專輯3潮流計(jì)算電力是衡量一個(gè)的主要指標(biāo)也反映生活水平重要標(biāo)志它已成

31、前時(shí)代，出現(xiàn)了上的第二次技術(shù)。20世紀(jì)以來(lái)，電力系統(tǒng)的發(fā)展使動(dòng)力資源得到制與調(diào)度的基礎(chǔ)。是電力系統(tǒng)研究人員長(zhǎng)期研究的一個(gè)課題。自1980年問(wèn)世以來(lái)，算機(jī)軟件的速度已大電網(wǎng)模擬和實(shí)時(shí)控制的仿真要求而高效的潮流問(wèn)題相關(guān)軟件潮流計(jì)算的研究為快速、詳細(xì)地解決大電網(wǎng)的計(jì)算問(wèn)題開辟了新思路。1.1形成比矩陣2一般若給出網(wǎng)絡(luò)的支路數(shù)b，結(jié)點(diǎn)數(shù)n，則回路方程式數(shù)m為 結(jié)點(diǎn)方程式數(shù)m′為： 有結(jié)點(diǎn)和結(jié)點(diǎn)之間也有輸電線路和變壓器，一般b>2n，用結(jié)點(diǎn)方程式表示比用回路方1212 VkV22-出來(lái)，剩下的輸電線路及其它輸電系統(tǒng)概括為網(wǎng)絡(luò)Ｎet標(biāo)出任意順序的記號(hào)：1,2,…,I,…,n.Net的內(nèi)部不包含電源，并且各節(jié)點(diǎn)和大地1,2……,nV1,V2...Vn，由各端子流向輸電系統(tǒng)

Y12=Y1n Y22= Ynn (2-4)YNet只是由無(wú)源元件構(gòu)成的，而導(dǎo)納矩陣是對(duì)稱Yij=

)其

(2-(2-

點(diǎn)為參考。設(shè)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)數(shù)為（不含參考節(jié)點(diǎn)則IB，UB均為n*n列向量。YB為n*n節(jié)電導(dǎo)納矩陣的節(jié)點(diǎn)電壓方程：IBYBUB，Y12...Y22... Yn2... Yii(i=1，2，n)成為自導(dǎo)納。自導(dǎo)納數(shù)Yiii位電壓，其他節(jié)點(diǎn)全部接地時(shí)，經(jīng)節(jié)點(diǎn)iYii=ΣIi/ΣVi(ΣVj=0,j=i) iYii數(shù)值上就等于與節(jié)點(diǎn)直接連接的所有支路導(dǎo)納的總和。節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的非對(duì)角元素

Yii YBYij=Yji。如網(wǎng)絡(luò)中含有源元件，如移相變壓器，則對(duì)稱性不Yij=0,Yji=0(j=1,2,...n)。對(duì)于有接地支路的節(jié)點(diǎn)，其所在行列的元和等于該點(diǎn)YBi,jYij=0，這種情況在實(shí)際S=Z/n2，ZYB中的零元素Sn的增加而增加：n=50，S可達(dá)92%；n=100，S90%；n=500，S99%，充分利用節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的稀疏性可節(jié)省計(jì)算機(jī)內(nèi) j=1，2，n，i<j)稱為互導(dǎo)納。將節(jié)點(diǎn)電壓方程IB=YBUB展開為 ...∑ ∑ ... ...∑Ynn} 可見，Yii=ΣIi/ΣUi(ΣVj=0,i;j=1,2,...,n,i<j) Yiii為零（即其余節(jié)點(diǎn)全部接地）時(shí)，經(jīng)節(jié)點(diǎn)i注入網(wǎng)絡(luò)的電流。其顯然等于與節(jié)點(diǎn)i直接Yii=ΣIi/ΣUi(ΣVj=0,i;j=1,2,.,n,i<j)ij0Yij=0。i行第j列元素，即節(jié)點(diǎn)i節(jié)點(diǎn)j之間的互導(dǎo)納。小寫字母i，j路的導(dǎo)納等于支路Yij=1/Ziji，j器可用阻抗與一個(gè)理想變壓器串聯(lián)的電路表示.理想變壓器只是一個(gè)參數(shù),那就是變比∑U1∑I1∑I1 式(2-13)中,K=U1/U2U1和U2壓.從圖2-3直接可得：∑U1K=∑U2+∑I1ZT 式（2-14）YT=1/ZT,又因節(jié)點(diǎn)電流方程應(yīng)具有如下形式:I1=Y11U1+Y12U2I2=Y21U1+ （2-將式（2-14）與（2-15）Y11=YT/K2，Y12=YT/K；Y21=YT/K，Y22=YT。因此可得各支路導(dǎo)納為：Y12=-Y12=YT/KY21=-Y21Y10=Y11+Y12=[(1-Y20=Y22+Y21=[(K- （2-PQPQPQP。Q給定時(shí)，也PQ節(jié)點(diǎn)。PUPU，待求量為該節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功Q及電壓向量的相角φ。這類節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行中往往要有一定可調(diào)節(jié)的無(wú)功電源。用以維持PU節(jié)點(diǎn)處理。PUPU機(jī)(PU給定型發(fā)電機(jī))點(diǎn)給定的運(yùn)行參數(shù)是U和C，因此有城為UC節(jié)點(diǎn)，而待求量是該節(jié)點(diǎn)的P。Q，整個(gè)系統(tǒng) (2-因此用導(dǎo)納矩陣時(shí)，PQIi=∑Si/∑Ui=(Pi-jQi)/∑Ui把這個(gè)關(guān)系代入式中，得 （2- （1）

UiUi

Yij|yij|ij

UiiYijUji

nn(2)

Uiei

jfi

Gij

jBij Piei(GijejBijfj)fi(GijfjBijej)j

j

(2-Qi

fi(GijejBijfj)ei(GijfjBijejj

j (3)

UiUi

YijGijjBij PiUiUj(GijcosijBijsinij)

QiUiUj(GijsinijBijcosijj 4:n2n4nU和φ，i=1，2，，n，故必須先指定2n個(gè)變量才能求解。Vimin<Vi<

壓附近。PVPQ節(jié)點(diǎn)而言。②節(jié)點(diǎn)的有功功率和無(wú)功功率應(yīng)滿足小于節(jié)點(diǎn)最大額定功率并大于最小額定功率,

(2-PQPV節(jié)點(diǎn)的有功功率，在給定時(shí)就必須滿足上述PQPVQ應(yīng)按上述條件進(jìn)行檢驗(yàn)。|ij||ij||ij

潮流計(jì)算基本有4種方法，分別是——遜法、高斯——賽德爾法、PQ分解法和2.4.1——遜PQ分解PQ分解法是法的一種簡(jiǎn)化方法，它利用了電力系統(tǒng)特有的運(yùn)行特性，改進(jìn)和提高 )P(NUU)

Q(KL

U)擬算簡(jiǎn)介2.5.1概將矩陣運(yùn)算、數(shù)值分析、圖形處理、編程技術(shù)結(jié)合在一起，為用戶提供了一 GUI簡(jiǎn)介著對(duì)象的選擇或其它動(dòng)作。作為強(qiáng)大的數(shù)學(xué)計(jì)算軟件，同樣也提供了圖像用戶界面設(shè)計(jì)的功能。在3（uicontrol（ui和快捷菜單對(duì)象（uicontex。根據(jù)這些對(duì)象可以設(shè)計(jì)出界面友好、操作方便的圖形用戶GUI為GUI設(shè)計(jì)準(zhǔn)本了四個(gè)模板，分別是BlankGUI(默認(rèn))、GUIwithUicontronl（帶GUI GUI，GUI圖2-5GUI選擇設(shè)計(jì)模板后就進(jìn)如GUI設(shè)計(jì)窗口，GUI設(shè)計(jì)窗口由菜單欄、、控件等可視化設(shè)計(jì)工具控件包括PushButtonCheckBoxEditBoxPopupAxes、tableGUI的基本元素。GUI為了添加對(duì)象控件，可以從GUI設(shè)計(jì)窗口的控件中選擇一個(gè)對(duì)象，然后以拖曳GUI設(shè)計(jì)窗口創(chuàng)建對(duì)象后，3.遜潮流計(jì)算理論分好的方法能夠完全取代它。遜法（下面簡(jiǎn)稱法）是數(shù)學(xué)中求解非線性方程的3.2法基本原 x(0)為該方程式的初值。而真x的近旁xx(0)

（3-

f(x(0)x(0))

x(0)f

f

0當(dāng)我們選擇的初始值比較好，即x(0很小時(shí)，式（3-4）中包含的(x(02和更高階次項(xiàng)可f(x(0))f'(x(0))x(0)這是對(duì)于變量x(0)的形式方程式，用它可以求出修正量x(0)

（3-由于式（3-5）是式（3-4）的簡(jiǎn)化結(jié)果，所以由式（3-5）解出x(0)后，還不能得到方程（3-1）的真正解。實(shí)際上，用x(0)x(0)修正后得到的x(1)x(1)x(0)只是向真正解更近一些?，F(xiàn)在如果再以作為初值x(1)，解式（3-

（3-fx(1)

就能得到更趨近真正解的x(2)

（3-f(x(t))f'(x(t))x(t)0

f(x(t)

f'(x(t)

x(tf(x(t0（3-x(tf'(x(tf(x)0x(t)x(t)點(diǎn)的斜率，如圖（3-1）所示，修正量x(tx(t)點(diǎn)的切線與橫軸的交點(diǎn)來(lái)確00

現(xiàn)在把法推廣到多變量非線性方的情況設(shè)有變量x1,x2xn的非線性聯(lián)立f1(x1,x2,,xn)0：f

(x1,

,,

)

fn(x1,x2,xn)0x(0x(0x(0，假設(shè)x(0x(0x(0 f

x(0),x(0)

f

x(0),x(0)

f

x(0),x(0)

對(duì)以上n個(gè)方程式分別按級(jí)數(shù)展開，當(dāng)忽略x(0),x(0),,x(0)所組成的二次項(xiàng)

f(x(0),x(0),,x(0))

x(0)

x(0)

x

n

n n n12f(x(0),x(0),,x(0))12

x(0)

x(0)

x(0)n n

x1

x2

xn

（3-f(x(0),x(0),,x(0))

x(0)

x(0)

x(0)0

n 1 2 n

為函數(shù)f(xx,x對(duì)自變量x的偏導(dǎo)數(shù)在點(diǎn)（x(0x(0x(0 0

n0f(x(0),

1

x(0)

1f(x(0),

,, 222x(0)

1 2

n0

,

,,

xn0這是變量x(0),x(0),,x(0)的線性方，稱為法的修正方程，通過(guò)它可以解 x(0x(0x(0 x(1)x(0)x(0) 1x(1)x(0)x(0) 2

x(1)x(0)x(0) n t ntf(x(t),x(t),,x(t))

1

x(t)

1f(x(t),x(t),,x(t)

2

x(t)

（3-(t

(t

(t

1 2

nt

(t

,

,,

xntF(X(t))J(t)X(t

(3- ntf(x(t),x(t),,x(t))

1

f(x(t),x(t),,x(t)

2

2F(X(t))

，J(t)

(t

(t

(t

1 2

nt

,

,,

fn其中的J(t)為第t次迭代時(shí)的比矩陣；t

xntx(t) 1x(t)X(t) 2

x(t) nX(t1)X(t)X(t

1i1ii12ni12n

或maxx(t)

（3-2迭代結(jié)束，式中1,223.3法潮流計(jì)算方

(PUiUUi

（3-U(P U YijUj j1

Uiei

ii

Ui

jf

YijGij

Piei(GijejBijfi)fi(GijfjBijej)

j

Qi

fi(GijejBijfi)ei(GijfjBijejj

j 式中：i=1，2，……，n若節(jié)點(diǎn)電壓以極坐標(biāo)表示，則UUej

UiUicosijUisin

（3-PiU

nnUjn

j

cos

sin ))

（3-QiUiUj(Gijsinj

cos ijijij——ij25PQPis,Qis的差值應(yīng)滿足以下方程P

P

e

(G

Bf)f

(G

B

)0

njnn

ij

ij

njnn

ij

ij

（3-QiQisQiQisfi(GijejBijfi)ei(GijfjBijej)j

j P

P

e

(G

Bf)f

(G

B

)

njn

ij

ij

njn

ij

ij U2U2(e2f2)

（3- (im1,m ,n2829（n-,W

WPQ

U

U2

U

fm1

fn1TT

P1

P1

Q1

Q1Q1

Pm

Pm

Pm

Qm

Qm

QmJ

Pm1

U

U

U

U

U

U

U

U2

m1

fn1

Pn1Pn1

11

U

U

其 對(duì)于非對(duì)角元素（i

j） i i(GeBfe

f

ij ijif

Qie

Gij

U U i i 對(duì)于對(duì)角元素（i

e f j

nnj

(Gije

Bij

j)

Biifi

nnjn

(Gijf

Bije

)Gii

Biiei i(G

B

)B

G

j

ij

ij

ii

iii

（3- i(G

B

)G

Bf

j

ij

ij

ii

iii U U

i i2 i U U互導(dǎo)納Yij0與之對(duì)應(yīng)的非對(duì)角元素亦為零此外因非對(duì)角元素 i i0

f（1）當(dāng)在極坐標(biāo)系內(nèi)時(shí)，由功率方程（3-27）iPQPis,Qis的差值滿足下面方程：

Pi

nnjn

j

cos

)0

QiQiUiUj(GijsinijBijcosij)j ijij——ijn1~mPQm+1~n-1PVnVn和n是給定的，PVVm1~Vn1的，因此，只剩下n-1個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓相角1,2,,n1和m個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓幅值V1,V2,Vmn-1-mP

N

LVD P1

Q1

1

Q P 2

Q 2;

2

Q

m

n1V

11 11V2

DV ;V2D m

Vm 其中：H(n1n1階方陣，其元素為

；N(n1m

；Kmn1

Qi；Lmm

Qij 非對(duì)角元素（ij

)HijViVj(GijsinijBijcosij)Nij

ViVj

cosij

sinij)Kij)

ViVj(Gijcosij

sinij)

對(duì)角元素（ij

ViVj

Bijcosij V2BQ iiNiii

V

KiiL

ViV2i

Pi 3.4法潮流計(jì)算主要流

28（3-2931（3-3230，求出變量的修正向量；3是否收斂否i>n是i=R是否收斂否i>n是i=R基于潮流計(jì)算軟件的實(shí)4-1所示：4-14-2所示：圖4-2錯(cuò)誤提示4-3所示：

4-3excelexcel7，支路數(shù)n1pr12X。excel表格中調(diào)入數(shù)據(jù)采用xlsreadexcel表格中的數(shù)據(jù)就以矩陣的形式存放在xlsreadi當(dāng)做字符處理，所以本設(shè)計(jì)把數(shù)據(jù)的實(shí)部和虛部分開分別讀入，然后在中將其轉(zhuǎn)化回去。數(shù)據(jù)初始化程序如switchstr{val}casecase2'ifhandles.=a(2);elseif —值，若有變壓器，Yij為線路阻抗乘以KT后分之一再取負(fù)值。支路起始節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)納中要加上變壓器等值導(dǎo)納模型的對(duì)地支路的(1-KT)/KT^2倍，支路終(KT-1)/KT(1-KT)/KT^2forifforifelsep=B1(i,2);q=B1(i,1);的精度。本程序通過(guò)while循環(huán)實(shí)現(xiàn)迭代運(yùn)算，迭代循環(huán)條件為未達(dá)到精度要求的個(gè)數(shù)，即forforq=1:nfori=1:n1if

fori=1:n1ifelsep=B1(i,2);q=B1(i,1);endf=[rfimf];調(diào)用，這就要求數(shù)據(jù)共享，GUI編程里的handles結(jié)構(gòu)體很好的解決了這一問(wèn)題。handlesGUI時(shí)自動(dòng)生成的，它就像是一個(gè)數(shù)據(jù)的容器，它可以將存放在里邊handles結(jié)構(gòu)體的程序段：15-1接線圖5-25-該算例包含平衡節(jié)點(diǎn)、PV節(jié)點(diǎn)、PQ節(jié)點(diǎn)這三種類型的存在于電力系統(tǒng)中，既含有長(zhǎng)度l<100km的“一”字形線路又包含有長(zhǎng)度100km<l<300km的“”形線路最重要的是，6.【1】，。電力系統(tǒng)分析【M】：中國(guó)電力【2】。電力系統(tǒng)分析【M】：高等教育【3】贊。電力系統(tǒng)分析【M】：華中理工大學(xué)【4】，鄧春暉。基礎(chǔ)及其應(yīng)用【M。：【5】。C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)【M。：。拿到畢業(yè)設(shè)計(jì)題目之后的第一件事情就是查找相關(guān)資料以熟悉電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的相關(guān)理論知識(shí)，無(wú)疑一步是至關(guān)要的一步。過(guò)入學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)潮計(jì)算的理論識(shí)是確明白潮計(jì)算的要性及流計(jì)算計(jì)流程為我后編寫潮計(jì)算程打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。著不得做的一事就是入習(xí)， 是完畢業(yè)設(shè)的工具有著強(qiáng)的數(shù)值算的能它的語(yǔ)言同樣短而強(qiáng)大特別是的GUI設(shè)計(jì)窗口潮流計(jì)軟件的現(xiàn)提供大的好種可視化計(jì)工具大的減了編程的工作量。。，了軟件登陸界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，然后就是軟件主界面的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。事實(shí)證明基于步。不管采用什么算法，所有的潮流計(jì)算都是基于矩陣的迭代運(yùn)算。而語(yǔ)言正是處理矩陣見長(zhǎng)，實(shí)踐證明語(yǔ)言在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算軟件的實(shí)現(xiàn)是可行的，而且由，Powerflowcalculationofpowersupplyanddistribution§4-1Voltagecalculationinthepower 三相復(fù)功率S

3UIPjQ

UI

uP2P2QS3Uph

,UphPScosQ

QSsinvoltage 33由等值圖得：U1U233

I1(RjX)22

I2(RjX

U2

I2

P23U 3US2

3U2I2P2jQ2 3U1U2 I2(RjX33U23

P2jQ2(RjXU

U2

jP2XQ2UU2U2jU U1

U1

U

U2 U2 U1 U1

U2 P2XQ2U22U1 U11(U(U2U)22U22則：U

U

U

，U1 (U(U1U)21U21U2U

，U2voltage電壓損失=U1—U2。(U2U2)(U2U2)(U222(U1U1)(U221110KV則：U1=U2+△U2；U2=U1—△U1UPR電壓損失 ：分析壓電網(wǎng)中，因X>>R,則無(wú)功功率數(shù)值Q對(duì)電壓損失影響較大；電壓不太高地區(qū)電網(wǎng)中，R：voltageU1U1N

U2U2NU2§4-2Powerlossandelectricenergylossofpower其中一部分損耗與傳輸功率有關(guān),主要產(chǎn)生路和變壓器的串聯(lián)阻抗上，稱為變動(dòng)損據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力系統(tǒng)有功功率損耗最多可達(dá)到總發(fā)電量的20%—30%，這大大增加了發(fā)電一、線路功率損耗line’spowerloss率，率，y yKV

3I2

A IS2S

P2

3 2)2R 2U I2)已知流入阻抗的功率S1P2Q

(MVar)

1U21U2P2QU2 1U21

(MVar)U1—線路首端電壓，KV

transformer’spower U2

U2

P2QU2 2U22

或

P2QU2 1U21式率單位為MW、MVar，電壓?jiǎn)挝粸镵V。 P2Q2 1

P2Q2j 1UU UU1 P2Q

1P2Q 2 j 2UUT TUU1 P2Q2 3

T1P2Q2Uj 3UUT TU1

T1P1、P2、P3、Q1、Q2、Q3—相應(yīng)繞組的負(fù)荷，MW,MVar。

(SSN

；

UK%

(SSN

；

I0%

(SnS

；

nUK%

(S

nI0% n

electricenergy某段時(shí)間內(nèi)電力網(wǎng)的

APt

P2U

kWkVar 按最大負(fù)荷損耗時(shí)間PmaxTmaxA 對(duì)于同類用戶，Pmax有所不同，但Tmax基本接近；Tmax如果在小時(shí)內(nèi)，線路輸送的功率一直保持最大負(fù)荷Smax（對(duì)應(yīng)的有功損耗為Pmax它損耗的電能恰好等于線路按實(shí)際負(fù)荷曲線運(yùn)行全年所損耗的電能。APmaxTmax和cos2-4與

無(wú)功增大，相應(yīng)的A

3I

R

AnP(Smax)2nPTN N

§4-3PowerFlowCalculationofRadial一、潮流計(jì)算的目的：二、簡(jiǎn)單開式電力網(wǎng)潮流計(jì)算PowerFlowCalculationofRadial 如已知U