目錄1 電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 21.1設(shè)計(jì)目的與要求 21.2設(shè)計(jì)題目 22 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算概述 32.1電力系統(tǒng)敘述 32.2潮流計(jì)算簡(jiǎn)介 32.3潮流計(jì)算的意義及其發(fā)展 43 電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 53.1電力線路數(shù)學(xué)模型的建立 53.2 變壓器的數(shù)學(xué)模型的建立 94 基于MATLAB的P-Q潮流計(jì)算 114.1、P-Q潮流計(jì)算方法 114.2、P-Q步驟 144.3、P-Q潮流計(jì)算 154.4、潮流計(jì)算結(jié)果 174.5、MATLAB源程序 185 總 結(jié) 22參考文獻(xiàn)： 241 電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述1.1設(shè)計(jì)目的與要求1.1.1 設(shè)計(jì)目的（1）.熟練掌握電力系統(tǒng)中潮流計(jì)算的基本原理；（2）.掌握并能熟練運(yùn)用一門(mén)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言（MATLAB語(yǔ)言）；（3）.熟練應(yīng)用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言（MATLAB語(yǔ)言）對(duì)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程設(shè)計(jì)1.1.2設(shè)計(jì)要求 (1)說(shuō)明書(shū)要求書(shū)寫(xiě)整齊，條理分明，表達(dá)正確、語(yǔ)言正確2)計(jì)算書(shū)內(nèi)容：為各設(shè)計(jì)內(nèi)容最終成果、確定提供依據(jù)進(jìn)行的技術(shù)分析、論證和定量計(jì)算 (3)計(jì)算書(shū)要求：計(jì)算無(wú)誤，分析論證過(guò)程簡(jiǎn)單明了，各設(shè)計(jì)內(nèi)容列表匯總4)說(shuō)明書(shū)后應(yīng)附錄MATLAB程序。

1.2設(shè)計(jì)題目電力系統(tǒng)潮流計(jì)算（簡(jiǎn)單系統(tǒng)的手工算法、牛頓----拉夫遜法、P-Q分解法）1.2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 根據(jù)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)推導(dǎo)電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型，寫(xiě)出節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；2. 賦予各節(jié)點(diǎn)電壓變量（直角坐標(biāo)系形式）初值后，求解不平衡量；3. 形成雅可比矩陣；4. 求解修正量后，重新修改初值，從2開(kāi)始重新循環(huán)計(jì)算；5. 求解的電壓變量達(dá)到所要求的精度時(shí)，再計(jì)算各支路功率分布、功率損耗和平衡節(jié)點(diǎn)功率；6. 上機(jī)編程調(diào)試；7. 計(jì)算分析給定系統(tǒng)潮流分析并與手工計(jì)算結(jié)果做比較分析；8. 書(shū)寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算概述2.1電力系統(tǒng)敘述電力工業(yè)發(fā)展初期，電能是直接在用戶附近的發(fā)電站（或稱發(fā)電廠）中生產(chǎn)的，各發(fā)電站孤立運(yùn)行隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市的發(fā)展，電能的需要量迅速增加，而熱能資源和水能資源豐富的地區(qū)又往往遠(yuǎn)離用電比較集中的城市和工礦區(qū)，為了解決這個(gè)矛盾，就需要在動(dòng)力資源豐富的地區(qū)建立大型發(fā)電站，然后將電能遠(yuǎn)距離輸送給電力用戶同時(shí)，為了提高供電的可靠性以及資源利用的綜合經(jīng)濟(jì)性，又把許多分散的各種形式的發(fā)電站，通過(guò)送電線路和變電所聯(lián)系起來(lái)這種由發(fā)電機(jī)、升壓和降壓變電所，送電線路以及用電設(shè)備有機(jī)連接起來(lái)的整體，即稱為電力系統(tǒng)。

現(xiàn)代電力系統(tǒng)提出了“靈活交流輸電和新型直流輸電”的概念靈活交流輸電技術(shù)是指運(yùn)用固態(tài)電子器件與現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)交流電網(wǎng)的電壓、相位角、阻抗、功率以及電路的通斷進(jìn)行實(shí)時(shí)閉環(huán)控制，從而提高高壓輸電線路的訴訟能力和電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)水平新型直流輸電技術(shù)是指應(yīng)用現(xiàn)電力電子技術(shù)的最新成果，改善和簡(jiǎn)化變流站的造價(jià)等運(yùn)營(yíng)方式管理中，潮流是確定電網(wǎng)運(yùn)行方式的基本出發(fā)點(diǎn)：在規(guī)劃領(lǐng)域，需要進(jìn)行潮流分析驗(yàn)證規(guī)劃方案的合理性；在實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境，調(diào)度員潮流提供了電網(wǎng)在預(yù)想操作預(yù)想下的電網(wǎng)的潮流分布以及校驗(yàn)運(yùn)行的可靠性在電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的多個(gè)領(lǐng)域都涉及到電網(wǎng)潮流計(jì)算潮流是確定電力網(wǎng)咯運(yùn)行狀態(tài)的基本因素，潮流問(wèn)題是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)問(wèn)題的基礎(chǔ)和前提2.2潮流計(jì)算簡(jiǎn)介電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況的一種計(jì)算，它根據(jù)給定的運(yùn)行條件及系統(tǒng)接線情況確定整個(gè)電力系統(tǒng)各部分的運(yùn)行狀態(tài)：各母線的電壓各元件中流過(guò)的功率，系統(tǒng)的功率損耗等等在電力系統(tǒng)規(guī)劃的設(shè)計(jì)和現(xiàn)有電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的研究中，都需要利用潮流計(jì)算來(lái)定量的分析比較供電方案或運(yùn)行方式的合理性可靠性和經(jīng)濟(jì)性此外，電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算也是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和靜態(tài)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，所以潮流計(jì)算是研究電力系統(tǒng)的一種和重要和基礎(chǔ)的計(jì)算。

電力系統(tǒng)潮流計(jì)算也分為離線計(jì)算和在線計(jì)算兩種，前者主要用于系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和安排系統(tǒng)的運(yùn)行方式，后者則用于正在運(yùn)行系統(tǒng)的經(jīng)常監(jiān)視及實(shí)時(shí)控制利用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行潮流計(jì)算從50年代中期就已經(jīng)開(kāi)始了在這20年內(nèi)，潮流計(jì)算曾采用了各種不同的方法，這些方法的發(fā)展主要圍繞著對(duì)潮流計(jì)算的一些基本要求進(jìn)行的，對(duì)潮流計(jì)算的要求可以歸納為以下幾點(diǎn)：1. 計(jì)算方法的可靠性或收斂性；2. 對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存量的要求；3. 計(jì)算速度；4. 計(jì)算的方便性和靈活性2.3潮流計(jì)算的意義及其發(fā)展電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析中的一種最基本的計(jì)算，是對(duì)復(fù)雜電力系統(tǒng)正常和故障條件下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算潮流計(jì)算的目標(biāo)是求取電力系統(tǒng)在給定運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算，即節(jié)點(diǎn)電壓和功率分布，用以檢查系統(tǒng)各元件是否過(guò)負(fù)荷各點(diǎn)電壓是否滿足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率損耗等對(duì)現(xiàn)有的電力系統(tǒng)的運(yùn)行和擴(kuò)建，對(duì)新的電力系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)以及對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析都是以潮流計(jì)算為基礎(chǔ)潮流計(jì)算結(jié)果可用如電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)研究，安全估計(jì)或最優(yōu)潮流等對(duì)潮流計(jì)算的模型和方法有直接影響實(shí)際電力系統(tǒng)的潮流技術(shù)那主要采用牛頓—拉夫遜法運(yùn)行方式管理中，潮流是確定電網(wǎng)運(yùn)行方式的基本出發(fā)點(diǎn)；在規(guī)劃領(lǐng)域，需要進(jìn)行潮流分析驗(yàn)證規(guī)劃方案的合理性；在實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境，調(diào)度員潮流提供了多個(gè)在預(yù)想操作情況下電網(wǎng)的潮流分布以及校驗(yàn)運(yùn)行可靠性。

在電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的多個(gè)領(lǐng)域問(wèn)題是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)問(wèn)題的基礎(chǔ)和前提在用數(shù)字解算計(jì)算機(jī)解電力系統(tǒng)潮流問(wèn)題的開(kāi)始階段，普遍采取以節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的逐次代入法這個(gè)方法的原理比較簡(jiǎn)單，要求的數(shù)字計(jì)算機(jī)內(nèi)存量比較差下，適應(yīng)50年代電子計(jì)算機(jī)制造水平和當(dāng)時(shí)電力系統(tǒng)理論水平，但它的收斂性較差，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模變大時(shí)，迭代次數(shù)急劇上升，在計(jì)算中往往出現(xiàn)迭代不收斂的情況這就迫使電力系統(tǒng)的計(jì)算人員轉(zhuǎn)向以阻抗矩陣為基礎(chǔ)的逐次代入法阻抗法改善了系統(tǒng)潮流計(jì)算問(wèn)題的收斂性，解決了導(dǎo)納無(wú)法求解的一些系統(tǒng)的潮流計(jì)算，在60年代獲得了廣泛的應(yīng)用，阻抗法德主要缺點(diǎn)是占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存大，每次迭代的計(jì)算量大當(dāng)系統(tǒng)不斷擴(kuò)大時(shí)，這些缺點(diǎn)就更加突出，為了克服這些缺點(diǎn)，60年代中期發(fā)展了以阻抗矩陣為基礎(chǔ)的分塊阻抗法這個(gè)方法把一個(gè)大系統(tǒng)分割為幾個(gè)小的地區(qū)系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)只需要存儲(chǔ)各個(gè)地區(qū)系統(tǒng)的阻抗矩陣及它們之間聯(lián)絡(luò)的阻抗，這樣不僅大幅度的節(jié)省了內(nèi)存容量，同時(shí)也提高了計(jì)算速度克服阻抗法缺點(diǎn)是另一個(gè)途徑是采用牛頓-拉夫遜法這是數(shù)學(xué)中解決非線性方程式的典型方法，有較好的收斂性在解決電力系統(tǒng)潮流計(jì)算問(wèn)題時(shí)，是以導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的，因此，只要我們能在迭代過(guò)程中盡可能保持方程式系數(shù)矩陣的稀疏性，就可以大大提高牛頓法潮流程序的效率。

自從60年代中期，牛頓法中利用了最佳順序消去法以后，牛頓法在收斂性內(nèi)存要求速度方面都超過(guò)了阻抗法，成為了60年代末期以后廣泛采用的優(yōu)秀方法 3 電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型3.1電力線路數(shù)學(xué)模型的建立3.1.1電力線路數(shù)學(xué)模型的建立（1）電力線路電阻的計(jì)算對(duì)于有色金屬導(dǎo)線（鋁線、剛性鋁線和銅線）它們每相單位長(zhǎng)度的電阻可按下式計(jì)算 r1=ρs （3—1）式中： r1——導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的電阻（Ω/km）; ——導(dǎo)線材料的電阻率（; S——導(dǎo)線的額定截面（） 在電力系統(tǒng)計(jì)算中，導(dǎo)線的電阻率采用下列數(shù)值：鋁為31.5，銅為18.8它們略大于這些材料的直流電阻率2）電力線路電抗的計(jì)算對(duì)于有色金屬導(dǎo)線（鋁線、剛性鋁線和銅線）它們每相單位長(zhǎng)度的電抗可按下式計(jì)算 (3-2)式中: ——導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的電抗（） r——導(dǎo)線的半徑（mm或cm） ——幾何均距（mm或cm） （3）、電力電路電納的計(jì)算對(duì)于有色金屬導(dǎo)線（鋁線、剛性鋁線和銅線）它們每相單位長(zhǎng)度的阻抗可按下式計(jì)算 (3-3)式中: ——導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的電納（） r——導(dǎo)線的半徑（mm或cm） ——幾何均距（mm或cm）3.1.2 變壓器數(shù)學(xué)模型的建立 （1）、變壓器的阻抗 (3-4) 式中： ——變壓器短路損耗（KW）； ——變壓器的額定電壓（KV）； ——變壓器的視在功率（MVAR）； （3-5） 式中： ——電壓器的短路電壓降； ——變壓器的額定電壓（KV）； ——變壓器的視在功率（MVAR）；（2）、變壓器的導(dǎo)納 (3-6)式中： ——變壓器的額定電壓（KV）； ——變壓器空載損耗（KW）； (3-7)式中： ——變壓器空載電流； ——變壓器的視在功率（MVAR）； ——變壓器的額定電壓（KV）；額定阻抗損耗： (3-8) (3-9)——變壓器的等效電阻（）； ——變壓器的等效電抗（）；——變壓器的視在功率（MVAR）；——變壓器的額定電壓（KV）；額定導(dǎo)納損耗： （3-10） （3-11）3.2 電力線路參數(shù)的計(jì)算（1）、電力線路LGJ-150單位長(zhǎng)度參數(shù)計(jì)算： 技術(shù)參數(shù)：d=17mm電阻： 幾何均距： 電抗： 電納： （2）電力線路參數(shù) 電力線路L1：型號(hào)LGJ-150，l=100km電阻： 電抗： 電納： 同理可得：名稱L1L2L3L4電阻R（）21.00014.710.512.6電抗X（）43.04030.1321.5225.82電納B（S）2.6412e-41.85e-41.32e-41.584*e-4表1.1——線路參數(shù) 3.2 變壓器的數(shù)學(xué)模型的建立3.2.1 變壓器的參數(shù)：a、變壓器T1：SFL1——31500/110（以高壓側(cè)121kv計(jì)算） 技術(shù)參數(shù)：，， ，電阻：電抗：電導(dǎo)：電納：b、變壓器T2：SFL1——31500/110（以高壓側(cè)110kv計(jì)算） 技術(shù)參數(shù)：，， ，電阻：電抗：電導(dǎo)：電納：額定阻抗損耗：額定導(dǎo)納損耗：?PZN=SN2UN2RT=1621102*4.065=0.086MW?QZN=SN2UN2XT=1621102*79.4=1.68MVAR額定導(dǎo)納損耗：?PYN=G*UN2=P01000*UN2*UN2=P01000=23.51000=0.0235KW?QYN=B*UN2=I0%*SN100*UN2UN2=I0%*SN100=0.9*16100=0.144MVART1T2T3RT（）2.9512.4394.065XT（）48.840.3379.4GT（）5.87 e-67.11e-61.942e-6BT（）58.09 e-670.29 e-611.9e-6?PZN（MW）0.2。