课程设计实践心得

一、课程设计的目的

掌握电力系统潮流计算的基本原理。

掌握并熟练运用MA TLAB 仿真软件。

采用MATLAB 仿真软件，做出系统接线图的潮流计算仿真结果。

二、课程设计要求

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MATLAB 进行潮流分析绘制的系统图，以及潮流分布图。

三、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MA TLAB 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。

四、问题分析

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1，10，将变电所1、2、

3、4的高低压侧分别设为节点2、3、

4、

5、

6、

7、

8、9。并且，将节点1设为平衡节点，将节点10设为PV 节点，其余节点设为PQ 节点。

2、参数求取

设定基准值MVA S B 100=，KV U B 220=，所以4842==

B B B U S Z Ω根据题目原始

资料，计算发电厂、变压器及线路的参数。

（1）运用下列公式计算变压器参数： S U P R N N k T 221000=S U U X N

N

K T

1002%= X R Z

T T T +=Z Z Z B T T =*

（2）计算线路参数 L jx r jX R Z )(+=+=

（3）变电所负荷分别为：

变电所1 L S =50+j30.987 变电所2 L S =40+j27.79

变电所3 L S =50+j30.987 变电所4 L S =60+j37.18

3、计算变压器分接头变比

变压器有5个抽头，电压调节范围为N U ±2*2.5%，N U 对应的分接头开始时设变压器

高压侧接主接头,降压变压器5个分接头时的非标准变比*k 以备调压时选用

955.02201110%)51(2201*=⨯⨯+⨯=k 932.02201110%)5.21(2202*=⨯⨯+⨯=k 909.022**********=⨯⨯=k 886.02201110%)5.21(2204*=⨯⨯-⨯=k 864.02201110%)51(2205*=⨯⨯-⨯=k 对变电所低压母线为35KV 时，非标准变比与10KV 时相同。

4、计算方法

利用牛顿拉夫逊法进行求解，用MA TLAB 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PSAT 进行潮流分析，将两者进行比较。

5、牛顿—拉夫逊法

（1）牛顿—拉夫逊法概要

首先对一般的牛顿—拉夫逊法作简单的说明。已知一个变量X 函数为：

0)(=X f 到此方程时，由适当的近似值)0(X

出发，根据： ,......)2,1()()()()()()1(='-=+n X f X f X X

n n n n 反复进行计算，当)(n X

满足适当的收敛条件就是上面方程的根。这样的方法就是所谓

的牛顿—拉夫逊法。 这一方法还可以做下面的解释，设第n 次迭代得到的解语真值之差，即)(n X

的误差为ε时，则：

0)()(=+εn X f 把)()(ε+n X f 在)(n X 附近对ε用泰勒级数展开

0......)(!2)()()()(2

)()()(=+''+'+=+n n n n X f X f X f X f εεε

上式省略去2ε以后部分

0)()()()(≈'+n n X f X f ε

)

(n X 的误差可以近似由上式计算出来。

)

()()()(n n X f X f '-≈ε 比较两式，可以看出牛顿—拉夫逊法的休整量和)(n X

的误差的一次项相等。

用同样的方法考虑，给出n 个变量的n 个方程： ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===0

),,,(0),,,(0),,,(21212211n n n n X X X f X X X f X X X f

对其近似解1X '得修正量1

X '∆可以通过解下边的方程来确定： ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡∆∆∆⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂-=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡'''''''''n n n n n n n n n n n X X X x f x f x f x f x f x f x f x f x f X X X f X X X f X X X f 2121222121211121212211),,,(),,,(),,,( 式中等号右边的矩阵n

n x f ∂∂都是对于n X X X ''',,,21 的值。这一矩阵称为雅可比（JACOBI ）矩阵。按上述得到的修正向量n X X X '∆'∆'∆,,,21

后，得到如下关系 n n n

X X X ∆+'='' 这比n X X X ''',,,21

更接近真实值。这一步在收敛到希望的值以前重复进行，一般要反复计算满足

{}ε<---++++++1112121111,,,max n n n n n n n n X X X X X X

ε为预先规定的小正数，1+n n X 是第n 次迭代n

X 的近似值。

（2）牛顿法的框图及求解过程

用牛顿法计算潮流时，有以下的步骤：

①给这各节点电压初始值)0()0(,f e ； ②将以上电压初始值代入公式，求修正方程的常数项向量)0(2)0()0()(,,V Q P ∆∆∆； ③将电压初始值在带入上述公式，求出修正方程中系数矩阵的各元素。

④解修正方程式)0()0(,f e ∆∆；

⑤修正各节点电压)0()0()1(e e e ∆+=，)0()0()1(f f f

∆+=；

⑥将)1(e ，)1(f 在带入方程式，求出)1(2)1()1()(,,V Q P ∆∆∆； ⑦检验是否收敛，即{}ε<∆∆)()(,max k i k i Q P

如果收敛，迭代到此结束，进一步计算各线路潮流和平衡节点功率，并打印输出结果。如果不收敛，转回②进行下次迭代计算，直到收敛为止。

五、问题求解

电压是衡量电力系统电能质量的标准之一。电压过高或过低，都将对人身及其用电设备产生重大的影响。保证用户的电压接近额定值是电力系统调度的基本任务之一。当系统的电压偏离允许值时，电力系统必须应用电压调节技术调节系统电压的大小，使其维持在允许值范围内。本文经过手算形成了等值电路图，并编写好了程序得出节点电压标幺值，使其满足所要求的调整范围。

我们首先对给定的程序输入部分作了简要的分析，程序开始需要我们确定输入节点数、支路数、平衡母线号、支路参数矩阵、节点参数矩阵。

（1）为了保证整个系统潮流计算的完整性，我们把凡具有母线及发电机处均选作节点，这样，可以确定有10个节点，节点号见等值电路图。

（2）确定完节点及编号后，各条支路也相应确定了，网络中总计有13条支路，我们对各支路参数进行了计算。根据所给实际电路图和题中的已知条件，有以下公式计算各输电线路的阻抗和对地支路电容的标幺值和变压器的阻抗标幺值。选择电压基准值为B U =220KV 和功率基准值B S =100MV A ，所以=484B B B

U Z S =

Ω。 六、误差分析