电力系统直流潮流实验指导书.docVIP

《电力系统稳态分析计算机方法》实验指导书 实验三 直流潮流计算实验 1.实验目的： 潮流计算是电力系统分析的一个重要的部分。通过对电力系统潮流分布的分析和计算，可进一步对系统运行的安全性，经济性进行分析、评估，提出改进措施。电力系统潮流的计算和分析是电力系统运行和规划工作的基础。 在电力系统分析的部分领域，要对潮流计算提出一些特殊要求，比如在一些实时控制的领域，要求计算的速度快，并且收敛性高。为了符合这些要求，有时可以降低计算精度。而直流潮流计算就是在这种实际应用中简化而来的。 在一些应用场所，如输电网络中，只要考虑的是电力系统中有功功率的分布，而不需要计算各个节点电压幅值，且要计算速度要快，这势必要对潮流计算进行简化处理，本节实验就是研究直流潮流计算，编程与调试，获得电力系统中各支路的有功分布，为进一步进行电力系统分析作准备。通过实验教学加深学生对电力系统潮流计算原理的理解和计算，初步学会运用计算机知识解决电力系统的问题，掌握潮流计算的过程及其特点。熟悉各种常用应用软件，熟悉硬件设备的使用方法，加强编制调试计算机程序的能力，提高工程计算的能力，学习如何将理论知识和实际工程问题结合起来。 2．实验器材： 计算机、软件（已安装，包括各类编程软件C语言、C++、VB、VC等、应用软件MATLAB等）、移动存储设备（学生自备，软盘、U盘等） 3．实验内容： 一、直流潮流的介绍 在电力系统稳态分析课程中，我们已经学习过有关高斯-塞德尔和牛顿-拉夫逊等潮流计算方法，它们所面对的是个非线性方程组求解问题。虽然这些方法都具有一定的精度，但计算量较大，这显然不适应形成电网规划方案时多次而反复的潮流计算要求。 直流潮流模型是把非线性电力潮流问题简化为线形电路问题，从而使分析计算非常方便，直流潮流专门用于研究电网中有功潮流的分布。 二、直流潮流算法的形成过程 对下图所示等值电路图，对于之路（i,j），如果忽略其并联支路，例如忽略线路的充电电容。则支路的有功潮流方程可写成： （1） 其中为支路电导，为支路电纳。相当于注入的有功功率。 正常运行的电力系统，其节点电压在额定的电压附近，且支路两端的相角差很小，因此，可以如下简化假设：==1，=，=1，=0，则式（1）可以简化成 （2） 式中，，为支路电抗。对照一般直流电路的欧姆定律，可以把看成直流电流，和看成节点i和节点j的电压，看成支路电阻，则式（1）所示的非线性有功潮流方程变成式（2）所示线性的直流潮流方程。设平衡节点s的相角为，对于节点i应用基尔霍夫电流定律，则节点i的电流平衡条件为 （3） 其中是节点i给定的注入有功功率，式中N=n+1，可写成矩阵形式有 （4） 考虑到平衡节点，给定的和待求量都减少一个对应N的分量，于是式（4）中，都是n列矢量，平衡节点的相角为零，为阶矩阵，不包括平衡节点，其元素是 (5） 式（4）为直流潮流方程，因为忽略了接地支路，同时忽略了支路电阻，所以没有有功功率损耗。直流潮流模型中的有功功率是无损失流，所以平衡节点的有功功率有其他节点注入功率确定，其本身不独立。 用式（4）不需要迭代就可以求出节点电压相角，再用式（2）计算各支路的有功潮流，这就是直流潮流的解算过程。直流潮流的解算没有收敛性问题，而且对于超高压电网有，其中计算误差通常在3%到10%之间，可以满足许多对精度要求不是很高的应用场所。 三、直流潮流算法计算步骤 1）选择平衡节点。 2）取支路电抗根据公式（5）形成矩阵。 3）根据注入功率的情况，形成矩阵（除平衡节点）。 4）根据式（4）可得可求出各节点的相角。 5）通过式（2）的潮流计算公式求出各条支路的功率情况。 实验要求： a.将事先编制好的形成电力网数学模型的计算程序原代码由自备移动存储设备导入计算机。 b.在相应的编程环境下对程序进行组织调试。 c.应用计算例题验证程序的计算效果。 d.对调试正确的计算程序进行存储、打印。 e.完成本次实验的实验报告。 实验数据 如图所示三母线电力系统中，支路电抗和节点注入的攻入如图所示，编写程序，求个各条支路的有功潮流分布。