毕业论文-潮流计算论文.doc

目 录

1．摘要…………………………………………………………………………3
2．题目原始资料 ……………………………………………………………4
3．题目分析……………………………………………………………………6
4.题目求解………………………………………………………………………7
1）根据题意要求画出等值电路……………………………………………7
2）读程序画出拉夫逊法的流程图…………………………………………8
3）变电所负荷为题目所给数据进行求解…………………………………8
4)编写程序并运行…………………………………………………………10
5）具体调压调损耗过程……………………………………………………10
1.改变变压器变比调压…………………………………………………10
2.改变发电机机端电压调压……………………………………………12
3.负荷按照一定比例变化的潮流计算分析……………………………15
4.轮流断开支路双回线中的一条的潮流计算…………………………19
5.仿真并比较……………………………………………………………………28
6.设计心得…………………………………………………………………… 30
7.参考文献……………………………………………………………………31

摘 要

本文运用MATLAB软件进行潮流计算，对给定题目进行分析计算，再应用DDRTS软件，构建系统图进行仿真，最终得到合理的系统潮流。
潮流计算是电力系统最基本最常用的计算。根据系统给定的运行条件，网络接线及元件参数，通过潮流计算可以确定各母线的电压幅值和相角，各元件流过的功率，整个系统的功率损耗。潮流计算是实现电力系统安全经济发供电的必要手段和重要工作环节。因此，潮流计算在电力系统的规划计算，生产运行，调度管理及科学计算中都有着广泛的应用。
首先，画出系统的等效电路图，在计算出各元件参数的基础上，应用牛顿—拉夫逊Newton-Raphson法以及MATLAB软件进行计算对给定系统图进行了四种不同负荷下的潮流计算，经过调节均得到符合电压限制及功率限制的潮流分布。
其次，牛顿—拉夫逊Newton-Raphson法具有较好的收敛性，上述计算过程经过四到五次迭代后均能收敛。根据运算结果，分析各支路损耗和系统总损耗。
最后，应用DDRTS软件，构建系统图，对给定负荷重新进行分析，潮流计算后的结果也能满足相应的参数要求。

关键词：牛顿-拉夫逊法 MATLAB DDRTS 潮流计算

一、 题目原始资料：
1．系统图：
两个发电厂分别通过变压器和输电线路与四个变电所相连。
变电所1
变电所2
变电所3
变电所4
35kV母线
10kV母线
35kV母线
10kV母线
一次侧电压220kV
一次侧电压220kV
母线1
母线3
母线2
线路长为100km
线路长为50km
线路长为90km
线路长为100km
2*QFQ-50-2
2*QFS-50-2
TQN-100-2
2*TQN-100-2
。。。。。。。。。。。。。
线路长为80km
。。。。。。。。。。。。。
电厂一
电厂二

2、发电厂资料：
母线1和2为发电厂发高压母线，发电厂一总装机容量为（300MW），母线3为机压母线上装机容量为（100MW），最大负荷和最小负荷分别为50MW和20MW，发电厂二总装机容量为（200MW）
3、变电所资料：
(一)变电所1、2、3、4低压母线的电压等级分别为：35KV 10KV 35KV 10KV
（二）变电所的负荷分别为：
50MW 50MW 40MW 70MW
（三）每个变电所的功率因数均为cosφ=0.85；
（四）变电所1和变电所3分别配有两台容量为75MVA的变压器，短路损耗414KW，短路电压（%）=16.7；变电所2和变电所4分别配有两台容量为63MVA的变压器，短路损耗为245KW，短路电压（%）=10.5；
4、输电线路资料：
发电厂和变电所之间的输电线路的电压等级及长度标于图中，单位长度的电阻为，单位长度的电抗为，单位长度的电纳为。
二、 课程设计内容及要求
(一) 课设内容：
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.轮流断开支路双回线中的一条，分析潮流的分布。（几条支路断几次）
6.利用DDRTS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。
(二) 课设要求：
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DDRTS进行潮流分析绘制的系统图，以及潮流分布图。
三、 题目分析
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1，2，将变电所1、2、3、4的高低压侧分别设为节点3、4、5、6、7、8、9、10。并且，将节点1设为平衡节点，将节点2设为PV节点，其余节点设为PQ节点。
2.参数求取：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：
采用变压器参数为折算至高压侧的数值，其变比K<1，其中，

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2*2.5%， 对应的分接头开始时设变压器高压侧接主接头。

（2）计算线路参数
（3）变电所负荷分别为：
变电所1 =50+j30.98722 变电所2 =50+j30.98722
变电所3 =40+j24.78977 变电所4 =70+j43.38210
将参数整理如下表：
首端号
末端号
阻抗有名值
电纳有名值
1
3
8.5+j20.1
j0.000556
1
5
4.25+j10.05
j0.000278
1
7
7.65+j18.09
j0.000500
2
9
8.5+j20.1
j0.000556
3
4
0.05455+j1.6502
0
5
6
0.0037345+j0.10083
0
7
8
0.05455+j1.6502
0
7
9
6.8+j16.08
0.0004448
9
10
0.0037345+j0.10083
0
利用牛顿拉夫逊法进行求解，用MATLAB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DDRTS进行潮流分析，将两者进行比较。
四、 题目求解
（一）根据题意要求画出等值电路

（二）读程序画出牛顿拉夫逊法的流程图

启动

输入原始数据

形成节点导纳矩阵

分解各节点初始电压的实部和虚部
迭代次数K=0
求PQ节点的,，求PV节点的，
置节点号i=0
雅克比矩阵是否形成，i>n
求得雅克比矩阵各元素
增大节点号i=i+1
把雅克比矩阵单位化
求解修正方程，得，
求解最大修正量，
是否收敛
回带各电压新值，K=K+1
计算输出电压大小及相角，节电功率及支路损耗
停止
否
是

否
是

(三) 变电所负荷为题目所给数据进行求解
B1矩阵：
1、支路首端号； 2、末端号； 3、支路阻抗；
4、线路对地电纳 (或变压器导纳)； 5、支路的变比；
6、支路首端处于K侧为1，1侧为0；
7、线路/变压器标识（0/1）变压器参数当支路首端处于K侧标识为1时归算至末端侧，0归算至首端侧
B2矩阵：
1、该节点发电机功率； 2、该节点负荷功率；
3、PQ节点电压初始值，或平衡节点及PV节点电压的给定值
4、节点所接无功补偿并联电容（感）的电纳
5、节点分类标号：1为平衡节点（应为1号节点）；2为PQ节点；3为PV节点；
B1= 1 3 8.5+j20.1 j0.000556 1 0
1 5 4.25+j10.05 j0.000278 1 0
1 7 7.65+j18.09 j0.0005004 1 0
2 9 8.5+j20.1 j0.000556 1 0
3 4 0.05455+j1.65024 0 220/38.5 1
5 6 0.0037345+j0.10083 0 220/11 1
7 8 0.05455+j1.65024 0 220/38.5 1
7 9 6.8+j16.08 j0.0004448 1 0
9 10 0.0037345+j0.10083 0 220/11 1
B2= 0 0 231 0 1
150 0 231 0 3
0 0 220 0 2
0 50+j30.98722 35 0 2
0 0 220 0 2
0 50+j30.98722 10 0 2
0 0 220 0 2
0 40+j24.78977 35 0 2
0 0 220 0 2
0 70+j43.38210 10 0 2
(考虑实际情况，由于发电厂二距离负荷1、2、3较远，而距离负荷4近，所以将其负荷定为80MW)
由于各节点电压不应超过各自的允许范围，由题目要求知，变压器低压侧电压有名值变化范围如下表：
节点
4
6
10
8
电压下限（KV）
35
9.5
9.5
35
电压上限(KV)
36
10.5
10.5
36
同时保证发电厂发出的有功功率要大于变电所有功功率，并且两者差值越小表明线路有功功率损耗越小，越满足实际要求。
(四) 编写程序并运行
由于程序较复杂，故将其放入附录中，具体程序和结果见附录一
由附录一的结果可以观察到各个节点电压有名值分别为:
节点
1
2
3
4
5
电压
230
230
226.2496
38.124
227.8858
节点
6
7
8
9
10
电压
11.087
227.335
38.5870
226.0295
10.8566
由此观察到节点4、6、8、10的电压都较正常范围偏高，因此调节变压器分接头和发电厂电压，此系统进行多次调整，最终得到合理结果。
（五）具体调压调损耗过程
1.改变变压器变比调压
由于调节的次数很多，过程较为复杂，只选取其中有代表性的两组数据如下所述。
调节方法：
调节方法
电厂1电压
电厂2电压
分接头1
分接头2
分接头3
分接头4
未调整
230
230
38.5/220
11/220
38.5/220
11/220
第一次
230
230
38.5/225.5
11/225.5
38.5/225.5
11/225.5
第二次
230
230
38.5/231
11/231
38.5/231
11/231

调节结果：
节点电压
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
未调整
230
230
226.25
38.124
227.89
11.087
227.34
38.587
226.03
10.857
第一次
230
230
226.23
37.112
227.88
10.800
227.10
37.582
226.01
10.567
第二次
230
230
226.21
36.145
227.87
10.526
227.05
36.623
226.98
10.290

功率损耗
未调整
第一次
第二次
(1,3)支路
0.48834-27.7819i
0.490064-27.7753i
0.491865-27.7685i
(1,5)支路
0.263394-13.9488i
0.264126-13.9466i
0.264885-13.9444i
(1,7)支路
0.566218-24.7984i
0.569288-24.7891i
0.572477-24.7795i
(2,9)支路
3.64379-20.2925i
3.6427-20.2922i
3.6416-20.2919i
(3,4)支路
0.12987+3.9287i
0.13705+4.146i
0.14448+4.3707i
(5,6)支路
0.10514+2.8384i
0.1108+2.9912i
0.11664+3.1488i
(7,8)支路
0.081132+2.4544i
0.085529+2.5874i
0.090068+2.7247i
(7,9)支路
1.04778-20.3528i
1.04861-20.3467i
1.04948-20.3405i
(9,10)支路
0.21491+5.8017i
0.22687+6.1245i
0.23925+6.4587i
总损耗
6.54057-92.1511i
6.57504-91.3009i
6.61074-90.4218i

由电压和功率损耗的有名值可以观察到，最后一次的电压和有功损耗与题目要求较接近，但仍超出要求的范围。第二次调变比的具体的潮流分布如下：

各条支路的首端功率Si
各条支路的末端功率Sj
S(1,3)= 50.6363+7.58949i
S(3,1)= -50.1445-35.358i
S(1,5)= 50.3815+20.1921i
S(5,1)= -50.1166-34.1365i
S(1,7)=- 34.4071+39.4412i
S(7,1)= 34.9796-64.2208i
S(2,9)= 150-27.49782i
S(9,2)= -146.3584+7.205967i
S(3,4)= 50.1445+35.358i
S(4,3)= -50-30.9872i
S(5,6)= 50.1166+34.1365i
S(6,5)= -50-30.9877i
S(7,8)= 40.0901+27.5145i
S(8,7)= -40-24.7898i
S(7,9)= -75.0697+36.7063i
S(9,7)= 76.1192-57.0467i
S(9,10)= 70.2392+49.8408i
S(10,9)= -70-43.3821i
各节点的功率S为(节点号从小到大排列)：1.0e+002 *
Columns 1 through 5
0.6661 + 0.6722i 1.5000 - 0.2750i 0.0000 - 0.0000i -0.5000 - 0.3099i 0.0000 + 0.0000i
Columns 6 through 10
-0.5000 - 0.3099i 0.0000 + 0.0000i -0.4000 - 0.2479i -0.0000 + 0.0000i -0.7000 - 0.4338i
得到的图像如下：

2.改变发电机机端电压调压
由于调节变压器分接头达到极限仍未达到题目要求的范围，所以接下来调节发电机机端电压。
理为 改变改变 此系统经过多次调节后达到要求，选取三个调节过程，对应的调节方法和结果见下表：
调节方法：
调节方法
电厂1电压
厂2电压
分接头1
分接头2
分接头3
分接头4
未调整
230
230
38.5/231
11/231
38.5/231
11/231
第一次
229
229
38.5/231
11/231
38.5/231
11/231
第二次
227
227
38.5/231
11/231
38.5/231
11/231
第三次
225
225
38.5/231
11/231
38.5/231
11/231

调节结果：
节点电压
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
未调整
230
230
226.21
36.145
227.9
10.526
227.1
36.623
226.98
10.290
第一次
229
229
225.18
35.964
226.9
10.477
226.0
36.444
224.94
10.237
第二次
227
227
223.11
35.603
224.8
10.377
223.9
36.084
222.84
10.132
第三次
225
225
221.04
35.240
222.8
10.276
221.8
35.724
220.74
10.027

功率损耗
未调整
第一次
第二次
第三次
(1,3)支路
0.491865-27.7685i
0.497649-27.4976i
0.509516-26.9583i
0.521798-26.4226i
(1,5)支路
0.264885-13.9444i
0.267686-13.8099i
0.273416-13.5422i
0.279324-13.2764i
(1,7)支路
0.572477-24.7795i
0.581699-24.5252i
0.600638-24.0183i
0.620259-23.5138i
(2,9)支路
3.6416-20.2919i
3.67201-19.9612i
3.73411-19.3002i
3.79802-18.6393i
(3,4)支路
0.14448+4.3707i
0.14593+4.4148i
0.14891+4.5049i
0.15199+4.5981i
(5,6)支路
0.11664+3.1488i
0.11775+3.1788i
0.12003+3.2403i
0.12238+3.3037i
(7,8)支路
0.090068+2.7247i
0.090957+2.7516i
0.092777+2.8067i
0.094656+2.8635i
(7,9)支路
1.04948-20.3405i
1.05877-20.109i
1.07772-19.6477i
1.09718-19.1888i
(9,10)支路
0.23925+6.4587i
0.2417+6.525i
0.24674+6.661i
0.25195+6.8016i
总损耗
6.61074-90.4218i
6.67415-89.0325i
6.80386-86.2537i
6.93755-83.4738i

由电压和功率损耗的有名值可以观察到，最后一次的电压符合题目要求，可认为是合理的。具体的潮流分布如下表：

各条支路的首端功率Si
各条支路的末端功率Sj
S(1,3)= 50.6738+9.16273i
S(3,1)= -50.152-35.5853i
S(1,5)= 50.4017+21.015i
S(5,1)= -50.1224-34.2914i
S(1,7)= -34.1379+41.5485i
S(7,1)= 34.7582-65.0623i
S(2,9)= 150-25.05325i
S(9,2)= -146.202+6.413988i
S(3,4)= 50.152+35.5853i
S(4,3)= -50-30.9872i
S(5,6)= 50.1224+34.2914i
S(6,5)= -50-30.9877i
S(7,8)= 40.0947+27.6533i
S(8,7)= -40-24.7898i
S(7,9)= -74.8529+37.409i
S(9,7)= 75.95-56.5977i
S(9,10)= 70.252+50.1837i
S(10,9)= -70-43.3821i
各节点的功率S为(节点号从小到大排列)：1.0e+002 *
Columns 1 through 5
0.6694 + 0.7173i 1.5000 - 0.2505i -0.0000 - 0.0000i -0.5000 - 0.3099i 0.0000 + 0.0000i
Columns 6 through 10
-0.5000 - 0.3099i 0.0000 + 0.0000i -0.4000 - 0.2479i -0.0000 + 0.0000i -0.7000 - 0.4338i

得到的图像如下：

与DDRTS比较：

潮流计算方式
节点4
节点6
节点8
节点10
DDRTS
35.2307
10.274
35.708
10.0292
MATLAB
35.240
10.276

35.724
10.027
3.负荷按照一定比例变化的潮流计算的分析
⑴ 4个变电所的负荷同时以2%比例增大；
各节点的电压模值大小V为(节点号从小到大排列)：
Columns 1 through 9
225.0000 225.0000 220.9222 35.1842 222.7473 10.2668 221.7469 35.6797 220.6192 Column 10 10.0098
各节点的电压相角sida为(节点号从小到大排列)：
Columns 1 through 9
0 6.4867 -0.9616 -4.6100 -0.4506 -3.0950 1.1434 -1.7234 2.9103 Column 10 -0.9250
各节点的功率S为(节点号从小到大排列)：1.0e+002 *
Columns 1 through 5
0.7115 + 0.7373i 1.5000 - 0.2366i -0.0000 + 0.0000i -0.5100 - 0.3161i 0.0000 + 0.0000i
Columns 6 through 10
0.5100 - 0.3161i -0.0000 - 0.0000i -0.4080 - 0.2529i 0.0000 + 0.0000i -0.7140 - 0.4425i

与DDRTS比较：

潮流计算方式
节点4
节点6
节点8
节点10
DDRTS
35.2156
10.2718
35.6896
10.0111
MATLAB
35.1842
10.2668
35.6797
10.0098

⑵ 四个变电所的负荷同时以2%的比例下降；
各节点的电压模值大小V为(节点号从小到大排列)：
Columns 1 through 9
225.0000 225.0000 221.1572 35.2956 222.8559 10.2863 221.9509 35.7688 220.8737 Column 10 10.0439
各节点的电压相角sida为(节点号从小到大排列)：
Columns 1 through 9
0 6.6456 -0.9302 -4.4206 -0.4347 -2.9693 1.2266 -1.5183 3.0460 Column 10 -0.6219
各节点的功率S为(节点号从小到大排列)：1.0e+002 *
Columns 1 through 5
0.6273 + 0.6974i 1.5000 - 0.2644i 0.0000 + 0.0000i -0.4900 - 0.3037i 0.0000 + 0.0000i
Columns 6 through 10
-0.4900 - 0.3037i 0.0000 - 0.0000i -0.3920 - 0.2429i -0.0000 + 0.0000i -0.6860 - 0.4251i

与DDRTS比较：

潮流计算方式
节点4
节点6
节点8
节点10
DDRTS
35.3107
10.2884
35.7007
10.0488
MATLAB
35.2956
10.2863
35.7688
10.0439
⑶ 变电所1、4负荷同时以2%的比例下降，变电所2、3负荷同时以2%的比例上升：
各节点的电压模值大小V为(节点号从小到大排列)：
Columns 1 through 9
225.0000 225.0000 221.1572 35.2956 222.7473 10.2668 221.8469 35.6970 220.8155 Column 10 10.0410
各节点的电压相角sida为(节点号从小到大排列)：
Columns 1 through 9
0 6.6095 -0.9302 -4.4206 -0.4506 -3.0950 1.1993 -1.6648 3.0152 Column 10 -0.6548
各节点的功率S为(节点号从小到大排列)： 1.0e+002 *
Columns 1 through 5
0.6636 + 0.7192i 1.5000 - 0.2580i 0.0000 + 0.0000i -0.4900 - 0.3037i 0.0000 + 0.0000i
Columns 6 through 10
-0.5100 - 0.3161i 0.0000 - 0.0000i -0.4080 - 0.2529i -0.0000 + 0.0000i -0.6860 - 0.4251i
与DDRTS比较：

潮流计算方式
节点4
节点6
节点8
节点10
DDRTS
35.3107
10.2718
35.7084
10.0459
MATLAB
35.2956
10.2668
35.6970
10.0410
4.轮流断开支路双回线中的一条的潮流计算
⑴ 断开①③支路后，参数变化及其调节方法：
为了使电压符合题目要求，因此将K1变比由38.5/231调为38.5/225.5
支路矩阵B1第一行发生变化：
B1=[ 1 3 17+j40.2 j0.000278 1 0]
各节点的电压模值大小V为(节点号从小到大排列)：
Columns 1 through 9
225.0000 225.0000 215.4963 35.1896 222.8016 10.2766 221.8493 35.7243 220.7469 Column 10 10.0269
各节点的电压相角sida为(节点号从小到大排列)：
Columns 1 through 9
0 6.5662 -1.7973 -5.3763 -0.4427 -3.0321 1.1850 -1.6207 2.9782
Column 10 -0.7732
各节点的功率S为(节点号从小到大排列)：1.0e+002 *
Columns 1 through 5
0.6765 + 0.8758i 1.5000 - 0.2505i 0 -0.5000 - 0.3099i 0.0000 + 0.0000i
Columns 6 through 10
-0.5000 - 0.3099i 0.0000 + 0.0000i -0.4000 - 0.2479i -0.0000 + 0.0000i -0.7000 - 0.4338i

与DDRTS比较：

潮流计算方式
节点4
节点6
节点8
节点10
DDRTS
35.261
10.2664
35.7643
10.0308
MATLAB
35.1896
10.2766
35.7243
10.0269

⑵ 断开①⑤支路后，参数变化及其调节方法：
支路矩阵B第二行发生变化：
B1=[ 1 5 8.5+j20.1 j0.000139 1 0]
各节点的电压模值大小V为(节点号从小到大排列)：
Columns 1 through 9
225.0000 225.0000 221.0400 35.2401 220.2098 10.1487 221.8493 35.7243 220.7469 Column 10 10.0269
各节点的电压相角sida为(节点号从小到大排列)：
Columns 1 through 9
0 6.5662 -0.9459 -4.5151 -0.8604 -3.5133 1.1850 -1.6207 2.9782
Column 10 -0.7732
各节点的功率S为(节点号从小到大排列)：1.0e+002 *
Columns 1 through 5
0.6727 + 0.7964i 1.5000 - 0.2505i -0.0000 - 0.0000i -0.5000 - 0.3099i -0.0000 + 0.0000i
Columns 6 through 10
-0.5000 - 0.3099i 0.0000 + 0.0000i -0.4000 - 0.2479i -0.0000 + 0.0000i -0.7000 - 0.4338i

与DDRTS比较：

潮流计算方式
节点4
节点6
节点8
节点10
DDRTS
35.5857
9.94491
35.7643
10.0308
MATLAB
35.2401
10.1487
35.7243
10.0269

⑶ 断开①⑦支路后，参数变化及其调节方法：
支路矩阵B第三行发生变化：
B1=[ 1 7 15.3+j36.18 j0.0002502 1 0]
各节点的电压模值大小V为(节点号从小到大排列)：
Columns 1 through 9
225.0000 225.0000 221.0400 35.2401 222.8016 10.2766 219.6942 35.3510 219.5555 Column 10 10.2359
各节点的电压相角sida为(节点号从小到大排列)：
Columns 1 through 9
0 7.4734 -0.9459 -4.5151 -0.4427 -3.0321 2.2790 -0.5842 3.9945
Column 10 0.3879
各节点的功率S为(节点号从小到大排列)：1.0e+002 *
Columns 1 through 5
0.6721 + 0.7224i 1.5000 - 0.1203i -0.0000 - 0.0000i -0.5000 - 0.3099i 0.0000 + 0.0000i
Columns 6 through 10
-0.5000 - 0.3099i 0.0000 + 0.0000i -0.4000 - 0.2479i -0.0000 - 0.0000i -0.7000 - 0.4338i

与DDRTS比较：

潮流计算方式
节点4
节点6
节点8
节点10
DDRTS
35.5857
10.2212
35.3551
9.9644
MATLAB
35.2401
10.2766
35.3510
10.2359

（4）断开⑦⑨支路后，参数变化及其调节方法：
支路矩阵B第八行发生变化：