基于matlab電力系統(tǒng)潮流計算程序設(shè)計

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1、青島某高校本科畢業(yè)設(shè)計（論文）1緒論1．1潮流計算1.1.1潮流計算概述電力系統(tǒng)潮流計算是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行情況的一種計算，它根據(jù)給定的運行條件及系統(tǒng)接線情況確定整個電力系統(tǒng)各部分的運行狀態(tài)：各母線的電壓，各元件中流過的功率，系統(tǒng)的功率損耗等等。在電力系統(tǒng)規(guī)劃的設(shè)計和現(xiàn)有電力系統(tǒng)運行方式的研究中，都需要利用潮流計算來定量地分析比較供電方案或運行方式的合理性、可靠性和經(jīng)濟性。此外，電力系統(tǒng)潮流計算也是計算系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定和靜態(tài)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。所以潮流計算是研究電力系統(tǒng)的一種很重要也很基礎(chǔ)的計算。電力系統(tǒng)潮流計算也分為離線計算和在線計算兩種，前者主

2、要用于系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計和安排系統(tǒng)的運行方式，后者則用于正在運行系統(tǒng)的隨時監(jiān)視及實時控制。利用計算機進行電力系統(tǒng)潮流計算從50年代中期就已經(jīng)開始。在這20年內(nèi)，潮流計算曾采用了各種不同的方法，這些方法的發(fā)展主要圍繞著對潮流計算的一些基本要求進行的。對潮流計算的要求可以歸納為下面幾點：（1）計算方法的可靠性或收斂性；（2）對計算機內(nèi)存量的要求；（3）計算速度；（4）計算的方便性和靈活性。電力系統(tǒng)潮流計算問題在數(shù)學(xué)上是一組多元非線性方程式求解問題，其解法都離不開迭代。因此，對潮流計算方法，首先要求它能可靠地收斂，并給出正確答案。由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及參

3、數(shù)的一些特點，并且隨著電力系統(tǒng)不斷擴大，潮流計算方程式的階數(shù)也越來越高，對這樣的方程式并不是任何數(shù)學(xué)方法都能保證給出正確答案的。這種情況成為促使電力系統(tǒng)計算人員不斷尋求新的更可靠方法的重要因素。在用數(shù)字計算機解電力系統(tǒng)潮流問題的開始階段，普遍采取以節(jié)點導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的逐次代入法。這個方法的原理比較簡單，要求的數(shù)字計算機內(nèi)存量比較低，適應(yīng)50年代電子計算機制造水平和當(dāng)時電力系統(tǒng)理論水平。但它的收9青島某高校本科畢業(yè)設(shè)計（論文）斂性較差，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模變大時，迭代次數(shù)急劇上升，在計算中往往出現(xiàn)迭代不收斂的情況。這就迫使電力系統(tǒng)計算人員轉(zhuǎn)向以阻抗矩

4、陣為基礎(chǔ)的逐次代入法。60年代初，數(shù)字計算機已發(fā)展到第二代，計算機的內(nèi)存和速度發(fā)生了很大的飛躍，從而為阻抗法的采用創(chuàng)造了條件。阻抗法要求的數(shù)字計算機儲存表征系統(tǒng)接線和參數(shù)的阻抗矩陣需要較大的內(nèi)存量。而且阻抗法每迭代一次都要求順次取阻抗矩陣中的每一個元素進行運算，因此，每次迭代的運算量很大。這兩種情況是過去電子管數(shù)字計算機無法適應(yīng)的。阻抗法改善了系統(tǒng)潮流計算問題的收斂性，解決了導(dǎo)納法無法求解的一些系統(tǒng)的潮流計算，在60年代獲得了廣泛的應(yīng)用，曾為我國電力系統(tǒng)設(shè)計、運行和研究作出了很大的貢獻。目前，我國電力工業(yè)中仍有一些單位采用阻抗法計算潮流。

5、阻抗法的主要缺點是占用計算機內(nèi)存大，每次迭代的計算量大。當(dāng)系統(tǒng)不斷擴大時，這些缺點就更加突出。一個內(nèi)存16K的計算機在采用阻抗法時只能計算100個節(jié)點以下的系統(tǒng)，32K內(nèi)存的計算機也只能計算150個節(jié)點以下的系統(tǒng)。這樣，我國很多電力系統(tǒng)為了采用阻抗法計算潮流就不得不先對系統(tǒng)進行相當(dāng)?shù)暮喕ぷ鳌榱丝朔杩狗ㄔ趦?nèi)存和速度方面的缺點，60年代中期發(fā)展了以阻抗矩陣為基礎(chǔ)的分塊阻抗法。這個方法把一個大系統(tǒng)分割為幾個小的地區(qū)系統(tǒng)，在計算機內(nèi)只需要存儲各個地區(qū)系統(tǒng)的阻抗矩陣及它們之間聯(lián)絡(luò)線的阻抗，這樣不僅大幅度地節(jié)省了內(nèi)存容量，同時也提高了計算速度。

6、克服阻抗法缺點的另一途徑是采用牛頓-拉夫遜法。這是數(shù)學(xué)中解決非線性方程式的典型方法，有較好的收斂性。在解決電力系統(tǒng)潮流計算問題時，是以導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的，因此，只要我們能在迭代過程中盡可能保持方程式系數(shù)矩陣的稀疏性，就可以大大提高牛頓-拉夫遜法潮流程序的效率。自從60年代中期，在牛頓-拉夫遜法中利用了最佳順序消去法以后，牛頓法在收斂性、內(nèi)存要求、速度方面都超過了阻抗法，成為60年代末期以后廣泛采用的優(yōu)秀方法。與此同時，為了保證可靠的收斂，在我國還進行了網(wǎng)流法潮流計算的研究。隨著電力系統(tǒng)的日益擴大和復(fù)雜化，特別是電力系統(tǒng)逐步實現(xiàn)自動控制的需要

7、，對系統(tǒng)潮流計算在速度、內(nèi)存以及收斂性方面都提出了更高的要求。70年代以來，潮流計算方法通過不同的途徑繼續(xù)向前發(fā)展，其中比較成功的一個方法就是P-Q分解法。這個方法，根據(jù)電力系統(tǒng)的退熱點，抓住主要矛盾，對純數(shù)學(xué)的牛頓法進行了改進，從而在內(nèi)存容量及計算速度方面都大大向前邁進內(nèi)了一步。使一個32K內(nèi)存容量的數(shù)字計算機可以計算1000個節(jié)點系統(tǒng)的潮流問題，此法計算速度已能用于在線計算，作系統(tǒng)靜態(tài)安全監(jiān)視。目前，我國很多電力系統(tǒng)都采用了P-Q分解法潮流9青島某高校本科畢業(yè)設(shè)計（論文）程序。潮流計算靈活性和方便性的要求，對數(shù)字計算機的應(yīng)用也是一個很

8、關(guān)鍵的問題。過去在很長時間內(nèi)，電力系統(tǒng)潮流計算是借助于交流臺進行的。交流臺模擬了電力系統(tǒng)，因此在交流計算臺上計算潮流時，計算人員可以隨時監(jiān)視系統(tǒng)各部分運行狀態(tài)是否滿足要求，如發(fā)現(xiàn)某些部分運行不