基于matlab計算程序的電力系統運行分析-電氣工程自動化課程設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 17 三、對運行結果的分析： 為什么在用計算機對某網絡初次進行潮流計算時往往是要調潮流，而并非任何情況下只一次送入初始值算出結果就行呢？要考慮什么條件？各變量是如何劃分的？哪些可調？哪些不可調？ 答：潮流計算時功率方程是非線性，多元的具有多解。初始條件給定后得到的結果不一定能滿足約束條件要求，要進行調整初值后才能滿足。其約束條件有： m axm in iii UUU ?? ，maxmin iii PPP ?? ， m axm in iii Q ?? ， ?? ?|| ij 。負荷的 PQ量為擾動變量，發電機的 PQ為控制變量，各節點的 V為狀態變量。擾動變量是不可控變量，因而也是不可調節的，狀態變量是控制變量的函數，因而狀態變量和控制變量是可以調節的。所以，計 算機對某網絡初次進行潮流計算時往往是要調潮流的。 潮流控制的主要手段有哪些？ 答：潮流控制的主要手段有：（ 1）改變發電機的機端電壓（ 2）改變變壓器的變比（即改變分接頭）（ 3）改變發電機的出力（ 4）在電壓不符合要求的節點處增加無功補償 牛頓拉夫遜法與 PQ分解法有哪些聯系？有哪些區別？二者的計算性能如何？ 答：（ 1）聯系：它們采用相同的數學模型和收斂判據。當電路的電抗遠大于電阻時，可以簡化牛頓拉夫遜極坐標的修正方程的系數矩陣得到 PQ分解法，且簡化后并未改變節點功率平衡方程和收斂判據，因而不會降低計算結果 的精度。 （ 2）區別： PQ 分解法的修正方程結構和牛頓拉夫遜的結構不同。 pq 分解法由于雅可比矩陣常數化，計算過程中減少了很大的計算量，而且有功和電壓幅值，無功和電壓相角的完全割裂也大大的對矩陣降維數，減少了一半的計算量，但是他雅克比矩陣常數化是經驗值，喪失了一部分穩定收斂的特性，而且當支路電阻與電抗比值較大的時候收斂性也特別差，甚至不收斂 （ 3） PQ法按幾何級數收斂，牛頓拉夫遜法按平方收斂。 PQ 分解法把節點功率表示為電壓向量的極坐標方程式，抓住主要矛盾，把有功功率誤差作為修正電壓幅值的依據，把有功功率和無 功功率迭代分開進行。它密切地結合了電力系統的固有特點，無論是內存占用量還是計算速度方面都比牛頓 拉夫遜法有了較大的改進。 選取 PQ分解法的數據來分析降低網損的方法： 支路 未調整前： 調整后： 支路首端功率 支路末端功率 支路功率損耗 支路首端功率 支路末端功率 支路功率損耗 14 + 0 + + 0 + 27 + 0 + + 0 + 45 + + + 0 + 39 + + 4 18 （ 1）提高機端電壓電壓和節點電壓一定可以使有功損耗降低，但是對于無功損耗來說為正的是可以降低的，為負的則是提高了； （ 2） 另外 適當提高負荷的功率因數、改變電力網的運行方式，對原有電網進行技術改造都可以降低網損。 發電機節點的注入無功為負值說明了什么？ 答：因為線路無功潮流最有可能的流向由電壓的幅值大小決定：由幅值高的節點流向幅值低的節點。由此看出發電機的電壓小于節點電壓而無功功率的方向是從高電壓到低電壓，所以發電機的注入無功為負值。 負荷功率因數對系統潮流有什么影響？ 答：負荷功率因數降低，無功功率就會 增大，其輸電線路的總電流就會相應增大，從而會造成電壓損耗的升高，從而會改變無功功率潮流的大小，嚴重時甚至會改變方向；反之亦然。 三． 繪制潮流分布圖 6 + + 57 + + + + 69 + 78 + + 89 + 19 第三章 短路故障的分析計算 一、三相短路 三相短路電流的計算原理 : 利用結點阻抗矩陣和導納矩陣都可以計算短路電流，其算法有所不同。利用結點阻抗陣時，只要形成了阻抗陣，計算網絡中任意一點的對稱短路電流和網絡中電流、電壓的分布非常方便，計算工作量小，但是，形成阻抗陣的工作量大，網絡變化時的修改也比較麻煩，而且結點阻抗矩陣是滿陣，需要計算機存儲量較大。 利用結點導納矩陣計算短路電流，實質是先用它計算出與指定的短路點有關的結點阻抗矩陣的相應列的元素，然后利用公式ijjiijfikiifkkkf Z UUIIZUUZZ UI ?????? , )0()0(（ ijZ 為連接節點 i 和 j 的支路阻抗） 進行短路電流的計算。然而，導納陣是對稱、稀疏陣，極易形成，且網絡結構變化時也易于修改。 程序運行步驟及對變量的解釋： （ 1） 請輸入短路點的數目 NF （ 2） 請輸入節點數 n （ 3） 請輸入支路數 nl （ 4） 輸入各支路參數矩陣 B 矩陣 B 的每行是由下列參數構成的： 某支路的首端號 P； 末端號 Q，且 PQ； 支路的阻抗（ R+jX） 。 支路的對地電納； 支路的變比 K； 折算到哪一側的標志（如果支路的首端 P 處于高壓側請輸入“ 1”，否則請輸入“ 0”）。 （ 5） 輸入由短路點號，短路點阻抗形成的矩陣 D （ 6） 請輸入由各節點的初電壓標幺值形成的列矩陣 V0 （ 7） 形成節點阻抗矩陣 Z （ 8） 求短路點電流fkkkf ZZUI ?? )0( 20 （ 9） 求網絡中各節點的電壓 fikii IZUU ?? )0( （ 10）求網絡中各支路電流ijjiij Z UUI ?? 參數矩陣 B = [ 0 + 0 0 0 + 0 0 0 + 0 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 ]。 三相短路的等值網絡圖： 5 節點、 6 節點發生三相短路的程序結果： 21 5 節點發生三相短路： 1）短路點的電流： 標幺值： 有名值（ kA）： 2）各節點的電壓： 電壓標幺 電壓有名值（ kV） 1 1 2 1 21 3 1 4 5 0 6 7 + 8 3． 542+ 9 + 3）各支路電流： 電流標幺 電流有名值（ 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 節點發生三相短路 1）短路點的電流： 標幺值： 有名值（ kA）： 2）各節點的電壓： 電壓標幺 電壓有名值（ kV） 1 1 2 1 21 3 1 4 5 6 0 0 7 8 9 22 3 )各支路電流： 電流標幺 電流有名值（ kA） 1 4 2 7 0 0 3 9 0 0 4 5 + + 4 6 5 7 + + 6 9 + + 7 8 8 9 + + 對運行結果的分析 : 由上面的結果可知，當發生三相短路時，其短路點的電壓為 0，短路點的電流為最大，這與理論都是相符的。 二、不對稱短路 短路計算原理： 簡單不對稱故障（包括橫向和縱向故障）與對稱故障的計算步驟是一致的，首先算出故障口的電流，接著算出網絡中各個結點的電壓，由結點電壓即可確定支路電流，所不同的是，要分別按三個序進行。 （ 1）系統三序等值網絡圖如下： 不對稱短路計算的三序等值網絡圖（將發電機與變壓器支路合并為一條支路）： 1）系統的正序等值網絡圖： 23 2）系統的負序等值網絡圖： 3） 系統 的零序等值網絡圖： 24 5 節點和 6 節點發生不對稱短路的程序結果 （ 1） 5 節點發生不對稱短路的程序結果： 1）故障點和 各支路各序電流標幺值： 正序電流標幺值 負序電流標幺值 零序電流標幺值 單相接地短路 短路點 (5 號點 ) 兩相短路