6214s k 1.1k 1 1.11

y Y j7.5188j6835s k 1.1z z ⎧⎪=Ω⎪⎪===-⎪⎪-⎪===-⎨⎪--⎪==⨯-=⎪⎪⎪--==⨯-=-⎪⎩

所求电力系统网络的各个节点的相关参数如下：

()()

()

()

11161410121221121331144114155116611622122025Y y y y y 0.4339j1.827205540j2.3244j0.0793j3.25200.9879j7.3223s Y Y y j3.2520s Y Y 0

Y Y y 0.5540j2.3244s Y Y 0

Y Y y 0.4339j1.8272s Y y y y j3.252=+++=-+-+-=-==-=====-=-+====-=-+=++=-()

()

()

()

23322442255225266233333440353443343553350j0.08130.5766j1.30850.5766j4.6418s Y Y 0

Y Y 0

Y Y y 0.5766j1.3085s Y Y 0

Y Y y y y j6.8353j0.63830.4449j0.64610.4449j8.119s Y Y y j6.8353s Y Y y 0.4-+-=-======-=-+====++=--+-=-==-===-=-()

()()

()

3663444634304554466446555525355449j0.6461s Y Y 0

Y y y y 0.5583j2.58200.5540j2.3244j6.8353j0.6214 1.1123j11.1203s Y Y 0

Y Y y 0.5583j2.5820s Y Y y y 0.5766j1.30850.4449j0.6461 1.0215j1.9546s Y +===++=-+--+=-====-=-+==+=-+-=-()66566661646Y 0

Y Y y y 0.4339j1.82720.5583j2.58200.9922j4.4092s ====+=-+-=-

第五章

5.1 Matlab 简介 MATLAB 是由美国mathworks 公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C 、Fortran ）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB 和Mathematica 、Maple 并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB 可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

5.2 Matlab 的应用

MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++ ，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。

MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作：

● 数值分析

● 数值和符号计算

● 工程与科学绘图

● 控制系统的设计与仿真

● 数字图像处理技术

● 数字信号处理技术

● 通讯系统设计与仿真

● 财务与金融工程

MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用 MATLAB 函数集）扩展了 MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。

5.3.1 与常数的运算

常数与矩阵的运算即是同该矩阵的每一元素进行计算。但需注意进行数除时，常数通常只能做除量。

基本函数运算中，矩阵的函数运算是矩阵预算中最实用的部分，常用的主要有以下几个：

det(a) 求矩阵a的行列式

eig(a) 求矩阵a的特征值

inv(a)或a^(-1) 求矩阵a的逆矩阵

rank(a) 求矩阵a的秩

trace(a) 求矩阵a的迹（对角线元素之和）

我们进行工程计算时常常遇到矩阵对应元素之间的运算。这种运算不同于前面

讲的数学运算，为有所区别，我们称之为数组运算。

潮流计算的计算机算法

第四章潮流计算的计算机算法 第一节概述 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（幅值及相角），各元件中流过的功率、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。 电力系统潮流计算分为离线潮流计算和在线潮流计算。前者主要用于系统规划设计和安排系统的运行方式，后者则用于正在运行系统的经常监视及实时控制。本章主要讨论离线潮流计算问题，它的基本算法同样适用于在线潮流计算。 潮流计算在数学上是多元非线性方程组的求解问题，求解的方法有很多种。自从五十年代计算机应用于电力系统以来，当时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），后来为解决导纳法的收敛性较差的问题，出现了以阻抗矩阵为基础的逐次代入法（阻抗法）。到六十年代，针对阻抗法占用计算机内存大的问题又出现了分块阻抗法及牛顿－拉夫逊（Newton－Raphson）法。Newton —Raphson法是数学上解非线形方程式的有效方法，有较好的收敛性。将N－R法用于潮流计算是以导纳矩阵为基础的，由于利用了导纳矩阵的对称性、稀疏性及节点编号顺序优化等技巧，使N－R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。同时国内外广泛研究了诸如非线形规划法、直流法、交流法等各种不同的潮流计算方法。七十年代以来，又涌现出了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年由岩本伸一等提出的保留非线性的高 129

(完整word版)潮流计算方法

由于本人参加我们电气学院的电气小课堂，主讲的是计算机算法计算潮流这章，所以潜心玩了一个星期，下面整理给大家分享下。 本人一个星期以来的汗水，弄清楚了计算机算法计算潮流的基础，如果有什么不懂的可以发信息到邮箱：zenghao616@https://www.docsj.com/doc/9919158411.html, 接下来开始弄潮流的优化问题，吼吼！ 电力系统的潮流计算的计算机算法：以MATLAB为环境 这里理论不做过多介绍，推荐一本专门讲解电力系统分析的计算机算法的书籍---------《电力系统分析的计算机算法》—邱晓燕、刘天琪编著。 这里以这本书上的例题【2-1】说明计算机算法计算的过程，分别是牛顿拉弗逊算法的直角坐标和极坐标算法、P-Q分解算法。主要是简单的网络的潮流计算，其实简单网络计算和大型网络计算并无本质区别，代码里面只需要修改循环迭代的N即可，这里旨在弄清计算机算法计算潮流的本质。代码均有详细的注释. 其中简单的高斯赛德尔迭代法是以我们的电稳教材为例子讲，其实都差不多，只要把导纳矩阵Y给你，节点的编号和分类给你，就可以进行计算了，不必要找到原始的电气接线图。 理论不多说，直接上代码： 简单的高斯赛德尔迭代法： 这里我们只是迭代算出各个节点的电压值，支路功率并没有计算。 S_ij=P_ij+Q_ij=V_i(V_i* - V_j*) * y_ij* 可以计算出各个线路的功率 在显示最终电压幅角的时候注意在MATLAB里面默认的是弧度的形式，需要转化成角度显示。 clear;clc; %电稳书Page 102 例题3-5 %计算网络的潮流分布 --- 高斯-赛德尔算法 %其中节点1是平衡节点 %节点2、3是PV节点，其余是PQ节点 % 如果节点有对地导纳支路 %需将对地导纳支路算到自导纳里面 %------------------------------------------------% %输入原始数据，每条支路的导纳数值，包括自导和互导纳； y=zeros(5,5); y(1,2)=1/(0.0194+0.0592*1i); y(1,5)=1/(0.054+0.223*1i); y(2,3)=1/(0.04699+0.198*1i); y(2,4)=1/(0.0581+0.1763*1i); %由于电路网络的互易性，导纳矩阵为对称的矩阵

东北电力大学电力系统潮流计算课程设计

东北电力大学电力系统潮流计算课程设计 一、课程设计目的 本课程设计旨在通过电力系统潮流计算的原理和方法，使学生掌握电力系统潮流计算的基本理论和方法，能够熟练地使用相应的软件进行电力系统潮流计算，解决实际电力系统运行中的电压稳定性、线路功率负载分配、网损分配等问题。 二、课程设计基本内容 1. 电力系统潮流计算的基本原理和方法。 2. 电力系统潮流计算的数学模型和基本方程。 3. 电力系统潮流计算的常用算法和软件。 4. 电力系统潮流计算在电力系统运行中的应用。 5. 电力系统潮流计算中的实际问题。 三、课程设计要求 1. 确定实验对象：根据实际情况，选择一座电力系统进行潮流计算。 2. 搜集资料：搜集电力系统的拓扑结构、参数数据等资料。 3. 撰写实验报告：根据实验结果，撰写实验报告，包括潮流计算结果分析、各种潮流计算算法的比较和评价等内容。 四、主要学习步骤 1. 熟悉电力系统潮流计算的基本原理和方法。 2. 学习电力系统潮流计算的数学模型和基本方程。 3. 掌握电力系统潮流计算常用算法和软件。 4. 对电力系统进行拓扑分析，确定潮流计算的输入数据。 5. 进行电力系统潮流计算，分析计算结果。 6. 对潮流计算的不同算法进行比较和评价，选择最适合实际情况的算法。 7. 撰写实验报告，反映实验结果和分析。

五、课程设计评分要点 1. 实验报告撰写质量。 2. 对电力系统潮流计算原理和方法的理解和掌握程度。 3. 对电力系统潮流计算常用算法和软件的掌握程度。 4. 对实际问题的分析和解决能力。 5. 对潮流计算结果的分析和解释能力。 6. 对不同潮流计算算法的比较和评价。 7. 学生的表现和实验思路。

用Matlab计算潮流计算-电力系统分析报告

《电力系统潮流上机》课程设计报告 院系：电气工程学院 班级：电088班 学号： 0812002221 学生：东昇 指导教师：新松 设计周数：两周 日期：2010年 12 月 25 日

一、课程设计的目的与要求 目的：培养学生的电力系统潮流计算机编程能力，掌握计算机潮流计算的相关知识 要求：基本要求： 1.编写潮流计算程序； 2.在计算机上调试通过； 3.运行程序并计算出正确结果； 4.写出课程设计报告 二、设计步骤： 1.根据给定的参数或工程具体要求（如图），收集和查阅资料；学习相关软件（软件自选：本设计选择Matlab进行设计）。 2.在给定的电力网络上画出等值电路图。 3.运用计算机进行潮流计算。 4.编写设计说明书。 三、设计原理 1．牛顿-拉夫逊原理 牛顿迭代法是取x0 之后，在这个基础上，找到比x0 更接近的方程的跟，一步一步迭代，从而找到更接近方程根的近似跟。牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大优点是在方程f(x) = 0 的单根附近具有平方收敛，而且该法还可以用来求方程的重根、复根。电力系统潮流计算，一般来说，各个母线所供负荷的功率是已知的，各个节点电压是未知的（平衡节点外）可以根据网络结构形成节点导纳矩阵，然后由节点导纳矩阵列写功率方程，由于功率方程里功率是已知的，电压的幅值和相角是未知的，这样潮流计算的问题就转化为求解非线性方程组的问题了。为了便于用迭代法解方程组，需要将上述功率方程改写成功率平衡方程，并对功率平衡方程求偏导，得出对应的雅可比矩阵，给未知节点赋电压初值，一般为

额定电压，将初值带入功率平衡方程，得到功率不平衡量，这样由功率不平衡量、雅可比矩阵、节点电压不平衡量（未知的）构成了误差方程，解误差方程，得到节点电压不平衡量，节点电压加上节点电压不平衡量构成新的节点电压初值，将新的初值带入原来的功率平衡方程，并重新形成雅可比矩阵，然后计算新的电压不平衡量，这样不断迭代，不断修正，一般迭代三到五次就能收敛。 牛顿—拉夫逊迭代法的一般步骤： （1）形成各节点导纳矩阵Y。 （2）设个节点电压的初始值U和相角初始值e 还有迭代次数初值为0。 （3）计算各个节点的功率不平衡量。 （4）根据收敛条件判断是否满足，若不满足则向下进行。 （5）计算雅可比矩阵中的各元素。 （6）修正方程式个节点电压 （7）利用新值自第（3）步开始进入下一次迭代，直至达到精度退出循环。 （8）计算平衡节点输出功率和各线路功率 2．网络节点的优化 １）静态地按最少出线支路数编号 这种方法由称为静态优化法。在编号以前。首先统计电力网络个节点的出线支路数，然后，按出线支路数有少到多的节点顺序编号。当由n 个节点的出线支路相同时，则可以按任意次序对这n 个节点进行编号。这种编号方法的根据是导纳矩阵中，出线支路数最少的节点所对应的行中非零元素也２）动态地按增加出线支路数最少编号在上述的方法中，各节点的出线支路数是按原始网络统计出来的，在编号过程中认为固定不变的，事实上，在节点消去过程中，每消去一个节点以后，与该节点相连的各节点的出线支路数将发生变化(增加，减少或保持不变)。因此，如果每消去一个节点后，立即修正尚未编号节点的出线支路数，然后选其中支路数最少的一个节点进行编号，就可以预期得到更好的效果，动态按最少出线支路数编号方法的特点就是按出线最少原则编号时考虑了消去过程中各节点出线支路数目的变动情况。 3．MATLAB编程应用 Matlab 是“Matrix Laboratory”的缩写，主要包括：一般数值分析，矩阵运算、数字信号处理、建模、系统控制、优化和图形显示等应用程序。由于使用Matlab 编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致，所以不像学习高级语言那样难于掌握，而且编程效率和计算效率极高，还可在计算机上直接输出结果和精美的图形拷贝，所以它的确为一高效的科研助手。 四、设计容 1.设计流程图

课程设计潮流计算的计算机算法

潮流计算是电力系统非常重要的分析计算，用以研究系统规划和运行中提出的各种问题。对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求；对运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。 潮流计算是电力系统分析最基本的计算。除它自身的重要作用之外，在《电力系统分析综合程序》(PSASP)中，潮流计算还是网损计算、静态安全分析、暂态稳定计算、小干扰静态稳定计算、短路计算、静态和动态等值计算的基础。 传统的潮流计算程序缺乏图形用户界面，结果显示不直接难与其他分析功能集成。网络原始数据输入工作大量且易于出错。本文采用MATLAB语言运行WINDOWS操作系统的潮流计算软件。而采用MATLAB界面直观，运行稳定，计算准确。 关键词：电力系统潮流计算；牛顿—拉夫逊法潮流计算；MATLAB

一、概述 1.1设计目的与要求................................................. 1.1.1 设计目的...................................................... 1.1.2 设计要求..................................................... 1.2 设计题目...................................................... 1.3 设计内容..................................................... 二、电力系统潮流计算概述..................... 2.1 电力系统简介.......................................... 2.2 潮流计算简介.......................................... 2.3 潮流计算的意义及其发展..................... .............. 三、潮流计算设计题目.......................... 3.1 潮流计算题目........................................ 3.2 对课题的分析及求解思路........................ 四、潮流计算算法及手工计算........................... 4.1 变压器的∏型等值电路.............................. 4.2 节点电压方程.............................. 4.3节点导纳矩阵............................. 4.4 导纳矩阵在潮流计算中的应用....................... 4.5 潮流计算的手工计算.......................... 五、Matlab概述.................................... 5.1 Matlab简介............................................ 5.2 Matlab的应用............................................ 5.3 矩阵的运算........................................... 5.3.1 与常数的运算............................................. 5.3.2 基本数学运算.................................. 5.3.3 逻辑关系运算.................................... 5.4 Matlab中的一些命令................................. 六、潮流计算流程图及源程序................................ 6.1 潮流计算流程图.............................. 6.2 潮流计算源程序图............................... 6.3 运行计算结果....................................... 总结 参考文献

潮流计算课程设计

前言 电力系统稳态分析包括潮流计算（或潮流分析)和静态安全分析。潮流计算针对电力革统各正常运行方式，而静态安全分析则要研究各种运行方式下个别系统元件退出运行后系统的状况。其目的是校验系统是否能安全运行，即是否有过负荷的元件或电压过低的母线等。原则上讲，静态安全分析也可U用潮流计算来代替。但是一般静态安全分析需要校验的状态数非常多，用严格的潮流计算来分析这些状态往往计算量过大，因此不得不寻求一些特殊的算法以满足要求。 利用电子数字计算机进行电力系统潮流计算从20 世纪50 年代中期就己开始，此后，潮流计算曾采用了各种不同的方法，这些方法的发展主要是围绕着对潮流计算的一些基本要求进行的，对潮流计算的要求可以归纳为下面几点： (1)计算方法的可靠性或收敛性； (2)对计算速度和内存量的要求； (3)计算的方便性和灵活性。 电力系统潮流计算中，传统存储稀疏导纳阵一般采用静态数组的方式。比如可以用两个数组GII[N]，BII[N]来存放对角元素的实部和虚部，用YDZ[N]数组来存放各行非对角元素首元素在所有的非对角元素中所处的位置，用YDS[N]数组来存放导纳矩阵各行非对角元素的个数，每个数组所占的单元与系统的节点数相等。在定义Y[L][3]数组来存储非对角元素，L 为支路总条数，分别存储非对角元素的实部，虚部和列号。这样存储的好处是：取用导纳阵比较直观，而且可以节省存储空间。 关键字：电力系统、潮流计算、PQ分解法

目录 前言.........................................................................................................1任务 (1) 2手工计算 (3) 3潮流计算 (8) 4 MATLAB程序设计 (10) 4.1节点导纳程序的设计 (10) 4.2主程序的设计 (10) 5运行计算结果 (19) 6心得 (20) 7参考文献 (21)

电力系统分析课程设计——潮流计算和短路计算的程序实现

电力系统的潮流计算和短路故障的计算机 算法程序设计

目录 一．潮流计算 (4) 1 电力系统图及初步分析 (4) 1.1 电力系统图及设计任务 (4) 1.2 初步分析 (4) 2 牛顿-拉夫逊法简介 (5) 2.1概述 (5) 2.2 一般概念 (5) 2.3 潮流计算的修正方程 (6) 2.4 直角坐标表示的修正方程 (6) 3 程序设计 (10) 3.1 程序流程图 (10) 3.2 潮流计算程序运行结果如下： (10) 二．三相短路计算 (14) 2.1计算原理：利用节点阻抗矩阵计算短路电流 (14) 2.2三相短路计算流程图： (15) 2.3习题实例 (16) 2.4 三相短路计算程序及结果如下： (17) 三．不对称短路计算 (19) 3.1不对称短路课程设计的题目 (19) 3.2课程设计的设计任务及设计大纲 (19) 3.3 电力系统不对称故障时元件的序参数和等值电路 (20) 3.3.1电力系统不对称故障时用标幺值表示的各序等值电路 (20) 3.4 电力系统不对称故障时各序等值电路的化简与计算 (21) 3.4.1正序等值电路的化简计算 (21) 3.4.2负序等值电路的化简计算 (22) 3.4.3零序等值电路的化简计算 (23) 3.5电力系统不对称故障时元件参数的计算 (23) 3.5.1理论分析 (23) 3.5.2各元件各序等值电路电抗标幺值的计算 (24) 3.6电力系统不对称故障分析与计算 (27) 3.6.1单相接地短路 (28) 3.6.2两相直接接地短路 (29) 3.6.3两相短路 (31) 3.7正序等效定则的内容 (32) 3.8 短路计算的matlab/simulink模型如下： (33) 3.9.1变压器和线路参数设置： (333) 3.9.2短路模块和负载模块的参数设置 (344) 3.9.3故障相短路相电流和相电压波形 (355) 设计总结 (366) 参考文献 (377) 附录 (388)

电力系统潮流的计算机算法

电力系统潮流的计算机算法 电力系统潮流计算是电力系统运行分析和规划的基础，其目的是通过 计算和模拟电力系统中各个节点和支路的电压、电流和功率等参数，以确 定系统的电力分布状态和稳定性。电力系统潮流计算是一个复杂且精确度 要求较高的问题，需要借助计算机算法进行求解。 电力系统潮流计算的算法可以分为直流潮流算法和交流潮流算法。直 流潮流算法是最简单的一种算法，它假设整个电力系统都是直流的，不存 在变压器的短路铜损、电感等问题，只考虑电压降和功率损耗的线性关系。直流潮流算法的基本原理是节点功率方程的线性化求解，通过迭代计算各 个节点的电压和功率。 然而，直流潮流算法的精确度有限，不能计算出交流系统的电流相位 和系统的稳定性。因此，交流潮流算法被广泛应用于实际的电力系统潮流 计算中。交流潮流算法通过将电力系统模型转化为一组非线性方程组，通 过迭代计算来求解各个节点的电压相位和幅值，从而得到系统的电流和功 率分布。 在交流潮流计算中，最常用的算法是牛顿-拉夫逊（Newton-Raphson）算法和快速潮流（Fast Decoupled）算法。牛顿-拉夫逊算法是一种基于 迭代求解的方法，通过不断更新节点电压和相角的估计值，使得节点功率 方程组的误差逼近于零。快速潮流算法是一种改进的牛顿-拉夫逊算法， 通过对电力系统模型进行分解和简化，减少了迭代的计算量和复杂度，提 高了算法的收敛速度。 除了牛顿-拉夫逊算法和快速潮流算法，还有一些其他的算法被应用 于电力系统潮流计算中，如改进的Gaoc-Newton算法、无功优化算法和光

滑化算法等。这些算法都是根据不同的问题和需求进行改进和优化，用于解决电力系统潮流计算中的各种复杂情况和特殊需求。例如，无功优化算法可以用于优化电力系统的无功功率分配，光滑化算法可以用于减小潮流计算中的震荡和不稳定性。 综上所述，电力系统潮流计算的算法是一个复杂且多样化的领域，涉及到数学、电力系统、计算机科学等多个学科的知识。通过不断改进和优化算法，可以提高电力系统潮流计算的准确性、效率和稳定性，为电力系统的运行和规划提供重要的参考依据。

电力系统潮流计算机算法

电力系统潮流计算机算法 电力系统潮流计算是电力系统分析中最基本的一项计算，其目的是确定电力系统中各母线电压的幅值和相角、各元件中的功率以及整个系统的功率损耗等。随着计算机技术的发展，电力系统潮流计算算法也在不断更新和完善。以下是电力系统潮流计算的一些常用算法： 1. 牛顿-拉夫逊法（Newton-Raphson Method）：这是一种求解非线性方程组的方法，应用于电力系统潮流计算中。该方法在多数情况下没有发散的危险，且收敛性较强，可以大大节约计算时间，因此得到了广泛的应用。 2. 快速迪科法（Fast Decoupled Method）：这是一种高效的电力系统潮流计算方法，将电力系统分为几个子系统进行计算，从而提高了计算速度。 3. 最小二乘法（Least Squares Method）：这是一种用于求解线性方程组的方法，通过最小化误差平方和来获得最优解。在电力系统潮流计算中，可用于优化电压幅值和相角。 4. 遗传算法（Genetic Algorithm）：这是一种全局优化搜索算法，应用于电力系统潮流计算中，可以解决一些复杂和非线性问题。

5. 粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization）：这是一种启发式优化算法，通过模拟鸟群觅食行为来寻找最优解。在电力系统潮流计算中，可用于优化网络参数和运行条件。 6. 模拟退火算法（Simulated Annealing）：这是一种全局优化搜索算法，应用于电力系统潮流计算中，可以在较大范围内寻找最优解。 7. 人工神经网络（Artificial Neural Network）：这是一种模拟人脑神经网络的计算模型，可用于电力系统潮流计算。通过训练神经网络，可以实现对电力系统中复杂非线性关系的建模和预测。 以上所述算法在电力系统潮流计算中起着重要作用，为电力系统运行、设计和优化提供了有力支持。同时，随着计算机技术的不断发展，未来还将出现更多高效、精确的电力系统潮流计算算法。

电力系统课程设计-牛顿拉夫逊法潮流计算

课程设计说明书 题目电力系统分析系 ( 部) 专业( 班级 ) 姓名 学号 指导教师

起止日期 电力系统分析课程设计任务书系(部): 专业：指导教师：

目录 一、潮流计算基本原理 1.1 潮流方程的基本模型 1.2 潮流方程的讨论和节点类型的划分 1.3、潮流计算的意义 二、牛顿一拉夫逊法 2.1 牛顿-拉夫逊法基本原理 2.2节点功率方程 2.3修正方程 2.4 牛顿法潮流计算主要流程 三、收敛性分析 四、算例分析 总结 参考文献

电力系统分析潮流计算 一、潮流计算基本原理 1.1潮流方程的基本模型 电力系统是由发电机、变压器、输电线路及负荷等组成，其中发电机及负荷是非线性元件，但在进行潮流计算时，一般可以用接在相应节点上的一个电流注入量来代表。因此潮流计算所用的电力网络系由变压器、输电线路、电容器、电抗器等静止线性元件所构成，并用集中参数表示的串联或并联等值支路来模拟。结合电力系统的特点，对这样的线性网络进行分析，普通采用的是节点法，节点电压与节点电流之间的关系 I=YV (1—1)其展开式为

(i=1,2,3, …,n) (1—2) 在工程实际中，已经的节点注入量往往不是节点电流而是节点功率，为此必须应用联 系节点电流和节点功率的关系式 (i=1,2,3, …,n) (1—3) 将 式 ( 1 - 3 ) 代 入 式 ( 1 - 2 ) 得 到 (i=1,2,3, …,n) (1-4) 交流电力系统中的复数电压变量可以用两种极坐标来表示 V =Vei8. (1-5) 或 V=e+jf (1-6) 而复数导纳为 Y=G+jB (1-7) 将式(1-6)、式(1- 7)代入以导纳矩阵为基础的式(1-4),并将实部与虚部分开，可以得到以 下两种形式的潮流方程。 潮流方程的直角坐标形式为 潮流方程的极坐标形式为 (1— 10)

潮流计算的计算机算法

高等电力系统分析 （潮流计算的计算机算法）PQ分解法潮流计算（IEEE14）

目录 一、MATLAB源程序 二、对支路参数（B1）、节点参数（B2）的说明 三、带入数据，运行结果

非对角元 对角元 MATLAB 源程序 clear close all n=in put(' 请输入节点数:n='); n 仁in put(' 请输入支路数：n 1=') ) isb=in put(' 请输入平衡节点号 :isb=') pr=i nput(' 请输入误差精度:pr='); B1=i nput(' 请输入支路参数：B1 ='); B2=i nput(' 请输入节点参数:B2='); n2=in put(' 请输入PQ 节点个数： :n 2='); Y=zeros (n); for i=1: n1 P=B1(i,1)； q=B1(i,2); Y(p,q)=Y(p,q)-1/(B1(i,3)+B1(i,4)*1j); % Y(q,p)=Y(p,q); Y(p,p)=Y(p,p)+1/(B1(i,3)+B1(i,4)*1j)+B1(i,6)*1j; % Y(q,q)=Y(q,q)+1/(B1(i,3)+B1(i,4)*1j)+B1(i,6)*1j; end disp(' 导纳矩阵Y='); disp(Y) % -------------------------------------------- % -------------- 下面是求P,Q,V,0矩阵 ----------------------- V=zeros(1, n);O=zeros(1, n);P=zeros(1, n);Q=zeros(1, n); G=real(Y);B=imag(Y); for i=1: n P(i)=B2(i,3); Q(i)=B2(i,4); V(i)=B2(i,5); O(i)=B2(i,6); end B3=B(1: n-1,1: n-1); % 不含平衡节点，由节点导纳虚部构成 B4=B(1:n2,1:n2); % 所有 PQ 节点 % -------------------------------------------- % -------------- 下面是求△ P, △ Q 矩阵 --------------------- DX=0;ICT=1;Mp=1;Mq=1; while ICT~=0 m1=1;m2=1; for i=1:n

基于某matlab--psat软件地电力系统潮流计算课程设计

东北电力大学课程设计改革试用任务书: 电力系统潮流计算课程设计任务书 设计名称：电力系统潮流计算课程设计 设计性质：理论计算，计算机仿真与验证 计划学时：两周 一、设计目的 1.培养学生独立分析问题、解决问题的能力； 2.培养学生的工程意识，灵活运用所学知识分析工程问题的能力 3.编制程序或利用电力系统分析计算软件进行电力系统潮流分析。 二、原始资料 1、系统图：IEEE14节点。

2、原始资料：见IEEE14节点标准数据库 三、课程设计基本内容： 1.采用PSAT仿真工具中的潮流计算软件计算系统潮流； 1)熟悉PSAT仿真工具的功能； 2)掌握IEEE标准数据格式内容； 3)将IEEE标准数据转化为PSAT计算数据； 2.分别采用NR法和PQ分解法计算潮流，观察NR法计算潮流中雅可比矩阵的变化情况， 分析两种方法计算潮流的优缺点； 3.分析系统潮流情况，包括电压幅值、相角，线路过载情况以及全网有功损耗情况。 4.选择以下内容之一进行分析： 1)找出系统中有功损耗最大的一条线路，给出减小该线路损耗的措施，比较各种措施 的特点，并仿真验证； 2)找出系统中电压最低的节点，给出调压措施，比较各种措施的特点，并仿真验证； 3)找出系统中流过有功功率最大的一条线路，给出减小该线路有功功率的措施，比较 各种措施的特点，并仿真验证； 5.任选以下内容之一作为深入研究：（不做要求） 1)找出系统中有功功率损耗最大的一条线路，改变发电机有功出力，分析对该线路有 功功率损耗灵敏度最大的发电机有功功率，并进行有效调整，减小该线路的损耗； 2)找出系统中有功功率损耗最大的一条线路，进行无功功率补偿，分析对该线路有功 功率损耗灵敏度最大的负荷无功功率，并进行有效调整，减小该线路的损耗； 3)找出系统中电压最低的节点，分析对该节点电压幅值灵敏度最大的发电机端电压，

电力系统分析课程设计复杂网络牛顿—拉夫逊法潮流分析与计算的设计

复杂网络Ｎ—Ｒ法潮流分析与计算的设计 电力系统的潮流计算是电力系统分析课程基本计算的核心部分之一。它既有自身的独立意义,又有电力系统规划设计、运行和研究的理论基础,因此课程设计的重要性自不待言。 一、 设计题目 1.系统图的确定 选择六节点、环网、两电源和多引出的电力系统，简化电力系统图如图１所示,等值导纳图如图2所示。运用以直角坐标表示的牛顿—拉夫逊计算如图１所 示系统中的潮流分布。计算精度要求各节点电压的误差或修正量不大于510-=ε。

图1 电力系统图 图2 电力系统等值导纳图 2。各节点的初值及阻抗参数 该系统中,节点①为平衡节点，保持 1 U=1。05+ｊ0为定值,节点⑥为PV节点,其他四个节点都是PＱ节点。给定的注入电压标幺值、线路阻抗标幺值、输出功率标幺值如下表注释。 表1 各节点电压标幺值参数 U 1Ｕ 2 Ｕ 3 U 4 U 5 Ｕ 6 1．0５1。001．０0１。001。０01。05表2 线路、变压器阻抗标幺值

表3 节点输出功率 注:各ＰQ 节点的电压取1是为了方便计算和最后验证程序的正确性. 二、 N －Ｒ法的求解过程 1、给定个节点电压初始值(0)(0)e f 、 2、将以上电压初始值代入下式（1）式，求出修正方程式常数项向量 (0)(0)2(0)P Q U 、、。 3、⎪⎩ ⎪⎨⎧ ()()()()1 1 2222() j n i i i ij j ij j i ij j ij j j j n i i i ij j ij j i ij j ij j j i i i P P e G e B f f G f B e Q Q f G f B f e G f B e U U e f ====⎡⎤=--++⎣⎦ ⎡⎤=---+⎣⎦=-+∑∑ 4、将电压初始值代入下式（２）式,求出修正方程式中系数矩阵（雅可比矩阵)的元素(为２（n —1）阶方阵 ) ．

两机五节点网络潮流计算方法牛拉法和pq法电力系统稳态分析课程设计9579828

电力系统稳态分析课程设计 题目名称两机五节点网络潮流计算方法牛拉法和pq法

目录 摘要.........................................................................................................第一章原理简介 (3) 1.1对潮流分析的简介 (3) 1.1.1 潮流计算方法分析比较 (3) 1.2 MATLAB简介 (4) 1.2.1 矩阵的运算 (5) 1.3牛顿拉夫逊法计算潮流分布 (6) 第二章程序及结果 (10) 2.1 设计资料及参数 (10) 2.1.1 牛顿拉夫逊法的程序框图 (13) 2.2 用Matlab设计程序 (14) 2.2.1 程序的编写 (14) 2.2.2程序运行结果 (19) 2.2．3p_q法程序编写 (22) 总结 (32) 参考文献 (32) 电力系统稳态分析课程设计

1.1对潮流分析的简介 潮流分析是研究电力系统的一种最基本和最重要的计算。最初，电力系统潮流计算是通过人工手算的，后来为了适应电力系统日益发展的需要，采用了错误！未指定书签。交流计算台。随着电子数字计算机的出现，1956 年Ward 等人编制了实际可行的计算机潮流计算程序。这样，就为日趋复杂的大规模电力系统提供了极其有力的计算手段。经过几十年的时间，电力系统潮流计算已经发展得十分成熟。潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，是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个部分的运行状态，如各母线的电压、各元件中流过的功率、系统的功率损耗等等。电力系统潮流计算是计算系统动态稳定和静态稳定的基础。在电力系统规划设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用电力系统潮流计算来定量的比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。 1.1.1潮流计算方法分析比较 高斯- 赛德尔潮流计算法原理简单，编程实现容易，特别是对于配网潮流有其独特优势。但是高斯- 赛德尔潮流计算法在牛顿法以及各种解耦法出现以后似乎成了一种边缘性的方法。牛顿- 拉夫逊法的优点是收敛速度快，若初值选择较好，算法将具有平方收敛特性，一般迭代4~5 次便可以收敛到一个非常精确的解，而且其迭代次数与所计算的网络规模基本无关。牛顿- 拉夫逊法也具有良好的收敛可靠性对于呈病态的系统，牛顿-拉夫逊法均能可靠地收敛。牛顿法的缺点是每次迭代的计算量和所需的内存量较大。这是因为雅可比

电力分析课程设计潮流计算

目录 摘要 (2) 1 设计要求 (3) 2 设计分析 (5) 3 计算进程 (5) 3.1计算系统各参数 (5) 3.2计算功率 (10) 计算各节点的电压 (14) 4 结论 (16) 5 参考文献 (16)

摘要 潮流计算是电力系统最大体最经常使用的计算。依照系统给定的运行条件，网络接线及元件参数，通过潮流计算能够确信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平安经济发供电的必要手腕和重要工作环节。因此，潮流计算在电力系统的计划计算，生产运行，调度治理及科学计算中都有着普遍的应用。

潮流计算(冬季最大负荷) 1 设计要求 1.手算潮流采纳的方式（步骤）： a．令全网电压均为额定电压，采纳负荷功率力矩法求取环网中的除功率散布； b．寻觅功率分点，在无功分点处将环网打开，化成辐射网。 c．求出系统中的运算功率或运算负荷，由结尾向始端推算出各元件的功率损耗，待求得电压给定点的功率以后，由给定的电压和求取的功率向结尾逐段计算电压降落，但这时再也不从头计算功率损耗。 2.潮流计算的目的： a．在计划设计中，用于选择接线方式，电气设备和导体截面。 b．在运行时，用于确信运行方式，制定检修打算，确信调压方法。 c．提供继电爱惜，自动化操作的设计和整定的数据。 3．运算功率及运算负荷的求法。 发电厂的运算功率等于发电机出力减去厂用或地址负荷，再减去升压变压器中的功率损耗，在减去发电厂高压母线所连的所有线路充电功率的一半。 降压变电所的运算负荷等于变电所低压母线负荷，加上变压器中的功率损耗，再加上变电所高压母线所连的所有线路充电功率的一半。 4．手算冬季最大负荷时的系统潮流及相应的调压：

电力系统分析课程设计-基于Matlab的电力系统潮流计算

《电力系统分析》课程设计 基于Matlab的电力系统潮流计算 专业电气工程及其自动化 班级 1402班 姓名郭娟 学号 14039208 同组成员孙帆郭娟陈朝辉 苏新波吕应发 指导教师楚冰清 完成时间 2016 .12 .30

目录 1概述 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计题目 (1) 1.3设计内容 (1) 2电力系统潮流计算概述 (2) 2.1电力系统简介 (2) 2.2潮流计算简介 (2) 2.3潮流计算意义及其发展 (2) 3 Matlab概述 (3) 3.1 Matlab简介 (3) 3.2 Matlab应用 (4) 4 潮流计算过程 (4) 4.1系统图及参数 (5) 4.1.1 系统图 (5) 4.1.2 各元件参数 (5) 4.2电网潮流计算思路 (5) 4.3潮流计算过程 (5) 4.3.1各元件参数计算 (5) 4.3.2绘制等效电路图 (7) 4.3.3功率分布计算 (7) 5 Matlab程序及运行结果 (10) 5.1Matlab程序 (10) 5.2运行结果 (20) 6设计心得与体会 (23) 参考文献 (25)

1 概述 1.1 设计目的 在如今的社会，电力已经成为人们必不可少的需求，而建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配，减少总装机容量节省动力设施投资，且有利于地区能源资源的合理开发利用，更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。电力系统建设往往是国家及地区国民经济发展规划的重要组成部分。电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。电力系统稳态分析包括潮流计算（或潮流分析)和静态安全分析。潮流计算针对电力革统各正常运行方式，而静态安全分析则要研究各种运行方式下个别系统元件退出运行后系统的状况。其目的是校验系统是否能安全运行，即是否有过负荷的元件或电压过低的母线等。原则上讲，静态安全分析也可U用潮流计算来代替。但是一般静态安全分析需要校验的状态数非常多，用严格的潮流计算来分析这些状态往往计算量过大，因此不得不寻求一些特殊的算法以满足要求。牛顿法是数学中解决非线性方程式的典型方法，有较好的收敛性。解决电力系统潮流计算问题是以导纳距阵为基础的，因此，只要在迭代过程中尽可能保持方程式系数距阵的稀疏性，就可以大大提高牛顿法潮流程序的放率。自从20 世纪60 年代中期利用了最佳顺序消去法以后，牛顿法在收敛性、内存要求、速度方面都超过了阻抗法，成为直到目前仍在广泛采用的优秀方法。 1.2 设计题目 电力系统潮流计算（牛顿-拉夫逊法）

潮流计算课程设计

目录 第1章潮流计算课题及算法 (1) 1.1 潮流计算课题 (1) 1.2 极坐标下P-Q法的算法 (2) 1.2.1 节点导纳矩阵Y (2) 1.2.2 简化雅可比矩阵B/和B// (2) 1.2.3 修正和迭代 (2) 第2章手工计算 (3) 第3章程序设计 (9) 3.1 流程图 (9) 3.2 潮流计算程序 (10) 3.3 潮流计算程序运行结果 (16) 结束语 (22) 参考文献..................................................................... 错误!未定义书签。

第1章 潮流计算课题及算法 1.1 潮流计算课题 题目一：在图1所示的简单电力系统中，系统中节点1、2为PQ 节点，节点3为PV 节点，节点4为平衡节点，已给定3.04.01j s --=，2.03.02j s --=， 4.03=P ，02.13=V ，0 5.14=V ， 04=θ，网络各元件参数的标幺值如表2所示，给定电压的初始值如表2所示，收敛系数00001.0=ε。试求： 4 4θ∠V 1 12 jQ 图1 简单电力系统 表1 网络各元件参数的标幺值 表2 各节点电压（初值）标幺值参数 （3）采用极坐标下的Q P -分解法计算图1网络的潮流分布。

1.2 极坐标下P-Q 法的算法 1.2.1 节点导纳矩阵Y 根据题目提供的各节点的参数，求得节点导纳矩阵 Y ii =ij y j i y ∑+0 y Y ik ik - = 1.2.2 简化雅可比矩阵B /和B // 通过上一步的导纳矩阵，形成有功迭代和无功迭代的简化雅可比矩阵B /和B // 对雅可比矩阵进行三角分解，形成因子表，为后面进行修正方程计算作好准备。 1.2.3 修正和迭代 第一步，给定PQ 节点初值和各节点电压相角初值。 第二步，作第一次有功迭代，按公式计算节点有功功率不平衡量。 第三步，做第一次无功迭代，按公式计算无功功率不平衡量，计算时电压相 角最新的修正值。解修正方程式，可得各节点电压幅值的修正量。 第四步，第一轮有功迭代和无功迭代便做完了。 第五步，按公式计算平衡节点功率。直到节点不平衡功率下降到10-5 以下， 迭代便可以结束。

电力系统潮流计算课程设计(终极版)

目录 摘要................................................. - 1 - 1.设计意义与要求..................................... - 2 - 1.1设计意义 ...................................... - 2 - 1.2设计要求（具体题目）........................... - 2 - 2.题目解析........................................... - 3 - 2.1设计思路 ...................................... - 3 - 2.2详细设计 ...................................... - 4 - 2.2.1节点类型.................................. - 4 - 2.2.2待求量 ................................... - 4 - 2.2.3导纳矩阵.................................. - 4 - 2.2.4潮流方程.................................. - 5 - 2.2.5牛顿—拉夫逊算法.......................... - 6 - 2.2.5.1牛顿算法数学原理：................... - 6 - 2.2.5.2修正方程............................. - 7 - 2.2.5.3收敛条件............................. - 9 - 3.结果分析.......................................... - 10 - 4.小结.............................................. - 11 - 参考文献............................................ - 12 -

牛顿-拉夫逊法潮流计算

目录 摘要1 1.设计意义与要求2 1.1设计意义2 1.2设计要求3 2.牛顿—拉夫逊算法3 2.1牛顿算法数学原理：3 2.2 直角坐标系下牛顿法潮流计算的原理4 3 详细设计过程10 3.1节点类型10 3.2待求量10 3.3导纳矩阵10 3.4潮流方程11 3.5修正方程12 4.程序设计15 4.1 节点导纳矩阵的形成15 4.2 计算各节点不平衡量16 4.3 雅克比矩阵计算- 19 - 4.4 LU分解法求修正方程- 22 - 4.5 计算网络中功率分布- 25 - 5.结果分析- 25 - 6.小结- 29 - 参考文献- 30 - 附录：- 31 -

摘要 潮流计算是电力网络设计及运行中最基本的计算，对电力网络的各种设计方案及各种运行方式进行潮流计算，可以得到各种电网各节点的电压，并求得网络的潮流及网络中各元件的电力损耗，进而求得电能损耗。 在数学上是多元非线性方程组的求解问题，求解的方法有很多种。牛顿—拉夫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。将牛顿法用于潮流计算是以导纳矩阵为基础的，由于利用了导纳矩阵的对称性、稀疏性及节点编号顺序优化等技巧，使牛顿法在收敛性、占用存、计算速度等方面都达到了一定的要求。 本文以一个具体例子分析潮流计算的具体方法，并运用牛顿—拉夫逊算法求解线性方程 关键词：电力系统潮流计算牛顿—拉夫逊算法

1.设计意义与要求 1.1设计意义 潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，他的任务是对给定运行条件确定系统运行状态，如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布及功率损耗等。潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。 具体表现在以下方面： (1)在电网规划阶段,通过潮流计算,合理规划电源容量及接入点,合理规划网架,选择无功补偿方案,满足规划水平的大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。 (2)在编制年运行方式时,在预计负荷增长及新设备投运基础上,选择典型方式进行潮流计算,发现电网中薄弱环节,供调度员日常调度控制参考,并对规划、基建部门提出改进网架结构,加快基建进度的建议。 (3)正常检修及特殊运行方式下的潮流计算,用于日运行方式的编制,指导发电厂开机方式,有功、无功调整方案及负荷调整方案,满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。 (4)预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行方式调整方案。 总结为在电力系统运行方式和规划方案的研究中，都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。同时，为了实时监控电力系统的运行状态，也需要进行大量而快速的潮流计算。因此，潮流计算是电力系统中应用最广泛、最基本和最重要的一种电气运算。在系统规划设计和安排系统的运行方式时，采用离线潮流计算；在电力系统运行状态的实时监控中，则采用在线潮流计算。