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电力系统仿真课程设计预习报告题目姓 名： 刘世杰 专 业： 电气工程及其自动化 指导教师： 张新松 完成日期： 2016.10.30 一、实验目的1、综合运用《电力系统分析》、《高级语言程序设计VB》、《电路原理》等课程的所学知识。2、完成电网元件建模(包括变压器、电力线路以及并联电容器等)、节点导纳矩阵形成、修改。3、完成潮流方程建立，雅可比矩阵生成，潮流方程求解，计算结果分析等环节。4、加深对电力系统基本物理概念的理解，培养解决本领域复杂工程问题的能力。5、培养利用现代工程工具和信息技术对复杂工程问题进行分析与求解的能力，并能理解特定方法的局限性。二、实验设备与所需软件PC机、高级语言编译软件MATLAB三、实验原理分析3.1系统模型，包括电力线路模型、变压器模型、以及电网模型3.1.1电力线路模型在电力系统稳态分析中的电力线路数学模型就是以电阻、电抗、电纳、电导表示的它们的等值电路。 式（3.1）式中ρ——为导线材料的电阻率（Ω?mm2/km）；s——为导线的额定截面积（mm2）。 式（3.2）式中r——为导线计算半径（mm或cm）；Dm——为几何均距（mm或cm），其单位应与r的相同。 式（3.3） 式（3.4）式中b1——导线单位长度的电纳（S/km）； g1——导线单位长度的电导（S/km）；——三相线路泄漏和电晕损耗功率（kW/km）；U——线路线电压（kV）。图1 电力线路模型3.1.2变压器模型流入理想变压器的功率为，流出理想变压器的功率为，流入流出变压器的功率应该相等，可得： 式（3.5）从而有： 式（3.6）另外由图2-2c可以直接得到： 式（3.7）联立解方程组： 式（3.8） 可得： 式（3.9）即： 式（3.10） 图2 变压器模型有名值、线路参数都归算到低压侧。线路阻抗分别为上图中，变压器阻抗则由；相应的理想变压器变比则为，这里所取得理想变压器的变比就是变压器实际变比。有名值、线路参数都归算到高压侧。这种情况下的线路阻抗分别为从而理想变压器变比为： 3.1.3电网模型对多电压级网络，变压器模型：采用等值变压器模型时，所有参数和变量可不进行归算；采用有名制或标幺制取决于习惯。在我国，电力工程界使用标幺值已有多年；但在国外，有名制的使用也很普遍。至于变压器模型的使用范围，则泾渭分明。手算时，都是用Γ形或T型等值电路模型；计算机计算时，都是用等值变压器或Π型等值电路模型。 此外，在制定电力网络等值电路模型时，有时还同时作某些简化，常见的有：①线路的电导通常都被略去；②变压器的电导有时以具有定值的有功功率损耗的形式出现在电路中；③100km以下架空线路的电纳被略去；④100~300km架空线路或变压器的电纳有时以具有定值的容性或感性无功功率损耗的形式出现在电路中。有时，整个元件，甚至部分系统都可能不包括在等值电路中。例如，将某些发电厂的高压母线看作为可维持给定电压、输出给定功率的等值电源时，这些发电厂内部的元件就不再包括在等值电路中。 图3 简单电网模型3.2介绍牛顿-拉夫逊法的基本原理牛顿—拉夫逊法时常用的解非线性方程组的方法，也是当前广泛采用的计算潮流的方法，其标准模式如下。设有非线性方程组 （1）其近似解为。设近似解分别相差则如下的关系式应该成立 （2）上式中任何一式都可按泰勒级数展开，以第一式为例， ，式中：，，，分别表示以带入这些偏导数表示式时的计算所得，则是包含的高次方与的高阶偏导数乘积的函数。如近似解与精确解相差不大，则的高次方可略去，从而也可以略去。由此可得 （3）这是一组线性方程组或线性化了的方程组，常称修正方程组。它可以改写为如下的矩阵方程 （4）或简写为 （5）式中：称函数的雅克比矩阵；为由组成的列向量；则称不平衡量的列向量。将代入，可得中的各元素。然后运用任何一种解线性代数方程的方法，可求得，从而求得经过第一次迭代后的新值。再将求得的代入，又可求得中的各元素的新值，从而解得以及。如此循环不已，最后可获得对式（1）足够精确的解。运用这种方法计算时，的初值要选择得比较接近它们的精确解，否则迭代过程可能不收敛。这种情况简单说明如下。运用这种方法解算时的修正方程式为。按这修正方程式迭代求解的过程就如图中由的过程。由图可见，如的初值选择得接近其精确解，迭代过程将迅速收敛；反之，将不能收敛。运用这种方法计算时，如果每次迭代所得的变化不大，也可以经过若干次迭代后才重新计算一次雅克比矩阵各元素。3.3 程序流程图3.4 牛顿-拉夫逊法潮流计算的修正方程牛顿潮流计算的核心问题是修正方程式的建立和求解。为说明这一修正方程的建立过程，先对网络中个节点的编号作如下约定：(1)网络中共有n个节点，编号为1,2,3,…,n，其中包含一个平衡节点，编号为s；(2)网络中