基于matlab计算程序的电力系统运行分析-电气工程自动化课程设计

基于matlab计算程序的电力系统运行分析-电气工程自动化课程设计内容摘要：

17 三、对运行结果的分析： 为什么在用计算机对某网络初次进行潮流计算时往往是要调潮流，而并非任何情况下只一次送入初始值算出结果就行呢。 要考虑什么条件。 各变量是如何划分的。 哪些可调。 哪些不可调。 答：潮流计算时功率方程是非线性，多元的具有多解。 初始条件给定后得到的结果不一定能满足约束条件要求，要进行调整初值后才能满足。 其约束条件有： m axm in iii UUU  ，maxmin iii PPP  ， m axm in iii Q  ，  || ij。 负荷的 PQ量为扰动变量，发电机的 PQ为控制变量，各节点的 V为状态变量。 扰动变量是不可控变量，因而也是不可调节的，状态变量是控制变量的函数，因而状态变量和控制变量是可以调节的。 所以，计 算机对某网络初次进行潮流计算时往往是要调潮流的。 潮流控制的主要手段有哪些。 答：潮流控制的主要手段有：（ 1）改变发电机的机端电压（ 2）改变变压器的变比（即改变分接头）（ 3）改变发电机的出力（ 4）在电压不符合要求的节点处增加无功补偿 牛顿拉夫逊法与 PQ分解法有哪些联系。 有哪些区别。 二者的计算性能如何。 答：（ 1）联系：它们采用相同的数学模型和收敛判据。 当电路的电抗远大于电阻时，可以简化牛顿拉夫逊极坐标的修正方程的系数矩阵得到 PQ分解法，且简化后并未改变节点功率平衡方程和收敛判据，因而不会降低计算结果 的精度。 （ 2）区别： PQ 分解法的修正方程结构和牛顿拉夫逊的结构不同。 pq 分解法由于雅可比矩阵常数化，计算过程中减少了很大的计算量，而且有功和电压幅值，无功和电压相角的完全割裂也大大的对矩阵降维数，减少了一半的计算量，但是他雅克比矩阵常数化是经验值，丧失了一部分稳定收敛的特性，而且当支路电阻与电抗比值较大的时候收敛性也特别差，甚至不收敛 （ 3） PQ法按几何级数收敛，牛顿拉夫逊法按平方收敛。 PQ 分解法把节点功率表示为电压向量的极坐标方程式，抓住主要矛盾，把有功功率误差作为修正电压幅值的依据，把有功功率和无 功功率迭代分开进行。 它密切地结合了电力系统的固有特点，无论是内存占用量还是计算速度方面都比牛顿 拉夫逊法有了较大的改进。 选取 PQ分解法的数据来分析降低网损的方法： 支路 未调整前： 调整后： 支路首端功率 支路末端功率 支路功率损耗 支路首端功率 支路末端功率 支路功率损耗 14 + 0 + + 0 + 27 + 0 + + 0 + 45 + + + 0 + 39 + + 4 18 （ 1）提高机端电压电压和节点电压一定可以使有功损耗降低，但是对于无功损耗来说为正的是可以降低的，为负的则是提高了； （ 2） 另外 适当提高负荷的功率因数、改变电力网的运行方式，对原有电网进行技术改造都可以降低网损。 发电机节点的注入无功为负值说明了什么。 答：因为线路无功潮流最有可能的流向由电压的幅值大小决定：由幅值高的节点流向幅值低的节点。 由此看出发电机的电压小于节点电压而无功功率的方向是从高电压到低电压，所以发电机的注入无功为负值。 负荷功率因数对系统潮流有什么影响。 答：负荷功率因数降低，无功功率就会 增大，其输电线路的总电流就会相应增大，从而会造成电压损耗的升高，从而会改变无功功率潮流的大小，严重时甚至会改变方向；反之亦然。 三． 绘制潮流分布图 6 + + 57 + + + + 69 + 78 + + 89 + 19 第三章 短路故障的分析计算 一、三相短路 三相短路电流的计算原理 : 利用结点阻抗矩阵和导纳矩阵都可以计算短路电流，其算法有所不同。 利用结点阻抗阵时，只要形成了阻抗阵，计算网络中任意一点的对称短路电流和网络中电流、电压的分布非常方便，计算工作量小，但是，形成阻抗阵的工作量大，网络变化时的修改也比较麻烦，而且结点阻抗矩阵是满阵，需要计算机存储量较大。 利用结点导纳矩阵计算短路电流，实质是先用它计算出与指定的短路点有关的结点阻抗矩阵的相应列的元素，然后利用公式ijjiijfikiifkkkf Z UUIIZUUZZ UI  , )0()0(（ ijZ 为连接节点 i 和 j 的支路阻抗） 进行短路电流的计算。 然而，导纳阵是对称、稀疏阵，极易形成，且网络结构变化时也易于修改。 程序运行步骤及对变量的解释： （ 1） 请输入短路点的数目 NF （ 2） 请输入节点数 n （ 3） 请输入支路数 nl （ 4） 输入各支路参数矩阵 B 矩阵 B 的每行是由下列参数构成的： 某支路的首端号 P； 末端号 Q，且 PQ； 支路的阻抗（ R+jX）。 支路的对地电纳； 支路的变比 K； 折算到哪一侧的标志（如果支路的首端 P 处于高压侧请输入“ 1”，否则请输入“ 0”）。 （ 5） 输入由短路点号，短路点阻抗形成的矩阵 D （ 6） 请输入由各节点的初电压标幺值形成的列矩阵 V0 （ 7） 形成节点阻抗矩阵 Z （ 8） 求短路点电流fkkkf ZZUI  )0( 20 （ 9） 求网络中各节点的电压 fikii IZUU  )0( （ 10）求网络中各支路电流ijjiij Z UUI  参数矩阵 B = [ 0 + 0 0 0 + 0 0 0 + 0 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 ]。 三相短路的等值网络图： 5 节点、 6 节点发生三相短路的程序结果： 21 5 节点发生三相短路： 1）短路点的电流： 标幺值： 有名值（ kA）： 2）各节点的电压： 电压标幺 电压有名值（ kV） 1 1 2 1 21 3 1 4 5 0 6 7 + 8 3． 542+ 9 + 3）各支路电流： 电流标幺 电流有名值（ kA） 1 4 0 0 2 7 0 0 3 9 0 0 4 5 4 6 5 7 + + 6 9 7 8 8 9 + + 6 节点发生三相短路 1）短路点的电流： 标幺值： 有名值（ kA）： 2）各节点的电压： 电压标幺 电压有名值（ kV） 1 1 2 1 21 3 1 4 5 6 0 0 7 8 9 22 3 )各支路电流： 电流标幺 电流有名值（ kA） 1 4 2 7 0 0 3 9 0 0 4 5 + + 4 6 5 7 + + 6 9 + + 7 8 8 9 + + 对运行结果的分析 : 由上面的结果可知，当发生三相短路时，其短路点的电压为 0，短路点的电流为最大，这与理论都是相符的。 二、不对称短路 短路计算原理： 简单不对称故障（包括横向和纵向故障）与对称故障的计算步骤是一致的，首先算出故障口的电流，接着算出网络中各个结点的电压，由结点电压即可确定支路电流，所不同的是，要分别按三个序进行。 （ 1）系统三序等值网络图如下： 不对称短路计算的三序等值网络图（将发电机与变压器支路合并为一条支路）： 1）系统的正序等值网络图： 23 2）系统的负序等值网络图： 3） 系统 的零序等值网络图： 24 5 节点和 6 节点发生不对称短路的程序结果 （ 1） 5 节点发生不对称短路的程序结果： 1）故障点和 各支路各序电流标幺值： 正序电流标幺值 负序电流标幺值 零序电流标幺值 单相接地短路 短路点 (5 号点 ) 两相短路。