论文总字数：30398字

摘 要

电网网络损耗的计算，对于电力行业的发展，以及电力市场的良好运行，有着相当重要的意义。如何快速高效地进行电网网络损耗计算，是电力系统科研人员当前急需解决的问题。目前，潮流算法是应用最广泛的电网网络损耗计算方法。潮流算法虽然有着诸如计算高效、可靠等优点，但其缺点也是不容忽视的。近些年来，有关于潮流算法的改进算法层出不穷，包括牛顿—拉夫逊法，基于图论方法的潮流算法，P q分解算法等等。以上列举的几种算法，由于其本身所具有的优秀特性，迅速成为了电网网络损耗的计算方法的主流算法。

在毕业设计中，其面向对象为简单的微型电网，主要任务是基于一些典型的电网拓扑结构和参数，运用潮流算法计算电网的网络损耗，并用软件进行相关算法的MATLAB仿真，同时对于基于图论方法的潮流算法进行了系统的介绍。通过综合对比几种算法的优劣，最终选择牛顿—拉夫逊法作为仿真实现的算法，采用直角坐标形式，并对于节点问题进行了优化，提高了计算效率。其MATLAB仿真程序具有通用性，可对于不同的电网系统进行仿真。同时对于平衡节点选取问题，以及去掉某些节点支路的电力网络进行仿真分析，得出了概括性的结论。

关键词：潮流计算，牛顿—拉夫逊法，MATLAB

Abstract

The calculation of power network loss has important implications for the development of the power industry and the good operation of the power market. How to calculate network loss quickly and efficiently is a problem that power system researchers need to solve urgently. At present, the power flow algorithm is the most widely used calculation method for power network loss. Although the power flow algorithm has advantages such as high computational efficiency and reliability, its disadvantages cannot be ignored. In recent years, there are an endless stream of improved algorithms for power flow algorithms, including the Newton-Raphson method, the power flow algorithm based on graph theory, and the P q decomposition algorithm. The above-listed algorithms, due to their own excellent characteristics, quickly became the mainstream algorithm for network power loss calculation methods.

In the graduation design, the object-oriented object is a simple micro grid. Its main task is to use the power flow algorithm to calculate the network loss of the power grid based on some typical topological structure and parameters of the power grid, and to use software to carry out the MATLAB simulation of the relevant algorithms. At the same time, it is based on graph theory. The method's power flow algorithm is systematically introduced. Through the comprehensive comparison of the advantages and disadvantages of several algorithms, the Newton-Raphson method was finally selected as the algorithm implemented in simulation. The rectangular coordinates were adopted, and the node problem was optimized to improve the computational efficiency. The MATLAB simulation program is versatile and can simulate different grid systems.

KEY WORDS: Load flow calculation, Newton-lawson method,MATLAB

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 电力系统简介 1

1.2 潮流计算的目的和意义 1

1.3 潮流计算的发展历史 2

1.4 潮流计算的分类 3

1.5 基于MATLAB的潮流计算发展 3

1.6 章节小结 4

第二章 复杂电力系统潮流计算 5

2.1 导纳矩阵的原理及计算方法 5

2.2 潮流计算的基本方程 6

2.3 节点分类 8

2.4 约束方法 9

2.5 牛顿—拉夫逊法 10

2.5.1 概述 10

2.5.2 牛顿—拉夫逊法的推导过程 10

2.5.3 潮流计算牛拉法的修正方程（直角坐标） 13

2.5.4 直角坐标形式的牛顿—拉夫逊法计算步骤 15

2.6 节点优化 16

2.7 图论算法简介 17

2.8 章节小结 18

第三章 MATLAB仿真编程 19

3.1 MATLAB仿真编程 19

3.1.1 节点导纳矩阵的计算 19

3.1.2 节点电压初值的给出 19

3.1.3 雅可比矩阵的相关计算 19

3.1.4 节点支路的电压功率计算 22

3.1.5 节点优化功能实现 23

3.2 章节小结 23

第四章 基于牛顿—拉夫逊法的潮流计算仿真分析 25

4.1 算例 25

4.2 数据输入 27

4.3 潮流计算仿真结果 28

4.4 结果分析 30

4.4.1 正确性验证1 31

4.4.2 正确性验证2 31

4.4.3 正确性验证3 34

4.4.4 正确性验证4 35

4.4.5 优化性验证1 35

4.4.6 优化性验证2 36

4.4.7 优化性验证3 38

4.4.8 优化性验证4 39

4.5 “边”的去除影响 40

4.5.1 对比仿真1 40

4.5.2 对比仿真2 40

4.5.3 对比仿真3 40

4.6 章节小结 41

第五章 结论 42

致 谢 43

参考文献 44

附录 45

引言

电力系统简介

电力使用者直接使用附近的发电站（或发电厂）产生电力能源，并且发电站相互隔离，这是电力系统发展的初期阶段的普遍现象^[1]。伴随着社会的发展，以及人类文明的进步，电力能源的需求量急剧增长，但是需求电力能源才能正常运转的城市区和工业区，却大部分远离能源（如煤田）和水能资源丰富的地区。为了处理这一电力需求问题，就需要建立比较大型的电站，在电力资源丰富的地区，并且通过输电线向电力使用者传输电力能源。与此同时，将许多不同类型的电站通过输电线路和变电站连接起来，能够对资源综合利用的经济性，以及供电能力的可靠性实现较好的提升。因此如上所述，电力系统，就是由发电机、升压和降压变电站、输电线路和电气设备组成的相关系统。

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