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

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

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。

                             

6.2 潮流计算Matlab代码

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