电力系统潮流计算与PowerWorld仿真（牛顿拉夫逊法和高斯赛德尔法）（Matlab实现）

news2024/11/25 16:28:49

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📋📋📋本文目录如下：⛳️⛳️⛳️

目录

1 概述

2 主要任务

3 主要内容

4 案例分析

5 PowerWorld仿真

5.1 正常工作

5.2 负荷增加

5.3 发电机出力增加

6 MATLAB编程实例

6.1 潮流计算程序流程图

6.2 潮流计算代码

1 概述

最初，电力系统潮流计算是通过人工手算的。后来为了适应电力系统日益发展的需要，计算机网络已经形成，为了电力系统的潮流计算提供了物质基础。电力系统潮流计算是电力系统分析计算中最基本的内容，也是的电力系统运行及设计中必不可少的工具。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电压的幅值及相角、各元件中流过的功率、整个系统的功率损耗等。

本文通过介绍基于牛顿拉夫逊法和高斯赛德尔法的潮流计算，在MATLAB中对牛顿拉夫逊法的算法进行了验证，并且用PowerWorld搭建了简单的电力系统模型，对MATLAB结果加以验证，更加形象地了解实际电力系统中潮流的分布情况。

2 主要任务

（1）在电气工程领域，潮流计算、短路计算、稳定计算俗称电力系统的三大计算。

（2）高压输电网潮流的计算机算法程序设计（PQ分解法、牛顿-拉夫逊法）

（3）或中压配电网潮流的计算机算法程序设计（前推后代法、同伦延拓法等）

（4）或电力系统短路故障的计算机算法程序设计（要求不限）

3 主要内容

（1）根据电力系统网络推导电力网络数学模型，写出节点导纳矩阵；

（2）赋予各节点电压变量（直角坐标系形式）初值后，求解不平衡量；

（3）形成雅可比矩阵；

（4）求解修正量后，重新修改初值，从2开始重新循环计算；

（5）求解的电压变量达到所要求的精度时，再计算各支路功率分布、功率损耗和平衡节点功率;

（6）上机编程调试；连调；

（7）计算分析给定系统潮流分析并与手工计算结果作比较分析。

4 案例分析

如图2-1所示，该系统由两台发电机、两台变压器、三条交流输电线路以及三个负荷组成的一个具有5节点的环网，其中节点1、2、3均为PQ节点，节点4为PV节点，节点5为平衡节点。图中参数均用标幺值表示，母线1、2、3基准电压为230kV，母线4、5基准电压为13.8kV，基准功率为100MVA。

5 PowerWorld仿真

5.1 正常工作

搭建一个基于PowerWorldd的复杂模型，如图所示，同时也表征着其正常运行状态下的潮流分布情况。

5.2 负荷增加

当节点Five上的负荷增加至530MW时，系统的潮流发生较大改变，如图所示，多条线路处于过负荷运行状态下，电压水平也降低了很多，说明在过负荷下会严重影响系统的电压水平。

5.3 发电机出力增加

当节点Six上的发电机有功出力增加至800MW时，系统的潮流发生较大改变，如图所示，多条线路处于过负荷运行状态下，电压水平也稍有降低。

6 MATLAB编程实例

6.1 潮流计算程序流程图

基于牛顿-拉夫逊法的潮流计算程序流程图如图所示。

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的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，电力系统的潮流计算也是计算机系统动态稳定和静态稳定的基础，所以潮流计算是研究电力系统的一种很重要和基础的计算。它的发展主要围绕这样几个方面：计算方法的收敛性、可靠性；计算速度的快速性；对计算机存储容量的要求以及计算的方便、灵活等。