電力系統(tǒng)潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 (共29頁(yè))

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1、電力系統(tǒng) 潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 ( 1 )設(shè)計(jì)名稱：電力系統(tǒng)潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)性質(zhì)：理論計(jì)算，計(jì)算機(jī)仿真與驗(yàn)證計(jì)劃學(xué)時(shí)：兩周一、設(shè)計(jì)目的1培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的能力2 培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析工程問題的能力3 編制程序或利用電力系統(tǒng)分析計(jì)算軟件進(jìn)行電力系統(tǒng)潮流分析 二、原始資料8l、系統(tǒng)圖: I EEE30 節(jié)點(diǎn)-303291421om2、 原 始資 料 ： 見 IE E貯 0 節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)三、課程設(shè)計(jì)基本內(nèi)容：1 采用 PSAT仿真工 具中 的潮流計(jì)算軟件 計(jì)算系統(tǒng)潮 流；I) 熟悉PSAT 仿 真 工 具的 功 能，2) 華握 IEEE標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式內(nèi)容：3

2、) 將 IEEE標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為 PSAT 計(jì) 算 數(shù) 據(jù)，2 分別采用 NR 法和 PQ 分解法計(jì)算潮流，觀察 NR 法計(jì)算潮流中雅可比矩陣的變化悄況，分析兩 種方法計(jì)算潮流的優(yōu)缺點(diǎn)，3 分析系統(tǒng)潮流 悄況，包括電壓幅 值、相 角，線路過載 情況以及全網(wǎng)有功損耗悄況4 選擇以下內(nèi)容之一進(jìn)行分析：I) 找出系統(tǒng)中有功損耗雖大的一條線路，給出減小 該線路損耗的 措施， 比 較各種措施的特點(diǎn)，并仿真驗(yàn)證：2) 找出系統(tǒng)中電壓最低的節(jié)點(diǎn)，給出凋壓措施，比較各種措施的特點(diǎn)，并仿貞驗(yàn)證：3) 找出系統(tǒng)中流過有功功率最大的一條線路，給出 減小該線路有功功率的措施，比較各種措施的特點(diǎn)，并仿真驗(yàn)證：5 任 選以

3、下內(nèi)容之一作為深入研究：（ 不做要求）I) 找出系統(tǒng)中有功功率損耗最大的一條線路，改變發(fā)電機(jī)有功出力，分 析對(duì)該線路有功功率損耗靈敏度最大的發(fā)電機(jī)有功功率，并進(jìn)行有效調(diào)整，減小該線路 的損耗2) 找出系統(tǒng)中有功功率損耗品大的一條線路，進(jìn)行無功功率 補(bǔ)償，分析對(duì)該線路有功功率損耗靈敏度般大的負(fù)荷無功功率，并進(jìn)行有效 訥整 ，減小該線路的損耗：3) 找出系統(tǒng)中電壓瑕低的節(jié)點(diǎn)，分析對(duì)該節(jié)點(diǎn)電壓幅值靈敏度殿大的發(fā)電機(jī)端電壓，并有效調(diào)贅發(fā)電機(jī)端電壓，提高該節(jié)點(diǎn)電壓水平： 四、課 程 設(shè) 計(jì) 成 品 基 本 要 求 ：l繪 制 系統(tǒng)潮流圖，潮流圖應(yīng)包括 ：I) 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)1 2)節(jié)點(diǎn)電壓幅值及相角3)線

4、路和變壓器的首末端功功率和無功功率2撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包括以下幾點(diǎn)：1) 本次設(shè)計(jì)的目的和設(shè)計(jì)的任務(wù)，.com2) 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的計(jì)算機(jī)方法原理， 分析 Nil 法和 PQ 分解 法計(jì)算潮流的特點(diǎn)3) 對(duì)潮流計(jì)篩結(jié)果進(jìn)行分析， 評(píng)價(jià)該潮流斷面的運(yùn)行方式安全性和經(jīng)濟(jì)性，4) 找出系統(tǒng)中運(yùn)行的湖弱環(huán)節(jié)， 如電壓較低 點(diǎn)或負(fù)載較大線路， 給出調(diào)整措施，5) 分析各種調(diào)憋措施的特點(diǎn)并比較它們之間的差異6) 結(jié)論部分以及設(shè)計(jì)心得五、考核形式1 平時(shí)表現(xiàn) 3 人一組，考查 本組學(xué)生 平時(shí)紀(jì)律、態(tài)度等2 報(bào)告質(zhì)雖設(shè)計(jì)成品的完成質(zhì)雖、撰寫水平等，3 答辯考核 參照設(shè)計(jì)成品，對(duì)計(jì)貨 機(jī)方法 進(jìn)行電 力

5、系統(tǒng) 潮流計(jì)鮮的相關(guān)問題等進(jìn)行答辯4 考核酘終成績(jī)由平時(shí)表現(xiàn)、報(bào)告成績(jī)、答辯成績(jī)組成。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算摘要：電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)內(nèi)容。通過對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì) 算我們可以對(duì)系統(tǒng)的安全性，經(jīng) 濟(jì)型，穩(wěn)定性進(jìn)行分析判斷。并且能夠準(zhǔn)確的， 快速的對(duì)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行調(diào)整。潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)最基本，最常用的計(jì)算。Nwet o n- Ra phs o n 法是數(shù)學(xué)上解非線性方程式的有效方法，有 較好的收斂性。本次課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是基千 PSA1 的 潮流計(jì)算和分析。針對(duì)問題一： 通過題目中給的i eee 格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和理解， 將其轉(zhuǎn)換為 PSAT 標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)。然后使

6、用 PSAT 利用 N- R 法對(duì)題目中的 6 機(jī) 30 節(jié)點(diǎn)的電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行潮流計(jì)算。針對(duì)問題二： 通過對(duì)PSAT 中的 N- R 法的中斷控制可以得到N- R 法每次迭代的雅克比矩陣。通過對(duì)這些雅克比矩陣的分析得到雅克比矩陣的變化規(guī)律，即每次迭代出來的雅克比矩陣的個(gè)元素都在減小并且變化率也越來越小。利用 P-Q 法再次對(duì)題目中的數(shù)據(jù)進(jìn)行潮流計(jì)筍， 得到的潮流的結(jié)果與 N-R 法求得的結(jié)果一樣， 計(jì)算的時(shí)間短千 N- R 法。然而，利用 N- R 法計(jì)算潮流其收斂性要好千 P-Q 分解法。針對(duì)問題三 利 用 PS AT 中的 s imulink 功能畫出此6 機(jī) 30 節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)。將目中的數(shù)據(jù)

7、以 PSAT 標(biāo)準(zhǔn)格式填入此網(wǎng)絡(luò)中。并對(duì)此網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真運(yùn)行得到voltage mangnitudes 圖， vo ltage angles 圖， line flows圖。通過對(duì)這三個(gè)圖的分析得到此網(wǎng)絡(luò)的電壓水平和潮流情況。針對(duì)問題四： 通過對(duì)voltage n設(shè) ngntudes 圖的觀察可以看出30 節(jié)點(diǎn)的電壓較低， 需 要提高30 節(jié)點(diǎn)的電壓。因此我采用了 4 種方法來提高 30 節(jié)點(diǎn)的電壓。( I)提高8 節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓，提高 30 節(jié)點(diǎn)的電壓。m(2)提高 27 和 28 節(jié)點(diǎn)之間的變壓器變比，提 高30 節(jié)點(diǎn)的電壓。(3)在 27 節(jié)點(diǎn)和 30 節(jié)點(diǎn)之間串聯(lián)電容，提高 30 節(jié)

8、點(diǎn)的電壓。(4) 在母線 JO 或24 處并聯(lián)電容器，提高 30 節(jié)點(diǎn)的電壓。關(guān)鍵詞： PS AT 潮 流計(jì)算 牛頓拉 夫遜法 P-Q 分解法二課程設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作2. 1 牛頓拉夫遜法原理及應(yīng)用牛頓拉夫遜法按照電壓的表示方法不同，又分為直角坐標(biāo)形式和極坐標(biāo)形 式， 牛頓拉夫遜法潮流計(jì)算具有二階收斂特性，計(jì)算中收斂速度較快， 但是 當(dāng)導(dǎo)納矩陣階數(shù)較高時(shí)，初值敏感 性問題突出，如果 初值選取的 合適 ，則 計(jì) 算 會(huì) 非?？焖贉?zhǔn)確。若初值選取不合適則計(jì)算有可能會(huì)不收斂。牛頓拉夫遜法設(shè)計(jì)原理：設(shè)有非線性方程組八( x,X2 x,) = Yi :兒(x1 , x2,.x,)=y2;兒(x1 , X2,.

9、 .孔）=y,;其近似解xo) x 炒，xon )。近 似解與精確解 分別相差/j,Y, ,心 2 心 ，則有如下：鄧 o )心 ， x 滬心2 . .守心 ，）= y ;,從中心: , , ;飛煦心2 X炒心，），= y2 ;J.(中心ixo)+ 心 2 x.l,o + 心 ，）= y ,;,對(duì) 上述每一項(xiàng)式按泰勒級(jí)數(shù)展開忽略心1 的 高次方，可得如下修正方程組：J寧） 織 糾 糾Y , - J; (x /l, X 炒，守 ）祝,ax ax.心 ，l 生盧糾糾Y2 - f2 (x o! ) ,x 炒，心 2 ?？椬?O I XY. -兒（對(duì)o ) , X炒，xo ) ),糾6入:l 0 祝糾

10、 糾祝簡(jiǎn) 寫為兇 = ./心, ：其中： J 稱 為函數(shù).1;的雅可比矩陣。求解功率方程步驟如下I=U;LYii Uj = P, + jQ; :j=I代入 ; =Gij + j莊，及U,= Ul cos0 + j sin 、 J; (O)或 U,、 砰? 。(3) 利用 各節(jié)點(diǎn)的電壓初值計(jì)算修正方程的不平衡氮兇(0) 、 /:iQ炒以及/:iU? 2i (4) 利用 各 節(jié) 點(diǎn) 電 壓 初 值 求 出 雅 克 比 矩 陣 的 各 個(gè) 元 素Ht 、NtO)、 J &O)、 L;以邸to 、 s tO)。(5) 解修正方程，求出各節(jié)點(diǎn)電壓的變化噩，即修正倡f:!.eOf l、兇炒或/:iUf0)

11、 、 /:io Oi) 。如果符合要求則跳出， 如果不符合要求則繼續(xù)下一步。(6) 計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓的新值，即修正后的值。(7) 御用各節(jié)點(diǎn)電壓的新值自第三步開始下一次迭代。(8) 計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)的功率和線路功率。牛頓拉夫遜法計(jì)算框圖com設(shè)節(jié)點(diǎn)電壓初值，置迭代丿動(dòng)啟輸入原始數(shù)據(jù)形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣對(duì) PQ 節(jié)點(diǎn)計(jì)符 M, ( k ) 、 t:,.Q? l對(duì) PY 節(jié)點(diǎn)：計(jì)算 t:,.P;() 、 t:,.u y i2覽 節(jié) 點(diǎn) 號(hào) i= l是1i 1t :克比-矩亡是否已全部形 否計(jì) 算 雅 克 比 矩 陣 元 素增 大節(jié)點(diǎn) 號(hào) i =i +l解修正方程式， 由 兇補(bǔ)k) !lQ t ) fl U,;

12、_人)2 和 J增大迭 代 次數(shù) ， k=k+ l計(jì)絆各節(jié)點(diǎn)電壓新值e尸凇必k )求 各 節(jié) 點(diǎn) 電 壓 變 量!:J.e ( k) 、兇.( k_)i=l, 2, , n, 1外幻）=i*l +4f(k)求出1/j.e(k)I、I!lf (k)Imaxi=J, 2, , n ; i;,!,s否計(jì)絆平衡節(jié)點(diǎn)功率和線路功率（ 停止 ）圖 一 牛 頓拉 夫 遜 法潮 流 計(jì) 絆 流 程圖2.2P- Q 分 解法原 理P-Q 分解法是極坐標(biāo)牛頓拉夫遜法的一種簡(jiǎn)化算法快速分解法， 有 兩個(gè)主要特點(diǎn) (1)降階在潮流計(jì)算的修正方程中利用了有功功率主要與節(jié)點(diǎn)電壓相位有關(guān) 無功功率主要與節(jié)點(diǎn)電壓幅值有關(guān)的特

13、點(diǎn)，實(shí)現(xiàn) P- Q 分解，使 系數(shù)矩陣由原來的 2NX 2N 階降為NX N階，N 為系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)（不包括緩沖節(jié)點(diǎn)）。 (2) 因子表固定化利用了線路兩端電壓相位差不大的假定，使修正方程系數(shù)矩陣元素變?yōu)槌?數(shù)，并且就是節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納的虛部。由千以上兩個(gè)特點(diǎn) 使快速分解法每一次迭代的計(jì)繹呈比牛頓法大大減少。P- Q 分 解法只 具有 一次收斂性，因 此耍求的迭代次數(shù)比牛頓法多，但總體上快速分解法的計(jì)算速度仍比牛頓法快?？焖俜纸夥ㄖ贿m用千 高壓網(wǎng)的潮流計(jì)算，對(duì)中、 低 壓 網(wǎng) 因 線路電阻與電抗的比值大，線路兩端電壓相位差不大的 假定 已 不 成 立，用快速分 解法 計(jì)算，會(huì)出現(xiàn)不收斂問題。P- Q 分

14、解法的計(jì)算步驟與牛頓拉夫遜法的計(jì)算步驟略有不同， 在 開始迭代之前就形成了系數(shù)矩陣B 和8 并得到了他們的逆陣。P- Q 分解 法計(jì)黨步驟如 下 ：( 1) 形成 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣YB .( 2) 形成系數(shù) 矩陣s , B 。( 3) 給 定 電壓 初值U0; ,o;凡(4) 求功率不平衡盤兇秒/ 尸(5) 接修正方程式得兇汃匯(6) 求功率不平衡暈t,.(jO,) / U;。(7) 解修正 方程 式得!:i.U嚴(yán)。(8)修正電壓初值 u,o,(o).(9) 判 斷 若滿足條件則計(jì)算功率，若 不 滿足 條 件則 返回第3 步重新求解。P-Q 分解法的計(jì)算框圖如下：輸入原始數(shù)據(jù)形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣形成B

15、陣， 并求其逆陪形成 B 陣，并求其逆陣設(shè)節(jié)點(diǎn)電壓： u t i 和 o, ( i=l ,2,3, . .n)設(shè)置迭代次 k=O置k=O,k=O計(jì)算兇滬 / UJk) 曰 ，2,., 11i-# s是是計(jì)算 6 5 /*1 ,( i= l , 2 , . . . n,i,p s)增大迭代次數(shù) 計(jì) 算 新的 o/*)值 ， 0? +1) = o) + 110*+1)k 今 k+ I銳 k,=O計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)功率cSS-和線路功率 -置kq =1 廣計(jì)算t,.Q(k) ju + t:.u?1結(jié)束是增大迭代次數(shù)kk+ I圖 二: P- Q 分 解法流程圖、 課程設(shè)計(jì)問題分析與解答3. . 1 采用 P

16、S AT 仿真工具中的潮流計(jì)算軟件計(jì)算系統(tǒng)潮流3. l. 1 對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析將我的數(shù)據(jù) 30 IEEE. DAT 格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到psa t 軟件中生成一個(gè)m - f i l e。這個(gè)m - f i l e 是 psa t 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式。具體數(shù)據(jù)見表一至表六。母線號(hào)電壓基準(zhǔn)值電壓標(biāo)么值電壓相角1100I. 060. 0000021001. 03- 0. 086923JOOI. 02-0. 2218 34100l. 018- 0. 1801251001. 02-o. 153 276100l. 05- 0. 248197100l. 062- 0. 233188JOOI. 0 5- 0. 23

17、31891 001. 056- 0. 26075JOJOO1. 0 5 1- 0. 26354I I1001. 057- 0. 2581312100l. 055-o. 26:0 213100l. 05- 0. 2644214JOOl. 0 35- 0 . 2 797 8表一： 母 線參數(shù)表 平 平衡節(jié)點(diǎn)參數(shù)節(jié)點(diǎn)盡J功率基譏值(MVA)電壓基準(zhǔn) 值(KV)電壓幅值電壓相角最大無功功率最小無功功率最大電壓最小電壓有功功率I100100I. 06。9999- 999. 9I. 10. 90. 50386節(jié)點(diǎn)號(hào)功率基準(zhǔn)值電壓基準(zhǔn)值有功功率電壓幅值最大無功最小無功最大電壓最小電壓21001000. 41

18、. 030. 5- 0. 41.10. 93100100o. 5l. 020. 41. l0 . 9610 0JO O0 . 5I. 0 50 . 24- 0 . 06J. I0 . 98lOO100Il. 050 . 2 4- 0. 06J. I0. 9表三: pv 節(jié)點(diǎn)參數(shù)。表四： pq節(jié)點(diǎn)的參數(shù)節(jié) 點(diǎn) 號(hào)功 率 基 準(zhǔn)值電壓基準(zhǔn)值有功功率無功功率酘大電壓酘小電壓21001000. 2170. 1271. I0. 931001000. 5420.09I. I0. 941001000. 1780. 039l. l0.95100JOO0. 57 60. 1 16I. 10. 961001000

19、. 1120. 075I. I0. 991001000.2950. 166I. I0. 9101001000. 090.058l. 10. 9111001000. 5350. 318l. l0. 9121001000. 1610. 1161. 10. 913100100o. 1 350.088l. l0. 9141001000. 1490. 07I. I0.9表五： 對(duì)地電納參數(shù)號(hào)點(diǎn) 9打刁功率基準(zhǔn)值 1電 壓 基 準(zhǔn)值頻率1001 0 060電感疇一。0. 19線路長(zhǎng)度單位電阻單位電納。0.。969。0. 0。1 335。0.。0128。 。 。 。 。0. 1 92070. 0820560

20、100100111 00. 270380. 12711601001001 490 . 1 3 0 2 70. 066 15601001 001 360. 255810. 12291601001001260 . 19890 . 0949860100100I.I60. 0 84 50. 03 1 8 1601001001090 . 11 00 160100100970 . 176 1560100100870 . 04211601001005,10 . 0 34 60 . 1 71030. 0670160100JOO430. 0 340 . 1 73880. 056956010010052o. 01

21、1920. 223040 . 054036000100510. 03740. 176320. 058 1160100JOO420 . 04 380 . 1 97970. 0469960100100320. 05280. 059 170 . 0 1938601001002I0 . 5561860100100940 . 9780 . 2091260100JOO740 . 9 320 . 252026010010065線路變比單位電抗頻率電壓基準(zhǔn)值功率基準(zhǔn)值線路末端線路始端表六： 線路參數(shù)12131314JOO 10010060100600.22092Io. 199880 100-00 100. 1

22、70930. 348023. 1. 2 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行求解通過 psa t生成這些數(shù)據(jù)之后，我利用牛頓拉夫遜法進(jìn)行求解得到的結(jié)果 如下：GLOBAL SUMMARY REPORT總 發(fā)電 機(jī) 功 率視 在 功率 p. u. 有功功率 p. u. 總負(fù)荷功率視在功率 p. u. 有功功率 p. u. 總損耗視在功率 p. u. 有功功率 p. u. 3. 045 2l. 19 192. 991. 0675o. 0 55 2 40. 1 244表 7:POWER FLOW RES ULTSBusBUS-1 BUS- 10 BUS- J I BUS- 12BUS-13BUS- 14 BUS-2 BUS-

23、3 BUS-4 BUS-5 BUS-6 BUS-7 BUS-8BUS-9Vl. 06 0. 99364 0.96366 1. 0074 l. 0175 0.99376l. 03. 02l. 0 104I. 0075l. 05 1. 0232 1. 05I. 0143。- 0. 09121- 0. 13733-o.12373- 0. 11778-0. 10597- 0. 01192- 0. O:l075- 0. 03924- 0. 0506-o.106790.013210. 17791- 0. 066PhaseP genQ genP loadQ load0. 6。45 24。0. 4。0. 5。

24、5013。-0. 22618。0。5。0.090.535o. 1610 . 1350. 1490.2170. 5420. 1780.576。0. 0580. 3180. 1160. 0880.070. 1270. 090. 0390. 1160。. 5。1。0. 0。5648。0. 5。69380. 2。4211o.。112。0.。075。0.295- 0. 02948FRO! BUSBUS-5TO BUSBUS-6LINCP PLOW0. 21974Q PLOW0 . 1218PLOSSQ LOSS0. 01567表八： LI NE FLOWS 。BUS- 4BUS-72- 0. 25346

25、0. 05320 . 0 1 3 7 4BUS- 4BUS- 930. 0 47780.050550 . 00 2 6 4BUS- 1BUS-21.Jo . 358030. 391820. 00528- 0. 04157BUS-2BUS- 350. 106480. 004460.00054- 0. 04376BUS- 2BUS-460. 180 170.037750. 00196- 0. 03298BUS- 1BUS-570. 287210. 158l.lo. 0056:J- 0. 02937BUS-2BUS- 580. 2 49 10. 03 7990. 00 35- 0. 024 6 1B

26、US- 3BUS-490. 06 3950. 0 1470. 000 33- 0. 0348 1BUS叫BUS- 5100. 2695 1- o. 02250.00095- 0. 01002BUS- 7BUS-8ll-I- 0. 072970 . 1 6 9 14BUS- 7BUS-9120. 746540. I 12430 . 05989BUS- 9BUS- JO130. 346470. 121680. 004170. 01108BUS- 613US- J l1 40. :l0464o. 3127o. 016420. 03438BUS- 6BUS- 121 50. 12 5370. I 1

27、5 180 . 00 3230 . 00672BUS- 6BUS- 1 31 60. 1777 30. 1 72 630 . 00 3680 . 00725BUS - 9BUS一14170. 152850. 008260. 002890. 00616BUS - 10BUS- 11180. 25230. 05260.005520.01292BUS- 12BUS- 1 319- 0 . 03886- 0 . 007550 . 000 340 . 000 31BUS - BBUS一1420- 0. 000150. 069 5 20.00080. 00163。P 。LOSS。0. 0。00 95。0.

28、 001630. 0008- 0. 06790.000952013US- I3BUS- 140. 000310.000340. 007850. 03 9219BUS一12BUS - 130. 012920.00552- 0. 03968- 0. 2467818BUS- JOBUS- II0. 006160. 00289- 0. 0021-0. 1499517BUS- 9BUS- 140.00725o. oo:l68- o. 16538- o. 1740516BUS-6BUS- 130. 006720.00323- 0 , 108 45- 0. 122 1415BUS-6BUS- 120. 03

29、4380. 0 1642- 0. 27832- 0. 2882214BUS-6BUS- I Io. 011080. 00417- o. 1106- O. :l42313BUS-9BUS - 1 00 . 05989- 0. 0525 4- o. 7 4 65 412BUS- 7BUS- 90 . 1 69 1 40. 24 2 11111BUS- 7BUS-8- 0. 010020. 01248- 0. 2685610BUS- 4BUS- 5- 0. 034810.00033- 0. 04951- 0. 063 629BUS- 3BUS- 4- 0. 024610. 0035- 0. 0626

30、- 0. 24568BUS-2BUS- 5- 0. 029 370. 00563-0. 18769- 0. 28 1587BUS- IBUS- 5- 0. 032980. 00 19 6- 0. 0707 4- o. 178 216BUS-2BUS- 4- 0. 043760.00054- 0. 04822- 0. 1059 55BUS-2BUS- 3- 0. 041570.00528- 0. 43338- 0. 352764BUS - 1BUS- 20. 0026 4- 0. 04791- 0 . 047783BUS-4BUS- 90 . 0 1 3 7 4- 0. 039 460. 2 5

31、 34 62BUS- 4BUS- 70 . 0 1567- 0. 1063- 0 . 219 74IBUS-5BUS- 6Q LOSSQ FLOWP PLOWLINCTO BUSFRO! BUS表九： LI NEFLOW3. 2 觀察 NR 法計(jì)算潮 流中 雅 可 比矩陣的變化情況， 分 別 采 用 NR 法 和 PQ分解 法計(jì)算潮流，分析兩種方法計(jì)算潮流的優(yōu)缺點(diǎn)3. 2. 1 觀察牛頓拉夫遜法雅克比矩陣找到 ps a t 里 fm_s pf .m 這段子程序，通過對(duì) i f Settings. distrsw, DAE. kg= DAE. kg + i nc ( e nd) ; e nd 這

32、段命令的中斷控制得到每次迭代后的雅克比矩陣。 雅克比矩陣見下：第 一 次迭代 雅 克比矩 陣 （ 部分 ，下同）。 - 4. 81779- 5. l72699. 990482。 。 32 . 33471- 5. 13856- 5. 50541一5. 56323。 - 3 . 9428618. 83371。 - 5 , 1 7635- 5 . 3446739.64437- 22. 2075。 - 5. 0 4898341。- 5 . :32624- 22 . 588936. 2t:l87- 3. 94286。 - 5. 0 4898。 21. 56978277- 6. 3304一-,._I。 f

33、。一l第二次迭代雅克比矩陣：、名,乙-。 32.56461- 5. 04192- 5. 41028-5.48852。 - 5. 00 4510. 29105- 5. 28655。 - 5. 3 1 5 07-5.2401939. 67242-22. 3542。 - 4. 9 383392。- 3 . 933 7218. 17011。 - 5 . 。355 05。 一22。. 20 435. 9915- 3. 93372。 - 4 . 938 34。 20 . 73693015- 6. 11274l。第三次迭代的 雅克比矩陣：L。 - 5 . 0005 410. 24205- 5. 24151。

34、 32.46863- 5. 04531- 5. 37035- 5. 45466。 - 5 . 2 7457- 5. 2066839. 14478- 22. 0479。 - 4. 83006:l l。- 5. 3 1829-21.8935.57703-3. 90649。 一 3. 906 4918. 05105。- 4. 8 300620 . 2584549- 6. 01 8 45I。第四 次迭 代 雅 克比 矩 陣 ：。 - 5. 000 491 0. 241 39- 5. 24 09。 32 . 46738- 5 . 045:38- 5. 3698- 5. 15 421。 - 3 . 906

35、0618. 0 4905。 - 5 . 27396- 5. 2061639. 13689一22.0 436。 - 4 . 8 2827323。- 5 . 3 177- 2 1.8854:35. 57086-:l. 90606。 - 4. 82827。 20 . 249907:JS- 6. 01676已知雅克比矩陣的基本形式為：l,N,L N ,SI4HH I nJN,.L明oP，BQ;lnH“HIn其中 各 個(gè)元 素 為 H . =- ,N . =J . =.，lR”“N所，I，R s Be;fJ;8Q;”“”“祝 r,2oU2,jL， R . = , s. = _!_ 。這 些元素都是關(guān)于電

36、壓的函數(shù)，所以雅克ae;嘰ljoej比矩陣的變化時(shí)隨著電壓的變化而變化的。因?yàn)槊看蔚妷憾紩?huì)更接近真實(shí) 值， 各個(gè)元素的數(shù)值也是在不斷減小知道滿足精度要求。通過對(duì)比分析雅克比矩陣的各個(gè)元素，找到了以下規(guī)律：(1) 雅 克 比 矩 陣 為 稀 疏 陣 ，H il H i 、 N ii NP 、J ij J jl 、 L ii * L JI.但 不 是 對(duì) 稱 陣 。 這是因?yàn)?2雅)克比矩陣的各個(gè)元素的數(shù)值在不斷的減小， 直 至迭代結(jié)束滿足精度要求。(3)各個(gè)元素的變化率在不斷減小， 這是因?yàn)槊恳淮蔚紩?huì)更加接近真實(shí)值， 在運(yùn)行剛剛開始的時(shí)候數(shù)值變化較大，隨 祜 迭代的次數(shù)不斷增加變化越來越

37、小。3.2.2 運(yùn)用 P-Q 分解法進(jìn)行潮流計(jì)算并與牛頓拉 夫遜法進(jìn)行對(duì)比P- Q 分解法是源自千牛頓拉夫遜法的極坐標(biāo)表示形式，它是基千對(duì)修正方程的兩個(gè)簡(jiǎn)化假設(shè)得到的。對(duì)修正方程的第一個(gè)簡(jiǎn)化是： 計(jì)及電力網(wǎng)絡(luò)中各元件的電抗遠(yuǎn)大于電阻，以至于節(jié)點(diǎn)電壓相位的改變主要影響各元件的有功功率潮流，從而 影響為節(jié)點(diǎn)的注入有功功率，各節(jié) 點(diǎn)電壓大小的影響主要影響注入的無功功率。因此將雅克比矩陣中的 N、J 略去。對(duì)修正方程的第二個(gè)假簡(jiǎn)化是： 基千 對(duì) 狀 態(tài) 變 攬 的（？的 約 束 條 件 似引 = l0ijl,H11 = - U2, B 11, Lu = - 對(duì)Bu,從而可以得出與牛頓拉夫遜法相比P-

38、Q 分解法有以下特點(diǎn)(1)以一個(gè) (n- 1)階和一個(gè)(m- 1) 階的系數(shù)矩陣B 和B 代替原有的(n+m- 2)階的雅克比矩陣，提 高了計(jì)算的速度。(2) 在迭代過程中保持不變的系數(shù)矩陣B 和B 代替變化的雅克比矩陣，顯茗的 提 高了計(jì)算的速度。(3)以對(duì)稱的系數(shù)矩陣B 和 B 代替不對(duì)稱的雅克比矩陣， 是求逆等運(yùn)算扯和所需的儲(chǔ)存容簸都大為減少。首先在 psa t 中導(dǎo)入原始數(shù)據(jù)， 將潮 流計(jì)算方法改為 XB fast decoupl ed。然后進(jìn)行潮流計(jì)算。通過與牛頓拉夫遜法得到的結(jié)果相對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩種計(jì)算結(jié) 果是一樣的。運(yùn)用牛頓拉夫遜法迭代次數(shù)與迭代時(shí)間為：PF s o l ver :N

39、ew t o n- Ra phsonm e t hod Si ngl e s l ack busm ode lIt er at i on =1Ma ximmuConver gencyEr r o r =0. 40573Iteration =2Ma ximmuConve r ge ncyError=0. 015461Iteration=3Ma ximmuConver ge ncyEr r o r=0. 00040656I t e r a t i on =4Ma xmimuConve r ge ncyErr o r =2. 0894e- 007Power Flow compl e t ed in0

40、.047 sm用P- Q 分解 法計(jì)算迭代 次數(shù)與迭代時(shí)間為： PF s o l ver :XB fast decoupl edm e t ho d Single slack busmode lIt er a t i on=1Ma x頂 um Conver genc yEr r or=0. 6258It e r a t i on=2Ma xmium Conver genc yEr r or=0. 074761I t e r a t i on=3Ma xmium Conver gencyEr r or=0. 010 438I t e r a t i on=4Ma ximmuConver genc

41、yEr ro r=0. 0005484I t e r a t i on=5Ma xmium Conver gencyEr r or=0. 0001 3099I t e r a t i on=6Ma xmium Conver gencyError=2. l l 14e - 005It e r at i on=7Ma xmium Conver gencyError=I. 1852e- 006Power Flow com pl e t ed in0. 046 s將以上數(shù)據(jù)導(dǎo)入到 EXCEL 中，利用其繪圖功能，繪制出兩種方法的對(duì)數(shù)收斂特性曲線進(jìn)行直觀的分析。23415670.10.010.0010.

42、00010.000010.000001一令 一 N- R法-P-Q分解法0.0000001圖 三 牛頓拉夫遜法和 P- Q 分解 法 收 斂特 性圖通 過 對(duì) 以 上 信 息 的 分 析 可 以 得 到 以 下 結(jié) 論 ：( 1) P- Q 分 解 法 與 牛 頓拉 夫遜 法 所 算 出 潮 流 結(jié)果是一樣的。(2) P- Q 分 解 法 迭代次數(shù)要多千 N- R 法 ，但是總衙要時(shí)間與N- R 法 相 差 無 兒 。故 P- Q 分解 法 每 次 迭代 所 要 的時(shí) 間 要 小 千 N-R 法。(3) 通過對(duì) P- Q 和 N-R 收 斂特 性圖 的 仔 細(xì)比較，會(huì) 發(fā)現(xiàn) P- Q 分解 法

43、 收 斂 速 度I要 好 千 N- R 法 。這 是 因 為 N- R 法 事具 有 二 階 收 斂 特 性 ，而 P-Q 分解 法 享 具 有 一階收斂特性的。(4) P- Q 分 解 法 是 利 用 了電 網(wǎng) 的 高電 壓 特 性 所以只適用千高壓網(wǎng)的潮流計(jì)算，對(duì)中、低壓網(wǎng)，因線路電阻與電抗的比值大，線路 兩 端 電 壓 相 位 差 不大 的 假 定已 不成 立，用快速分解法計(jì)算，會(huì)出現(xiàn)不收斂問題。3. 3 分析系統(tǒng)潮流情況， 包括電壓幅值、相角， 線 路 過 載 情 況以 及 全網(wǎng) 有功損耗情況3. 3. 1 利用 psa t 繪制出 5 機(jī) 14 節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖在 psa t 中利用 ps

44、a ts imul i nk l i br ar y 功能繪制出網(wǎng)絡(luò)圖， 并將原 始 數(shù) 據(jù)按照 ps at 的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式填入到此網(wǎng)絡(luò)中。s imuli nk l i rb a r y 仿真圖 可以很直觀的表示出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況，有助千分析和解決問題。網(wǎng)絡(luò)見下圖：I-Bu忒2工六IBu!tl 5二Bu忒4Bu忒7Bus11Bus101 2 IBus03Bu忒9yBus12工Bus13Bus14圖四: smiul i nk l i brray 仿真圖及潮流運(yùn)算結(jié)果3. 3. 2 分析電壓幅值、相角、和潮流分布悄況通過對(duì)圖五的仿真運(yùn)行， 得到各節(jié)點(diǎn)電壓幅值并且可以繪制出電壓幅值ne twor

45、kb i s ua l i s a t i on 圖。一一L 心-T. 屯亡二II 1的Jn,o,于一-一二怎1 1 Ila- 醞妒I一令上，IClIC1-云，18婦、表十： 電壓 幅值表節(jié)點(diǎn)號(hào)電壓幅值BusOII. 06Bus02l. 03BusO:Jl. 02Bus0 41. 0104Bus05I. 0075Bus061.05Bus071. 0232Bus08l. 05Bus09I. 0143Bus l O0. 9936 4_,一,雀皇一吵li1IO塢Bus ll0. 96366Bus l 21. 0074Bus l 3I. 0175Bus l 40.99376圖五全網(wǎng)電壓幅值圖結(jié)論： 通

46、過對(duì)全網(wǎng)電壓圖和電壓幅值表的分析， 很容易 看出11節(jié)點(diǎn)的電壓最低。1 節(jié)點(diǎn)的電壓高-運(yùn)lf,.,.,.,、I _,.,;,.， ，上同樣的方法繪制出電壓相角圖：圖六 電壓 相角圖表十一： 電 壓相 角表，8I伍汀BusOl。Bus02- 0. 01192Bus03- 0. 03075Bus04- 0. 03924Bus05- 0. 0506Bus06-o. 10679Bus070. 01321Bus080. 17791Bus09- 0. 066Bus l O- 0 . 09 121Bus l !- 0. 13733Busl2-o. 123 7 3Bus l 3- 0. 11778Busl4-

47、o. 1059 7書點(diǎn)號(hào)可電壓相角結(jié)論： 通過對(duì)電壓相角圖和電壓相角表的 分析， 可以看出 6 節(jié)點(diǎn)電壓相角最小， 11 節(jié)點(diǎn)電壓相角最大。做出全網(wǎng)功率潮流圖堅(jiān)I10.9o:a0.7- 0,60.50.41),31)2。.,圖七 全網(wǎng)潮流圖表十二： 各條線路的有功和無功線路始線路末線路始線路末端端端端Bus02BusOl- o. 35276- 0. 43338BusOIBus020.358030.39182Bus02Bus 030. 106480. 00 446Bus03Bus02-0. 10595-0.04822Bus06Bus ll0. 304640. 3127BusllBus06-0.28822-0.2783213us06Bus l 2o. 12537o. 11518Busl2&1s06-0.12214-0.10845Bus06Bus l 30. 177730. 17263Busl3Bus06-0.17405-0. 16 538Bus09Bus l40. 152850.00826&,s t4&,