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潮流計算開題報告

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潮流計算是根據給定的電網結構、引數和發電機、負荷等元件的執行條件,確定電力系統各部分穩態執行狀態引數的計算。

潮流計算開題報告

MatlAB的潮流計算建模與模擬開題報告

選題的意義和目的

潮流計算是電力系統最簡單卻非常重要的分析計算,可以用來研究系統規劃和執行中提出的各種問題。對規劃中的電力系統,通過潮流計算可以檢驗所提出的電力系統規劃方案能否滿足各種執行方式的要求;對執行中的電力系統,通過潮流計算可以預知各種負荷變化和網路結構的改變會不會危及系統的安全,系統中所有母線的電壓是否在允許的範圍以內,系統中各種元件(線路、變壓器等)是否會出現過負荷,以及可能出現過負荷時應事先採取哪些預防措施等。

可是傳統的潮流計算程式缺乏圖形使用者介面,結果顯示不直觀,難於與其他分析功能整合,網路原始資料輸入工作量大且易於出錯。隨著計算機技術的飛速發展,結合電力系統的特點及圖形化潮流計算軟體的開發設計思想和總體結構,而應用MATLAB軟體可以很好的改善這方面的問題。該系統的主要特點是操作簡單,圖形介面直觀,執行穩定.計算準確。計算中,演算法做了一些改進,提高了計算速度,各個型別的.有效封裝又使程式具有很好的模組性.可維護性和可重用性。

課題研究現狀(含文獻綜述)

電力系統潮流計算是研究電力系統穩態執行的一向基本運算,可以確定系統的電壓分佈和功率分佈,以及網路中的功率分佈和損耗。對規劃中的電力系統,通過潮流計算可以檢驗所提出的電力系統規劃方案能否滿足各種執行方式的要求;對執行中的電力系統,通過潮流計算可以預知各種負荷變化和網路結構的改變會不會危及系統的安全,系統中所有母線的電壓是否在允許的範圍以內,系統中各種元件(線路、變壓器等)是否會出現過負荷,以及可能出現過負荷時應事先採取哪些預防措施等。

潮流計算既是對電力系統規劃設計和執行方式的合理性、可靠性和經濟性進行定量分析的依據,又是電力系統靜態和暫態穩定計算的基礎。利用電子計算機進行潮流計算從20世紀50年代中期就已經開始,經歷了以節點導納為基礎的高斯-賽德爾迭代法,求解非線性方程式的典型方法——牛頓拉夫遜法,以及其改進方法快速解耦PQ分解法。

近20多年來,潮流演算法的研究仍然非常活躍,但是大多數研究都是圍繞改進牛頓法和PQ分解法進行的。此外,隨著人工智慧理論的發展,遺傳演算法、人工神經網路、模糊演算法也逐漸被引入潮流計算。但是,到目前為止這些模型和演算法還不能取代牛頓法和PQ分解法的地位。對潮流計算的要求可以歸納為下面幾點:(1)演算法的可靠性或收斂性

(2)計算速度和記憶體佔用量

(3)計算的方便性和靈活性。隨著時代電力系統大系統、強非線性與多元件的特點日益突出,其計算量與計算複雜程度急劇增加,舊的計算機軟體在處理潮流計算時,其速度已經無法滿足大電網模擬和實時控制的模擬要求。MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業數學軟體,用於演算法開發、資料視覺化、資料分析以及數值計算的高階技術計算語言和互動式環境。

它在數學類科技應用軟體中在數值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪製函式和分析資料、開發與實現演算法、建立使用者介面模型、連線其他程式語言的程式和應用程式。藉助其語言、工具和內建數學函式,可以探求多種方法,比電子表格或傳統程式語言(如 C/C++ 或 Java)更快地求取結果。MATLAB 應用廣泛,其中包括訊號處理和通訊、影象和視訊處理、控制系統、測試和測量、計算金融學及計算生物學等眾多應用領域。在各行業和學術機構中,有一百多萬工程師和科學家使用 MATLAB 這一技術計算語言。MATLAB是集數值計算、符號運算及圖形處理等強大功能一體的科學計算語言。

MATLAB計算機軟體功能強大,在編寫程式時MATLAB語言允許使用者以數學形式的語言編寫程式,比BASIC語言和FORTRAN語言等更為接近書寫的數學表達格式,而且其程式易除錯。在計算要求相同的情況下,使用MATLAB程式設計,工作量將大幅度減少。利用MATLAB語言來進行電力系統潮流計算的方法,程式設計簡便、運算效率高並符合人們的思維習慣,計算結果能滿足工程計算需要,同時驗證了方法的有效性,為解決大電網的潮流計算問題開闢了新思路。

課題內容及研究思路

對目前常用潮流計算方法進行分析如牛頓-拉夫遜法,先建立潮流計算的數學模型,主要包括導納矩陣的原理及計算方法、潮流計算的基本方程、潮流系統的節點分類、潮流計算的約束條件這幾方面。其次對牛頓-拉夫遜法的基本原理、求解過程、程式框圖進行概述。最後通過MATLAB軟體進行矩陣的生成、運算以及牛頓—拉夫遜法潮流計算程式。用牛頓-拉夫遜法把準備好的原始資料,建立模擬模型,分析模擬結果,完成設計說明書。

課題重點、難點

現代電力系統大系統、強非線性與多元件的特點日益突出,其計算量與計算複雜度急劇增加,而牛頓-拉夫遜法是求解非線性代數方程有效的迭代計算。牛頓-拉夫遜法需要進行大量的數值計算。自導納和互導納的確定方法、節點導納矩陣的性質、非標準變比變壓器等值電路以及電力系統節點分類等都比較容易弄混。MATLAB設計中,原始資料的填寫格式是很關鍵的一個環節,它與程式使用的方便性和靈活性有著直接的關係。輸入的資料量比較多,要細心,否則會大大增加工作量。

論文提綱

電力系統潮流計算概述

1.1電力系統簡介

1.2潮流計算簡介

1.3潮流計算的意義及其發展

2、潮流計算的數學模型

2.1導納矩陣的原理及計算方法

2.1.1自導納和互導納的確定方法

2.1.2節點導納矩陣的性質及意義

2.1.3非標準變比變壓器等值電路

2.2潮流計算的基本方程