电力系统潮流计算发展史
牛顿拉夫逊法潮流计算
摘要本文，首先简单介绍了基于在MALAB中行潮流计算的原理、意义，然后用具体的实例，简单介绍了如何利用MALAB去进行电力系统中的潮流计算。
众所周知，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地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，在进行电力系统静态及暂态稳定计算时，要利用潮流计算的结果作为其计算的基础；一些故障分析以及优化计算也需要有相应的潮流计算作配合；潮流计算往往成为上述计算程序的一个重要组成部分。
以上这些，主要是在系统规划设计及运行方式安排中的应用，属于离线计算范畴。
牛顿－拉夫逊法在电力系统潮流计算的常用算法之一，它收敛性好，迭代次数少。
本文介绍了电力系统潮流计算机辅助分析的基本知识及潮流计算牛顿－拉夫逊法，最后介绍了利用MTALAB程序运行的结果。
关键词：电力系统潮流计算，牛顿－拉夫逊法，MATLABABSTRACTThis article first introduces the flow calculation based on the principle of MALAB Bank of China, meaning, and then use specific examples, a brief introduction, how to use MALAB to the flow calculation in power systems.As we all know, is the study of power flow calculation of power system steady-state operation of a calculation, which according to the given operating conditions and system wiring the entire power system to determine the operational status of each part: the bus voltage flowing through the components power, system power loss and so on. In power system planning power system design and operation mode of the current study, are required to quantitatively calculated using the trend analysis and comparison of the program or run mode power supply reasonable, reliability and economy.In addition, during the power system static and transient stability calculation, the results of calculation to take advantage of the trend as its basis of calculation; number of fault analysis and optimization also requires a corresponding flow calculation for cooperation; power flow calculation program often become the an important part. These, mainly in the way of system design and operation arrangements in the application areas are off-line calculation.Newton - Raphson power flow calculation in power system is one commonly used method, it is good convergence of the iteration number of small, introduce the trend of computer-aided power system analysis of the basic knowledge and power flow Newton - Raphson method, introduced by the last matlab run results.Keywords：power system flow calculation, Newton – Raphson method, matlab目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 电力系统潮流计算的意义 (2)1.3 电力系统潮流计算的发展 (2)1.4 潮流计算的发展趋势 (4)2 潮流计算的数学模型 (5)2.1 电力线路的数学模型及其应用 (5)2.2 等值双绕组变压器模型及其应用 (6)2.3 电力网络的数学模型 (8)2.4 节点导纳矩阵 (9)2.4.1 节点导纳矩阵的形成 (9)2.4.2 节点导纳矩阵的修改 (10)2.5 潮流计算节点的类型 (11)2.6 节点功率方程 (12)2·7 潮流计算的约束条件 (13)3 牛顿－拉夫逊法潮流计算基本原理 (14)3.1 牛顿-拉夫逊法的基本原理 (14)3.2 牛顿-拉夫逊法潮流计算的修正方程 (17)3.3 潮流计算的基本特点 (20)3.4 节点功率方程 (21)4牛顿－拉夫逊法分解潮流程序 (22)4·1 牛顿－拉夫逊法分解潮流程序原理总框图 (22)4.2 形成节点导纳矩阵程序框图及代码 (23)4.2。
电力系统仿真MATPOWER潮流计算
M AT P O W E R 的 应 用 领 域
电力系统规划 电力系统运行 电力系统控制 电力系统故障分析
Part Three
潮流计算基本原理
潮流计算的概念和意义
概念：潮流计算是电力系统仿真中的一种基本计算方法，用于计算电 力网络中的电压、电流和功率分布。
解读内容：对计算 结果的物理意义进 行解释，分析系统 运行状态和稳定性
实际应用：将计 算结果应用于实 际电力系统，进 行优化和改进
案例的结论和建议
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结 论 ： M AT P O W E R 潮 流 计 算 案 例 分 析 表 明 ， 通 过 合 理 的 参 数 设 置 和 算 法 优 化 ， 可 以 有效地提高计算效率和精度，为电力系统仿真提供有力支持。
MATPOWER的起源：为了解决电力系统仿真中的计算问题，美国电力系统的专家们于 1996年开发了MATPOWER。 M AT P O W E R 的 目 的 ： 提 供 一 套 易 于 使 用 、 功 能 强 大 的 工 具 ， 用 于 研 究 和 解 决 电 力 系 统 的 规 划 、 分 析 和 控 制 问 题 。
开 放 性 ： M AT P O W E R 是 开 源 软 件 ， E TA P 则 是 商 业 软 件
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适 用 场 景 ： M AT P O W E R 适 用 于 教 学 和 科 研 ， E TA P 适 用 于 工 业 界
用 户 群 体 ： M AT P O W E R 主 要 用 户 为 学 生 和 研 究 者 ， E TA P 则 更 多 被 工业界工程师使用
电力系统潮流计算研究现状及发展展望
电力系统潮流计算研究现状及发展展望作者：房盟来源：《中国新通信》 2015年第17期房盟山东科技大学电气与自动化工程学院电气工程及其自动化2012 级3 班【摘要】电力分析系统中电力系统潮流计算是一项基本计算，计算机技术的快速发展，使电力系统潮流计算技术不断更新，本文对电力系统潮流计算的发展历史进行简单回顾，同时对当前电力系统潮流算法进行比较，详细叙述了一些运用特别技术和程序设计技巧的潮流算法，分析当前电力系统潮流算法中的问题，提出具体解决对策并展望电力系统潮流计算的未来。
【关键词】潮流计算电力系统展望电力系统潮流计算是合理进行电力系统规划设计和运行方式的前提，定量分析电力系统的稳定性和经济性的主要依据，电力系统潮流计算稳定计算电力系统暂态和静态的基石。
一、发展历史电力系统潮流计算是一个手动到自动化的过程，手工计算、交直流计算台和计算机的应用是电力系统潮流计算与先进科技不断融合的结果，计算机是当代潮流算法主要运用的工具。
计算机潮流计算程序最早诞生于1956 年，由Ward 等人编制而成的赛德尔法，这种潮流计算方法，占用大量内存，有很大局限性。
19 世纪60 年代，非线性规划最优潮流算法出现，Dommel 和Tinney 又于60 年代末编制简化梯度法，计算机潮流算法的成熟标志即解耦性最优潮流牛顿算法，它于19 世纪80 年代由Sun DJ 提出。
当今世界潮流算法种类时非常多的，可靠收敛，使用方便，少用内存，计算速度快是评价潮流算法的主要依据。
二、潮流计算主要方法及评价当今电力兄潮流计算方法多种多样，每个潮流计算方法都有其独具的优势，但是这些算法依据的基本方程式都是一致的。
基本方程式：三、潮流的推广概念1、状态估计。
在一般潮流计算中，未知量数等于已知量和方程式数。
未知量数小于已知量和方程式数是状态估计。
表征系统实际运行状态的状态量可以在实际测量系统有偏差时利用冗余变量求得，其方法有递推状态估计法等。
第一章-电力系统潮流计算的概述
摘要潮流计算是电力系统的各种计算的基础,同时它又是研究电力系统的一项重要分析功能,是进行故障计算，继电保护鉴定，安全分析的工具。
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。
潮流计算的目的在于：确定是电力系统的运行方式;检查系统中的各元件是否过压或过载；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。
因此，电力系统潮流计算是电力系统中一项最基本的计算，既具有一定的独立性，又是研究其他问题的基础。
传统的潮流计算程序缺乏图形用户界面，结果显示不直观,难于与其他分析功能集成。
本文以潮流计算软件的开发设计为重点,在数学模型与计算方法的基础上,利用MAＴELＡB语言进行软件编写,和进行了数据测试工作,结果较为准确,收敛效果较好,并且程序设计方法是结构化程序设计方法，该方法基于功能分解,把整个软件工程看作是一个个对象的组合，由于对某个特定问题域来说,该对象组成基本不变,因此,这种基于对象分解方法设计的软件结构上比较稳定，易于维护和扩充。
设计主要采用牛顿—拉扶逊法为算法背景．本软件的主要特点是：（１) 操作简单；(2)ﻩ图形界面直观；(3）运行稳定。
计算准确；关键词:潮流计算;牛顿—拉扶逊法； MＡTＬAB;第一章电力系统潮流计算的概述1。
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(如煤田)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。
电力系统演化历程
电力系统演化历程文：高亮今天的我们已经无法想象没有电的生活，无论是日常的衣食住行，还是社会生产生活，电已经成为人类社会活动中最不可或缺的东西。
2000年，在美国评选出的20世纪20项对人类社会影响最大的工程技术成就中，电力系统位列首位。
如果没有电力，20世纪的科技、经济成就是不可能取得的。
由1882年纽约珍珠街建成第一个完整的电力系统算起，电力系统建设至今已经140年。
从最初的住户式供电系统，到大规模的互联电网，再到智能电网，电力系统经历了一段光辉的发展历程。
如今的电力系统已发展成为地球上最庞大最复杂的人造系统，它是现代社会能量传输的大动脉，被誉为“现代文明之轮”。
电力照明人类对电能的应用最早是从照明开始的。
在漫长的历史进程中，人类大部分时间用篝火来驱散黑暗。
在19世纪初期学会用石蜡制作蜡烛之前，人们多用各种动植物油脂来点灯，殷实的人家用动物油脂制作的蜡烛来度过漫漫长夜，穷人家则用浸泡了油脂的灯芯草来照明。
这些油脂或来自亚麻、油菜，或来自于牛脂、鲸油。
其中，抹香鲸头部空腔中的鲸脑油在当时被认为是自然界已知的所有物质中，烧得最亮且火焰最美丽的东西，于是人们为获取照明灯油而捕猎鲸鱼，以致其几乎灭绝。
捕鲸时代在19世纪中期达到顶峰，此时一个新的照明产品进入了灯油市场，它就是加拿大人格斯纳于1846年从沥青中提取出的煤油。
后来人们学会了从石油中提炼煤油，煤油开始在19世纪后半叶逐渐取代抹香鲸鱼油，成为油灯的首选燃料。
在此之前，人们在制造煤焦油和焦炭的过程中，偶然发现了煤气的照明特性。
苏格兰人默多克在博尔顿与瓦特公司的支持下开始研究气体照明，并于1792年用煤气灯照亮了他自己的房子。
几乎同期，法国人莱邦于1799年获得了一项提取煤气的专利，并造出了较为成熟的煤气灯，此后煤气灯开始得到大规模应用。
与蜡烛和油灯相比，煤气灯拥有高质量的光线等众多优势，通过在城市里铺设管道来输送煤气，并可通过开关调节煤气供应量，以控制火焰大小。
PSD(BPA)潮流计算讲稿
中性点电压可以任意设定，但变比应与其相对应
2 基础应用
网络数据—T卡或R卡
UHM%=18%, UHL%=66%, UML%=45% SN=720MVA, SN=100MVA XHM=UHM*SB/(100*SN)=18/720=0.025 XHL=UHL*SB/(100*SN)=66/720=0.0917 XML=UML*SB/(100*SN)=45/720=0.0625 XH=0.5(XHL+XHM-XML)=0.0271 XM=0.5(XHM+XML-XHL)=-0.0042 XL=0.5(XHL+XML-XHM)=.0646
2 基础应用
网络数据—B卡
BPA潮流程序可以通过无功功率以及变压器的变 比来灵活地控制本地节点或远方节点的电压，因 此出现了多种电压控制节点类型 BG—该节点在Qmin≤Q≤Qmax的范围内，去控制 其它节点的电压为指定值 BT—该节点的电压值受带负荷调压变压器的控制 BX—该节点装有可投切的电容和电抗器组，通过 分级投切电容，电抗器来控制节点电压值，BX卡 必须和X卡同时存在
调度运行方式安排、规划设计中的潮流计算 高级应用，包括模拟自动发电控制，节点电压
控制，Q-V、P-V、P-Q曲线求解，灵敏度分析， 网络阻抗快速调整模拟，网络简化等值，系统 合并，N-1开断模拟，确定系统网络极限传输 水平等等。
1 概述
BPA潮流程序结构
网络数据文 件(*.dat) 潮流程序 计算生成 库文件 (*.bse) 计算结果 文本(*.pfo) 计算结果 图形文件 (*.map)
2 基础应用
控制语句—一级控制语句
（POWERFLOW，CASEID＝潮流方式名，PROJECT＝工程名） （必须有）
(完整)电力系统发展史
七世纪中国发明罗盘针1600年英国人Gilbert 发现磨擦琥珀可以生电1752年美国人Franklin 于放风筝时发现雷就是电1785年法国人Coulomb 发现库仑定律1799年意大利人Volta 发明电池1820年法国人Ampere 建立安培定律1827年德国人Ohm 订立欧姆定律1830年美国人Henry 研究电磁效应1831年英国人Faraday 发现电磁感应现象1832年法国人Orsted 制成第一部发电机1834年德国人Heinrich 发现楞次定律1864年德国人Maxwell 发表电磁波理论1866年德国人Gramme 发明自激式直流发电机1876年美国人Bell 发明磁铁式电话1879年美国人Edison 发明电灯1882年纽约出现第一座直流配电系统(爱迪生建立）1885年美国人Stanley 研制成功变压器1886年美国开始发展交流电力系统（西屋公司)1887年德国人Hertz 实验证明电波存在1888年美国人Tesla 发表感应电动机理论1890年美国第一座3.3kV交流输电系统完成1893年芝加哥美国博览会展出双相交流配电系统1896年意大利人Popov 发明无线电1897年英国人Thomson 证实电子存在1912年美国GE 公司正式使用消弧室1918年美国人Fortescue 发表解析不平衡理论（对称分量法）1925年美国工程师H。
R. Park提出了Park变换1933年德国 AEG 公司制造220kV级之气冲式断路器1936年美国自到LA之间完成287kV线路1938年美国人应用布尔代数于交换电路1946年美国宾州大学 Eckert完成ENIAC真空管计算器1948年美国人Bardeen 发明晶体管1951年世界第一部商用计算器UNIVAC1952年美国西屋公司产制 SF6 断路器1954年100kV之 HVDC 线路于瑞典正式运转1957年第一座商用核能电厂于美国运转1960年美国人 Maiman 作雷射证明1961年美国Fairchild及TI公司推出商用IC1962年美国发射第一枚通讯卫星Telstar 11969年美国 765kV 交流线路建成1971年各型集成电路时期1975年美国Intel公司推出4004、8080 微处理器1976年英国率先推行电力市场化改革1978年Distributed Generation分布式发电技术诞生1984年杨奇逊院士研制出中国第一台微机保护装置1986年美国电科院的N G Hingorani 提出FACTS概念1990年美国的A。
电力系统网络潮流计算—牛顿拉夫逊法
安徽工程大学本科生课程设计说明书目录安徽工程大学课程设计任务书 (3)摘要 (5)Abstract (5)第一章电力系统潮流计算概述 (6)1.1电力系统概述 (6)1.2 电力系统潮流概述 (7)1.3 潮流计算的目的 (8)1.4电力系统的发展和分析计算 (9)1.5、MATLAB软件的应用 (10)第二章牛顿—拉夫逊法潮流计算基本原理 (11)2.1牛顿—拉夫逊法潮流计算简介 (11)2.2牛顿—拉夫逊法潮流计算计算公式 (11)2.3牛顿—拉夫逊法解题的一般步骤 (14)第三章两机五节点网络潮流计算 (15)3.1 电力系统设计图 (15)3.2两机五节点网络潮流计算的手工算法 (15)3.3牛拉法潮流计算的流程图 (17)3.4 MATLAB算法的计算程序 (18)3.5 MATLAB的计算结果 (23)总结及感想 (37)参考文献及资料 (37)安徽工程大学课程设计任务书12系统接线图其中节点1为平衡节点，节点2、3、4、5为PQ节点。
摘要潮流计算，指在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。
潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。
通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。
待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。
它是基于配电网络特有的层次结构特性，论文提出了一种新颖的分层前推回代算法。
该算法将网络支路按层次进行分类，并分层并行计算各层次的支路功率损耗和电压损耗，因而可大幅度提高配电网潮流的计算速度。
论文在MATLAB环境下，利用其快速的复数矩阵运算功能，实现了文中所提的分层前推回代算法，并取得了非常明显的速度效益。
另外，论文还讨论发现，当变压器支路阻抗过小时，利用Π型模型会产生数值巨大的对地导纳，由此会导致潮流不收敛。
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电力系统潮流计算发展史
对潮流计算的要求可以归纳为下面几点：
（1）算法的可靠性或收敛性
（2）计算速度和内存占用量
（3）计算的方便性和灵活性
电力系统潮流计算属于稳态分析范畴，不涉及系统元件的动态特性和过渡过程。
因此其数学模型不包含微分方程，是一组高阶非线性方程。
非线性代数方程组的解法离不开迭代，因此，潮流计算方法首先要求它是能可靠的收敛，并给出正确答案。
随着电力系统规模的不断扩大，潮流问题的方程式阶数越来越高，目前已达到几千阶甚至上万阶，对这样规模的方程式并不是采用任何数学方法都能保证给出正确答案的。
这种情况促使电力系统的研究人员不断寻求新的更可靠的计算方法。
在用数字计算机求解电力系统潮流问题的开始阶段，人们普遍采用以节点导纳矩阵为基础的高斯-赛德尔迭代法（一下简称导纳法）。
这个方法的原理比较简单，要求的数字计算机的内存量也比较小，适应当时的电子数字计算机制作水平和电力系统理论水平，于是电力系统计算人员转向以阻抗矩阵为主的逐次代入法（以下简称阻抗法）。
20世纪60年代初，数字计算机已经发展到第二代，计算机的内存和计算速度发生了很大的飞跃，从而为阻抗法的采用创造了条件。
阻抗矩阵是满矩阵，阻抗法要求计算机储存表征系统接线和参数的阻抗矩阵。
这就需要较大的内存量。
而且阻抗法每迭代一次都要求顺次取阻抗矩阵中的每一个元素进行计算，因此，每次迭代的计算量很大。
阻抗法改善了电力系统潮流计算问题的收敛性，解决了导纳法无法解决的一些系统的潮流计算，在当时获得了广泛的应用，曾为我国电力系统设计、运行和研究作出了很大的贡献。
但是，阻抗法的主要缺点就是占用计算机的内存很大，每次迭代的计算量很大。
当系统不断扩大时，这些缺点就更加突出。
为了克服阻抗法在内存和速度方面的缺点，后来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，在计算机内只需存储各个地区系
统的阻抗矩阵及它们之间的联络线的阻抗，这样不仅大幅度的节省了内存容量，同时也提高了节省速度。
克服阻抗法缺点的另一途径是采用牛顿-拉夫逊法（以下简称牛顿法）。
牛顿法是数学中求解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矩阵为基础的，因此，只要在迭代过程中尽可能保持方程式系数矩阵的稀疏性，就可以大大提高牛顿潮流程序的计算效率。
自从20世纪60年代中期采用了最佳顺序消去法以后，牛顿法在收敛性、内存要求、计算速度方面都超过了阻抗法，成为直到目前仍被广泛采用的方法。
在牛顿法的基础上，根据电力系统的特点，抓住主要矛盾，对纯数学的牛顿法进行了改造，得到了P-Q分解法。
P-Q分解法在计算速度方面有显著的提高，迅速得到了推广。
牛顿法的特点是将非线性方程线性化。
20世纪70年代后期，有人提出采用更精确的模型，即将泰勒级数的高阶项也包括进来，希望以此提高算法的性能，这便产生了保留非线性的潮流算法。
另外，为了解决病态潮流计算，出现了将潮流计算表示为一个无约束非线性规划问题的模型，即非线性规划潮流算法。
近20多年来，潮流算法的研究仍然非常活跃，但是大多数研究都是围绕改进牛顿法和P-Q分解法进行的。
此外，随着人工智能理论的发展，遗传算法、人工神经网络、模糊算法也逐渐被引入潮流计算。
但是，到目前为止这些新的模型和算法还不能取代牛顿法和P-Q分解法的地位。
由于电力系统规模的不断扩大，对计算速度的要求不断提高，计算机的并行计算技术也将在潮流计算中得到广泛的应用，成为重要的研究领域。