论文总字数：20866字

摘 要

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和系统接线情况确定整个电力系统各部分的运行状态。我们利用潮流计算定量地分析供电方案或运行方式的合理性，可靠性和经济性。MATLAB使用方便，有着强大的矩阵处理功能。牛顿-拉夫逊法是电力系统潮流计算的常用方法之一，其迭代次数少，收敛性好。本文介绍了电力系统潮流计算的基本原理、复杂网络计算机计算潮流的三种常用方法和潮流调控的主要手段。采用牛顿-拉夫逊潮流计算方法，应用MATLAB编写潮流计算程序，对简单电力系统进行算例计算，并对程序结果进行数据分析，采用附加串联加压器方法进行潮流调控。

关键字：电力系统潮流计算；牛顿-拉夫逊法；MATLAB；潮流调控

Power flow calculation and control of simple power system

Abstract

Power flow calculation is a kind of calculation to study on steady-state operation of power system ,while according to the given operating conditions and system wiring the entire power system to determine the operational status of each part.We use power flow calculation to quantitatively analyzed and compared to the program or run mode power supply reasonable, reliability and economy or not.MATLAB is easy to use and it has a powerful matrix processing function.Newton-Raphson power flow calculation is one of the most commonly used algorithms, which has good convergence and fewer iterations.This paper introduces the basic principle of power flow calculation ,three common methods of complex power flow calculation through computer and main means of flow control.A power flow calculation program by Newton-Raphson is writed using MATLAB. A simple power system is calculated and the results of the program is analyzed.Finally，an additional series pressurizer is using to control the power flow.

Keywords:Power flow calculation; Newton-Raphson method;MATLAB；Power flow control

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 电力系统潮流计算理论综述 1

1.1 潮流计算简介 1

1.2 潮流计算的意义及其发展 1

1.3 MATLAB简介 1

第二章 电力系统潮流计算基本原理 2

2.1 简单电力系统潮流计算的方法 2

2.1.1 电力线路的功率损耗和电压降落 2

2.1.2 变压器的功率损耗和电压降落 3

2.2 潮流计算的基本方程 3

2.3 节点的分类 3

2.4 潮流计算的约束条件 4

2.5 复杂电力系统潮流计算的方法 4

2.5.1 高斯-塞德尔法潮流计算 4

2.5.2 牛顿法潮流计算 6

2.5.3 P-Q分解法潮流计算 7

3.1 牛顿-拉夫逊法基本原理 10

3.1.1 牛顿-拉夫逊法的实质 10

3.1.2 修正方程式 10

3.1.3 雅克比矩阵 12

3.2 牛顿-拉夫逊法求解 14

3.3 算例分析 15

3.3.1 算例接线图与数据 15

3.3.2 程序运行结果 16

3.3.3 程序结果数据分析 18

第四章 电力系统潮流调控 19

4.1 典型潮流调控方法 19

4.2 附加串联加压器法潮流调控 19

4.3 算例潮流调控 19

第五章 结束语 21

致谢 22

参考文献 23

附录 24

第一章 电力系统潮流计算理论综述

1.1 潮流计算简介

潮流计算是电力系统中最基本的、应用最为广泛的一种电气计算。它的作用是对已给定的网络结构以及运行条件来判断电力系统的运行现状，包括各母线电压的幅值以及相角、电力系统中的功率分布以及功率损耗等。我们利用计算结果进行系统稳定性计算和故障分析^[1]。电力系统潮流计算方法一般归结为两类，即手算潮流和计算机潮流计算。手算潮流计算主要是利用简化的等值电路，这种方法一般应用于规模不大的辐射型电力网络潮流计算。计算机潮流计算方法一般分两种：1.编程完成方程的迭代来求解。2.利用仿真软件构建系统模型求解，这种方法广泛用于大规模的电力系统潮流计算中^[2]。对于潮流计算的要求归为以下几点：1.计算方法的可靠性或收敛性。2.对计算机内存量的要求。3.计算速度。4.计算灵活性。

1.2 潮流计算的意义及其发展

在设计电力系统的规划和研究电力系统运行方式时都需要进行潮流计算利用其结果定量分析运行方式和供电方案的合理性、可靠性和经济性。除此之外，潮流计算也是系统静态稳点和动态稳点的研究基础。潮流计算是电力系统中最基础但却必不可缺的一种计算。

在利用计算机解决潮流计算问题的初始阶段，普遍使用以节点导纳矩阵为基础的逐次带入法。这个方法的原理简单，对于计算机的内存要求也比较小，符合50年代的计算机制造水平和潮流计算的理论知识层次。到了60年代，为了解决之前方法出现不收敛的情况，研究出了以阻抗矩阵为主的逐次代入法，在当时得到了广泛的应用。但其缺点是占用内存较大。对此，出现了以阻抗矩阵为基础的分块矩阵法，不仅解决了内存问题，还加快了运算速度。解决阻抗法缺点的另一方法就是采用牛顿-拉夫逊法，由于其在收敛性、内存要求和计算速度上的优越性成为一直沿用至今的方法。近20多年来，潮流算法的研究从未停止，但大多数都是围绕牛顿法和其改造的P-Q分解法进行的^[3]。

1.3 MATLAB简介

MATLAB是一种集数学计算、分析、可视化、算法开发于一体的软件平台。它的功能主要包括数值分析、数值和符号计算、工程和科学绘图、控制系统的设计与仿真、数字图像与信号处理、财务与金融等。它具有高效的计算功能、完善的图像处理功能、友好的用户界面和自然化的语言、丰富的工具箱等优点^[4]。

此外，MATLAB提供了丰富且实用的工具箱，其中包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑等。各个领域和层次的用户可以根据自己的要求方便简单的完成数据的处理分析与设计。

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