电力系统潮流计算论文.

一、问题重述

1、系统图：

2*QFQ-50-2 变电所1

35kV母线 变电所2

10kV母线 变电所3 35kV母线 变电所4 10kV母线

一次侧电压220kV 一次侧电压220kV 线路长为80km 线路长为100km 线路长为50km 线路长为90km 线路长为100km 母线1 母线2 。。。。。。。。。。。。母线3 2*QFS-50-2 TQN-100-2 。。。。。。。。。。。。

2*TQN-100-2

2、发电厂资料：

母线1和2为发电厂高压母线，发电厂一总装机容量为（ 300MW ），母线3为机压母线，机压母线上装机容量为（ 100MW ），最大负荷和最小负荷分别为50MW和20MW；发电厂二总装机容量为（ 200MW ）。 3、变电所资料：

(一) 变电所1、2、3、4低压母线的电压等级分别为：35KV 10KV 35KV

10KV

(二) 变电所的负荷分别为：

电厂一

电厂二

70MW 50MW 60MW 30MW

(三) 每个变电所的功率因数均为cosφ=0.85；

(四) 变电所1和变电所3分别配有两台容量为75MVA的变压器，短路损耗

414KW，短路电压（%）=16.7；变电所2和变电所4分别配有两台容量为63MVA的变压器，短路损耗为245KW，短路电压（%）=10.5；

4、输电线路资料：

发电厂和变电所之间的输电线路的电压等级及长度标于图中，单位长度的电阻为0.17，单位长度的电抗为0.402，单位长度的电纳为2.78*10-6S。

二、 课程设计基本内容

1. 对给定的网络查找潮流计算所需的各元件等值参数，画出等值电路图。 2. 输入各支路数据，各节点数据利用给定的程序进行在变电所在某一负荷情

况下的潮流计算，并对计算结果进行分析。

3. 跟随变电所负荷按一定比例发生变化，进行潮流计算分析。

1) 4个变电所的负荷同时以2%的比例增大； 2) 4个变电所的负荷同时以2%的比例下降

3) 1和4号变电所的负荷同时以2%的比例下降，而2和3号变电所的负

荷同时以2%的比例上升；

4. 在不同的负荷情况下，分析潮流计算的结果，如果各母线电压不满足要

求，进行电压的调整。（变电所低压母线电压10KV要求调整范围在9.5-10.5之间；电压35KV要求调整范围在35-36之间）

5. 轮流断开支路双回线中的一条，分析潮流的分布。（几条支路断几次） 6. 利用DDRTS软件，进行绘制系统图进行上述各种情况潮流的分析，并进

行结果的比较。

7. 最终形成课程设计成品说明书。 三、课程设计成品基本要求：

1. 在读懂程序的基础上画出潮流计算基本流程图 2. 通过输入数据，进行潮流计算输出结果

3. 对不同的负荷变化，分析潮流分布，写出分析说明。

4. 对不同的负荷变化，进行潮流的调节控制，并说明调节控制的方法，并列

表表示调节控制的参数变化。

5. 打印利用DDRTS进行潮流分析绘制的系统图，以及潮流分布图。

三、题目分析

1.节点设置及分类

根据系统图可知此系统为两端供电网路，将母线1，2设为节点1，2，将变 电所1、2、3、4的高压侧分别设为节点3、4、5、6，低压侧分别设为节点7、8、9、10。并且，将节点1设为平衡节点，将节点2设为PV节点，其余节点设为PQ节点。

2.参数求取

U 设定基准值SB100MVA，UB220KV，所以ZBB484根据题目原

SB2始资料，计算发电厂、变压器及线路的参数。

（1）运用下列公式计算变压器参数：

PUR1000SkNT22N

TU%UX100SKT2N

NZTRTX ZTZZ

TB 需要特别提出的是，由于变电所采用双变压器并联运行方式，因此在计算 变电所支路的阻抗时，应当将求得的变压器参数除2后得到。

（2）计算线路参数

ZRjX(rjx)L , BbL （3）变电所负荷分别为：

变电所1 SL=70+j43.3821 变电所2 SL=50+j30.9872 变电所3 SL=60+j37.1847 变电所4 SL=30+j18.5923

利用有名值对各参数进行标定，代入上式后（折算到220KV一侧）得到各参数，如表：

表1：支路阻抗导纳值 首端号 末端号 阻抗有名值（Ω） 电纳有名值（S） 1 3 8.5 + j20.1 j0.000278 1 4 4.25 + j10.05 j0.000139 1 5 7.65 +j 18.09 j0.0002502 2 6 8.5 + j20.1 j0.000278 5 6 6.8 + j16.0 j0.000222 3 7 1.78 + j53.885 0 4 8 1.494 + j40.3333 0 5 6 9 10 1.7811 + j53.8853 1.4938 + j40.3333 0 0 （4）变压器分接头的选择

由于该论文中参数是选择的有名值，且参数均折算到220KV侧，从而相应理想变压器变比应取

其中，U2N、U1N分别为硅酸参数时任选的变压器高低侧电压，本题目中，U2N220KV,U1N10/35KV，U222022.5%KV,U110/35KV 初始计算时，将U2取为220KV，即变压器分接头均接到主接头，此时

k*U2NU1/U1NU2

K1*K2*K3*K4*1

(3)求解方法

利用牛顿拉夫逊法进行求解，用MATLAB软件编程，可以求解系统潮流分 布,根据题目的不同要求对参数进行调整，通过调节变压器变比和发电厂的电压，求解出合理的潮流分布，最后用DDRTS进行潮流分析，将两者进行比较。

四、题目求解

（1）依据题目要求及原始资料画出等值电路图：

⑦S=70+j43.3821⑧S=50+j30.9872⑨S=60+j37.1847⑩S=30+j18.59231.78 +j 53.8851:k11.494 + j40.33331:k21.7811 + j53.88531:k31.4938 +j 40.33331:k4③④⑤6.8+j16.08⑥j0.0001398.5+j20.1j0.0000694.25+j10.0j0.00013j0.000117.65+j18.09j0.000148.5+j20.1j0.000139j0.000069①δ=0U=231KVj0.00013②j0.00011U=231KVP=200MW

图一、等值电路图

（2）画出牛顿拉夫逊法的流程图启动 输入原始数据 形成节点导纳矩阵 分解各节点初始电压的实部和虚部 迭代次数K=0 求PQ节点的Pi(k(k),Qi(k)，求PV节点的PiUi(k置节点号i=0 是 雅克比矩阵是否形成，i>n 否 求得雅克比矩阵各元素HijSij(k)Nij(k)Jij(k)Lij(k)Rij(k)(k) 增大节点号i=i+1 求解修正方程，得ei(k)把雅克比矩阵单位化 ，fi(k回带各电压新值，K=K+1 求解最大修正量|ei(k)|max，否 |fi是 (k)|是否收敛 计算输出电压大小及相角，节电功率及支路损耗 停止 图二、牛顿拉夫逊法流程图

（3）当变电所负荷为题目所给数据时进行求解 1.形成B1、B2矩阵

根据所求参数，以及B1矩阵的含义，列写B1矩阵。 （1）、支路首端号； （2）、末端号； （3）、支路阻抗； （4）、支路对地电纳； （5）、支路的变比；

（6）、支路首端处于K侧为1，1侧为0；

1 3 8.5  20.1i 0.000278i 1 01 4 4.25  10.05i 0.000139i 1 01 5 7.65  18.09i 0.0002502i 1 02 6 8.5  20.1i 0.000278i 1 0 B15 6 6.8  16.08i 0.000222i 1 03 7 1.78  53.885i 0 1 14 8 1.494  40.3333i 0 1 15 9 1.7811  53.8853i 0 1 16 10 1.4938  40.3333i 0 1 1由各个变电所负荷功率可以计算出总功率为210MW，而发电厂一、二的总装机

容量分别为300 MW和200 MW。令发电厂二满发，即功率为200MW，为了减小线路上的损耗，令发电机的电压为额定电压的1.05倍。并且，根据前面叙述的节点分类，形成B2矩阵如下：

0 0 231 231 0 1200 0 231 231 0 30 0 220 0 0 20 0 220 0 0 20 0 220 0 0 2B2

0 0 220 0 0 20 7043.3821i 220 0 0 20 5030.9872i 220 0 0 20 6037.1847i 220 0 0 20 3018.5923i 220 0 0 2由于各节点电压不应超过各自的允许范围，以220KV为基准，由题目要求知，发电厂电压标幺值在1到1.05变化时，变压器低压侧电压标幺值变化范围如下表：

表2：变电所低压母线电压范围标幺值

节点 电压下限 电压上限 7 1 1.03 8 0.95 1.05 9 1 1.03 10 0.95 1.05 2.编写程序并运行 当变比均为1时，从结果中可以观察到各个节点电压标幺值分别为:

表3：各个节点电压标幺值（正常负荷）

节点 电压 1 1.05 2 1.05 3 1.02 4 1.04 5 1.03 6 1.03 7 0.96 8 1.01 9 0.98 10 1.02 由此观察到节点7、9的电压都较正常范围偏低，因此调节变压器分接头，改变变压器的变比，最终得到合理结果，每次调整和结果如下:

表4：调节电压方法（正常负荷）

调节方法 分接头1 分接头2 分接头3 分接头4 调整前 调整后 1 0.95 1 1 1 0.975 1 1 调节结果：

表5： 调节结果（正常负荷）

节点电压 调整前 调整后 1 2 3 1.05 1.05 1.02 1.05 1.05 1.02 4 1.04 1.04 5 1.03 1.03 6 1.03 1.04 7 0.96 1.02 8 1.01 1.01 9 0.98 1.02 10 1.02 1.02 由上表观察到，调节后的节点7，9的电压均在题目允许的范围内，对线路损耗进行分析，统计每次调整后各个支路的功率损耗的标幺值，记录于下表：

表6：调节前后支路功率损耗比较

功率损耗 (1,3)支路 (1,4)支路 (1,5)支路 (2,6)支路 (5,6)支路 (3,7)支路 (4,8)支路 (5,9)支路 (6,10)支路 总损耗 未调整 0.0117+0.1165i 0.0028+0.0669i 0.02799+0.065i 0.0654-0.0087i 0.0391+0.0219i 0.0026-0.0813i 0.0010-0.0282i 0.0019-0.0574i 0.0004-0.0101i 0.1529+0.0844i 调整后 0.0115-0.1171i 0.0028-0.0669i 0.0076-0.1134i 0.0015-0.1431i 0.0005-0.1141i 0.0024+0.0724i 0.0010+0.0282i 0.0018+0.0534i 0.0004+0.0099i 0.0295-0.3900i 由此可以看出，随着变压器分接头的调低有功损耗减小，符合实际情况，而最终调节使得电压在规定范围内时，且有功损耗减小到了2.95MW，相对与实际损耗15.29MW小很多，则调整过程合理。调整后具体的潮流分布如下:

表7：调节后支路首端和末端功率

各条支路的首端功率Si S(1,3)=71.3934+38.9363i S(1,4)=50.3822+27.1154i S(1,5)=71.174+9.48061i S(2,6)=20+15.6096i S(5,6)=10.2325-21.7441i S(3,7)=70.2392+50.6226i S(4,8)=50.1043+33.8033i S(5,9)=60.1778+42.5652i S(6,10)=30.0369+19.5877i 各条支路的末端功率Sj S(3,1)=-70.2392-50.6226i S(4,1)=-50.1043-33.8033i S(5,1)=-70.4103-20.8212i S(6,2)=-19.8518-29.9188i S(6,5)=-10.185+10.3311i S(7,3)=-70-43.3821i S(8,4)=-50-30.9872i S(9,5)=-60-37.1847i S(10,6)=-30-18.5923i 由以上数据可知，系统的传输效率为 P2100%87.68%P1

各节点的功率S为(节点号从小到大排列)： 1.0e+002 *

1.9295 + 0.7553i 0.2000 + 0.1561i -0.0000 - 0.0000i -0.0000 - 0.0000i -0.0000 + 0.0000i -0.0000 + 0.0000i -0.7000 - 0.4338i -0.5000 - 0.3099i -0.6000 - 0.3718i -0.3000 - 0.1859i

得到的图像如下：

1.06电压标幺值01.02电压角度1.04-2-4105节点号10-605节点号101节点注入有功支路首端无功10.50.500-0.512345678910-0.5123456789图三、正常负荷时MATLAB图

（4）4个变电所负荷同时以2%的比例增大

由于变电所负荷变大，所以各个变电所符合标幺值变为： 变电所1 SL=0.51+j0.3162 变电所2 SL=0.816+j0.505716 变电所3 SL=0.612+j0.37944 变电所4 SL=0.408+j0.25296