復雜網(wǎng)絡n-r法潮流分析與計算的設計課程設計

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1、電氣工程及其自動化專業(yè)課程設計復雜網(wǎng)絡N-R法潮流分析與計算的設計學生學號：學生姓名：班級：指導教師：起止日期：哈爾濱工程大學自動化學院課程設計報告撰寫內容一、設計要求（宋體，小四號字，加黑）用matlab編程，N_R法計算潮流分布具體要求為：（1）給出程序，并給出注釋（2）輸出迭代次數(shù)，各節(jié)點電壓，各支路電流（3）在圖中標明功率流向節(jié)點數(shù)據(jù)如下表所示（標幺值）123456P31.80.63.55Q10.50.81.3V11.05支路及變壓器數(shù)據(jù)線路T1T2L2L3L4L5阻抗j0.04j0.020.06+j0.0250.01+j0.20.06+j0.50.05+j0.3導納/2j0.2

2、5j0.25j0.25j0.25變比1.05:11.05:1精度要求：0.0001二、設計方案（要求給出詳細的設計思路及其必要的論證）（1.）潮流計算的方法（1）高斯雅克比迭代法（2）高斯-塞得爾法（對初值要求底，迭代次數(shù)多）（3）牛頓-拉夫遜法（使用廣泛）（4）PQ快速分解法（提升運算速度）目前廣泛應用的潮流計算方法都是基于節(jié)點電壓法的，以節(jié)點導納矩陣Y作為電力網(wǎng)絡的數(shù)學模型。節(jié)點電壓Ui和節(jié)點注入電流Ii由節(jié)點電壓方程YV=I（1）根據(jù)S=VI﹡(I﹡為I的共軛)可得非線性的節(jié)點方程YV=I=(S/V)﹡（2）在實際的電力系統(tǒng)中，已知的運行條件不是節(jié)點的注入電流，而是負荷和發(fā)電機的功

3、率，而且這些功率一般不隨節(jié)點電壓的變化而變化。由于各節(jié)點注入功率與注入電流的關系為Si＝Pi＋jQi=ViIi﹡，因此可將式（2）改寫為Ii=Si/Vi=Pi+jQi/Vi(i=1,2,3?n)（3）式中，Pi和Qi分別為節(jié)點i向網(wǎng)絡注入的有功功率和無功功率，當i為發(fā)電機節(jié)點時Pi﹥0；當i為負荷節(jié)點時Pi﹤0；當i為無源節(jié)點Pi＝0，Qi＝0；Vi和Ii分別為節(jié)點電壓相量Vi和節(jié)點注入電流相量Ii的共軛。式（3）亦即潮流計算的基本方程式,它可以在直角坐標也可以在極坐標上建立2n個實數(shù)形式功率方程式。發(fā)電機Pi、Qi為正，負荷Pi、Qi為負。展開YV=I為Ii=ΣYijVj=YiiVi+

4、ΣYijVi(i=123?n)(4)將式（4）代入式（3），得n維的非線性復數(shù)的電壓方程組潮流計算的基本方程為(Pi-jQi)/Vi=YiiVi+ΣYijVi（i=1,2,?n）(5)（2.）變量的分類假設系統(tǒng)中有n個節(jié)點，構成n個復數(shù)方程，2n個實數(shù)方程，變量總數(shù)為6n個。a)不可控變量（2n個）：負荷消耗的有功功率LiP和無功功率LiQ.由于該類變量無法控制，取決于用戶，而且出現(xiàn)事先沒有預計的變動，使系統(tǒng)偏離原始運行狀態(tài)，因此又稱為不可控變量或擾動變量。b)控制變量（2n個）:發(fā)電機發(fā)出的有功功率GiP和無功功率GiQ，因為該類變量可控。也稱獨立變量。c)狀態(tài)變量（2n個）：母線電壓

5、或節(jié)點電壓的幅值大小iV與相角大小iδ，又稱依從變量或因變量。并且iV受GiP控制，iδ受GiQ控制。其中2n個擾動變量是給定的，2n個控制變量和2n個狀態(tài)變量中給定兩個，求另外兩個。（3.）變量的約束條件a)擾動變量沒有約束條件。b)控制變量約束條件：為滿足發(fā)電機的技術經(jīng)濟特性指標。c)狀態(tài)變量的iV的約束條件：保證良好的電能質量。d)狀態(tài)變量的iδ的約束條件：保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。(4.)系統(tǒng)節(jié)點的分類，根據(jù)給定的控制變量和狀態(tài)變量進行分類如下：（1）PQ節(jié)點（即負荷節(jié)點）：給定Pi、Qi，求Vi和iδ（iie,f）。通常變電所都是這一類型的節(jié)點，由于沒有發(fā)電設備，因而發(fā)電功率為零電力

6、系統(tǒng)中的絕大多數(shù)節(jié)點屬于這一節(jié)點。其包含變電站節(jié)點（即聯(lián)絡節(jié)點或浮游節(jié)點）。（2）PV節(jié)點（即調節(jié)節(jié)點、電壓控制節(jié)點）：給定Pi和Vi，求Qi和iδ（iie,f）。這類節(jié)點必須有足夠的可調無功容量，用以維持給定的電壓幅值。一般時選擇有一頂武功儲備的發(fā)電廠和具有可調無功電源設備的變電所作為PV節(jié)點。在電力系統(tǒng)中，這類節(jié)點數(shù)很少。（3）平衡節(jié)點（即松弛節(jié)點、參考節(jié)點、基準節(jié)點）：給定Vi和iδ（iδ=0），求Pi和Qi。（只有一個）有功功率不能給定，這個節(jié)點承擔了系統(tǒng)的有功功率平衡。同時其電壓幅值也是給定的，相位為零。(5.)P-Q分解法是從改進和簡化牛頓法潮流程序的基礎上提出來的，它的基本

7、思想是：把節(jié)點功率表示為電壓向量的極坐標方程式，抓住主要矛盾，以有功功率誤差作為修正電壓向量角度的依據(jù)，以無功功率誤差作為修正電壓幅值的依據(jù)，把有功功率和無功功率迭代分開來進行。牛頓法潮流程序的核心是求解修正方程式，當節(jié)點功率方程式采取極坐標系統(tǒng)時，修正方程式展開為：ΔP=HΔΘ+NΔV/VΔQ=JΔΘ+LΔV/V以上方程式是從數(shù)學上推倒出來的，并沒有考慮電力系統(tǒng)這個具體對象的特點。電力系統(tǒng)中有功功率主要與各節(jié)點電壓向量的角度有關，