..
基于Matlab的两机五节点网络潮流仿真计算—牛拉法计
划书
第一章 电力系统潮流计算概述
1.1 潮流计算简介
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及系统接线情况确定整个电力系统各部分的运行状态：各母线的电压，各元件中流过的功率，系统的功率损耗等等。在电力系统规划的设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用潮流计算来定量地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。所以潮流计算是研究电力系统的一种很重要和基础的计算。
电力系统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经常监视及实时控制。
利用电子数字计算机进行电力系统潮流计算从50年代中期就已经开始。在这20年，潮流计算曾采用了各种不同的方法，这些方法的发展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下面几点：
（1）计算方法的可靠性或收敛性； （2）对计算机存量的要求； （3）计算速度；
（4）计算的方便性和灵活性。
电力系统潮流计算问题在数学上是一组多元非线性方程式求解问题，其解法都离不开迭代。因此，对潮流计算方法，首先要求它能可靠地收敛，并给出正确答案。由于电力系统结构及参数的一些特点，并且随着电力系统不断扩大，潮流计算的方程式阶数也越来越高，对这样的方程式并不是任何数学方法都能保证给出正确答案的。这种情况成为促使电力系统计算人员不断寻求新的更可靠方法的重要因素。
....
..
1.2 潮流计算的意义及其发展
（1)在电网规划阶段,通过潮流计算,合理规划电源容量及接入点,合理规划网架,选择无功补偿方案,满足规划水平的大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。
(2)在编制年运行方式时,在预计负荷增长及新设备投运基础上,选择典型方式进行潮流计算,发现电网中薄弱环节,供调度员日常调度控制参考,并对规划、基建部门提出改进网架结构,加快基建进度的建议。
(3)正常检修及特殊运行方式下的潮流计算,用于日运行方式的编制,指导发电厂开机方式,有功、无功调整方案及负荷调整方案,满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。
(4)预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行方式调整方案。
总结为在电力系统运行方式和规划方案的研究中，都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。同时，为了实时监控电力系统的运行状态，也需要进行大量而快速的潮流计算。因此，潮流计算是电力系统中应用最广泛、最基本和最重要的一种电气运算。在系统规划设计和安排系统的运行方式时，采用离线潮流计算；在电力系统运行状态的实时监控中，则采用在线潮流计算。
近20多年来，潮流算法的研究仍然非常活跃，但是大多数研究都是围绕改进牛顿法和P-Q分解法进行的。此外，随着人工智能理论的发展，遗传算法、人工神经网络、模糊算法也逐渐被引入潮流计算。但是，到目前为止这些新的模型和算法还不能取代牛顿法和P-Q分解法的地位。由于电力系统规模的不断扩大，对计算速度的要求不断提高，计算机的并行计算技术也将在潮流计算中得到广泛的
应用，成为重要的研究领域。
第一章 潮流计算的数学模型
2.1 导纳矩阵的原理及计算方法
....
..
2.1.1自导纳和互导纳的确定方法
电力网络的节点电压方程： IB?YBUB (2-1)
IB为节点注入电流列向量，注入电流有正有负，注入网络的电流为正，流出网络的
电流为负。根据这一规定，电源节点的注入电流为正，负荷节点为负。既无电源又无负荷的联络节点为零，带有地方负荷的电源节点为二者代数之和。
UB为节点电压列向量，由于节点电压是对称于参考节点而言的，因而需先选定参考
节点。在电力系统中一般以地为参考节点。如整个网络无接地支路，则需要选定某一节点为参考。设网络中节点数为（不含参考节点），则IB，UB均为n*n列向量。YB为n*n阶节点导纳矩阵。
节电导纳矩阵的节点电压方程： IB
?YBUB
?I1??Y11????I2??Y21?I3???Y31 展开为 ： ???????I???n??Yn1Y12Y22Y32Y13Y23Y33Yn2Yn3Y1n??U1???Y2n???U2?Y3n??U3???? (2-2) ????Ynn????Un?YB是一个n*n阶节点导纳矩阵，其阶数就等于网络中除参考节点外的节点数。 节点导纳矩阵的对角元素Yii (i=1，2，
n)成为自导纳。自导纳数Yii值上就等于在i节
点施加单位电压，其他节点全部接地时，经节点i注入网络的电流，因此，它可以定义为：
Yii?Ii/Ui(Uj?0,j?i) (2-3)
节点i的自导纳Yii数值上就等于与节点直接连接的所有支路导纳的总和。
....
..
节点导纳矩阵的非对角元素Yij (j=1，2，…，n;i=1，2，…，n;j≠i)称互导纳，由
此可得互导纳Yij数值上就等于在节点i施加单位电压，其他节点全部接地时，经节点j注入网络的电流，因此可定义为：
Yji?Iji/Ui(Uj?0,j?i) (2-4)
节点j，i之间的互导纳Yij数值上就等于连接节点j，i支路到导纳的负值。显然，恒Yij等于Yji。互导纳的这些性质决定了节点导纳矩阵是一个对称稀疏矩阵。而且，由于每个节点所连接的支路数总有一个限度，随着网络中节点数的增加非
零元素相对愈来愈少，节点导纳矩阵的稀疏度，即零元素数与总元素的比值就愈来愈高。
2.2 潮流计算的基本方程
(a) 潮流计算用的电网结构图
(b) 在潮流问题中，任何复杂的电力系统都可以归纳为以下元件（参数）组成。 （1）发电机（注入电流或功率）
....
..
（2）负荷（注入负的电流或功率） （3）输电线支路（电阻，电抗） （4）变压器支路（电阻，电抗，变比） （5）母线上的对地支路（阻抗和导纳）
（6）线路上的对地支路（一般为线路充电点容导纳） 集中了以上各类型的元件的简单网络如图(a).
采用导纳矩阵时，节点注入电流和节点电压构成以下线性方程组
I=YU (2-5)
?I1??U1 ?????I2?U2 ???I=U=?? ?? 其中
??????Un ??In ??
I可展开如下形式 i ??Yij Uj (i=1,2,j ?1n n ) (2-6)
由于实际电网中测量的节点注入量一般不是电流而是功率，因此必须将式中的注入电流用节点注入功率来表示。
节点功率与节点电流之间的关系为 Si=Pi式中Pi?jQi?UiIi (2-7)
?PGi?PLDi，Qi?QGi?QLDi
....
基于Matlab的两机五节点网络潮流仿真计算—牛拉法项目计划书
