牛顿拉夫逊潮流计算毕业设计.doc

牛顿拉夫逊潮流计算毕业设计 目 录 第一章 绪论 1 一、电力系统潮流计算的背景及意义 1 二、潮流计算的发展历史及现状 2 三、潮流计算的发展趋势 4 四、本文主要工作 5 第二章 电力网络的数学模型 6 一、节点电压方程 6 二、节点导纳矩阵的形成 7 （一）输电线路的等值电路 7 （二）变压器的等值电路 8 （三）节点导纳矩阵的计算 9 第三章 电力系统的潮流计算 11 一、迭代法简介 11 二、高斯——赛德尔潮流计算 11 （一）功率方程和变量、节点的分类 12 （二）高斯——赛德尔潮流计算 16 （三）算例分析 21 三、牛顿——拉夫逊潮流计算 24 （一）牛顿——拉夫逊法简介 24 （二）潮流计算时的修正方程 26 （三）算例分析 31 第四章 实例分析与程序设计 34 一、输入数据和输出数据 35 （一）输入数据 35 （二）输出数据 36 二、数学模型计算 36 （一）支路导纳矩阵的计算 36 （二）节点导纳矩阵的计算 38 三、潮流计算 38 （一）高斯——赛德尔潮流计算 38 （二）牛顿——拉夫逊潮流计算 40 四、程序设计 42 （一）主程序的设计 42 （二）子程序的设计 43 （三）数据的输入与输出 44 第五章 总结 45 参考文献 46 附录 48 附录1 源程序 48 1 高斯——赛德尔潮流计算源程序 48 2 牛顿——拉夫逊潮流计算程序 50 附录2 英文文献翻译 63 英文文献 63 中文翻译 73 第一章 绪论 电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，它根据给定的运行条件以及系统的界限情况确定整个电力系统各个部分的运行状态：各母线的电压。各元件中流过的功率，系统的功率损耗等等。电力系统的潮流计算的电力系统稳态分析、暂态分析和故障分析的基础。 一、电力系统潮流计算的背景及意义 在电力系统规划设计和现有的电力系统的运行方式的研究中，都需要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，电力系统潮流计算也是计算系统动态稳定和静态稳定的基础。所以潮流计算是电力系统一种最重要最基本的运算。 电力系统的潮流计算也分为离线计算和在线计算两种，前者主要用于系统的规划设计和安排系统的运行方式，后者则用于正在运行系统的实时监视和控制。 在电网的设计规划阶段，通过潮流计算，合理的规划接入电源的容量和接入点，合理规划电网的结构，选择无功补偿方案，满足规划水平的大、小方式下的交流交换控制、调峰、调相、调压的要求。 在编年制运行方式时，在预计负荷增长及新设备投运基础上进行潮流计算，可以预计电网的运行情况，发现电网中的薄弱环节，供调度员日常调度控制参考，并为电网改造提供建议和依据。 正常检修以及特殊运行方式下的潮流计算，用于日常运行方式的编制，指导发电厂的开机方式，为有功、无功调整方案和负荷调整方案的制定提供依据，以满足电力网络正常运行的要求。 预测因事故或者电网负荷发生变化时，电网运行状态的变化，并以此来制定相应的处理方案。 二、潮流计算的发展历史及现状 在数字计算机出现之前，电力系统的潮流计算主要是借助于交流台通过人工计算完成，交流台模拟了电力系统，因此在交流计算台上计算潮流分布时，计算人员可以随时监视系统各个部分运行状态是否满足要求，如果发现某些部分不合理，则可以立即进行调整。这种方法直观，但是人工操作工作量大且易出错。 电力系统的潮流计算的计算量非常巨大，通过人来计算是非常困难的。随着电子计算机的产生和发展，人们开始探索利用计算机来进行潮流计算的方法。从50年代开始到现在，潮流计算曾采用了不同的方法，这些方法主要围绕着对潮流计算的一些基本要求进行的。对潮流计算的要求可以归纳为以下几点： （1）计算方法的可靠性和收敛性 （2）对计算机内存量的要求 （3）计算速度 （4）计算的方便性和灵活性 其中第一个要求是最主要最基本的要求，即计算方法可行，计算的次数在计算过程中逐渐减少，而不是计算次数越来越多。电力系统的潮流计算在数学上是一组多元非线性方程式的求解问题，其方法都离不开迭代。因此，对潮流计算方法，首先要求它能可靠的收敛，并给出正确答案，由于电力系统结构及参数的一些特点，并且随着电力系统的不断扩大，潮流计算的方程式的阶数越来越多。(一般在几十阶甚至几百阶以上)，对这样的方程式不是任何是任何数学方法都能保证给出正确答案的。这种情况称为促使电力系统计算人员不断线的更可靠方法的重要因素。 在用数字计算机解电力系统潮流计算的开始阶段，普遍采用以节点导纳矩阵为基础的逐次带入法，即导纳法。这个方法的原理比较简单，要求数字计算机的内存比较小，适应50年代的电子计算机的制造水平和当时的电力系统理论水平。但它的收敛性比较差，当系统的规模增大时，迭代次数急剧上升，在计算中往往出