基于牛顿拉夫逊法的两种潮流计算方法ppt课件.pptx

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1、,复杂潮流计算的两种计算方法,汇报人：,*学院,Two methods of complex power flow calculation,2019年12月,目录,content,潮流计算的牛拉法,MATPOWER,运行结果对比,总结,牛顿-拉夫逊法,01,牛顿-拉夫逊法的实质就是求解非线性代数方程，其求解方法就是将非线性方程变成线性方程来进行求解，是一种连续的反复的线性化过程，通常将这种过程称之为逐次线性化。牛顿法中迭代次数和系统的大小是相互独立的，但其每一步迭代需要更多的计算。由于在潮流计算中电压控制节点的有功功率和电压幅值是已知的，潮流方程将以极坐标形式给出。,牛顿-拉夫逊法,01,在取

2、初始值x0 之后，在这个基础上，找到比x0 更接近的方程的跟，一步一步的迭代，从而找到更接近方程根的近似跟。牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大优点是在方程f(x) = 0 的单根附近具有平方收敛，而且该法还可以用来求方程的重根、复根。潮流计算中初始值一般设定为额定电压。,牛顿-拉夫逊法,电力系统潮流计算，一般来说，各个母线所供负荷的功率是已知的，各个节点电压是未知的（平衡节点外）可以根据网络结构形成节点导纳矩阵，然后由节点导纳矩阵列写功率方程，由于功率方程里功率是已知的，电压的幅值和相角是未知的，这样潮流计算的问题就转化为求解非线性方程组的问题了。对功率平衡方程求偏导，得出对应的雅可比

3、矩阵，给未知节点赋电压初值。将初值带入功率平衡方程，得到功率不平衡量，这样由功率不平衡量、雅可比矩阵、节点电压不平衡量（未知的）构成了修正方程。求解修正方程，得到节点电压不平衡量，之前的节点电压加上不平衡量构成新的节点电压，再带入原来的功率平衡方程继续生成雅克比矩阵，电压不平衡量，不断迭代直到满足精确度值达到收敛。,牛顿-拉夫逊法,01,实验电路图,系统中节点5为功率平衡节点，U5=1.06 5=0，节点1、2、3、4为PQ节点。允许误差为10-5。,G,G,5,1,2,3,4,0.06+j0.18,0.01+j0.03,0.08+j0.24,0.06+j0.18,0.02+j0.06,0.4

4、5+j0.15,0. 4+j0.05,0.6+j0.1,0.08+j0.24,0.04+j0.12,-0.2-j0.2,01,实验步骤,1.输入原始数据，求导纳矩阵,01,实验步骤,2、赋予初值3、计算P，Q,01,实验步骤,4、根据P,Q是否满足精确度，不满足的话求雅可比矩阵,当ij时,当i=j时,01,实验步骤,5、求各节点e，U，再加入到之前的e和U中继续迭代,01,实验步骤,6、求各节点流入功率、电流,01,实验结果,节点导纳矩阵,最后一次迭代生成的雅可比矩阵,各节点电压幅值,各节点电压虚部值,迭代次数,各节点流入净功率,01,牛顿-拉夫逊法实验,牛顿拉夫逊法算法具有很好的收敛性，收敛

5、速度快。如果在运算时找到一个好的初值，该算法就会平方性收敛。如果选择不恰当的初值，可能就会不收敛或收敛到一个无法求出的解。但是，由于每次迭代都需要用到重新生成雅克比矩阵，所以计算量较大，需要的内存空间也比较多。,MATPOWER软件是基于MATLAB语言编写的电力系统潮流和最优潮流计算软件, 可以在MATLAB 5.0或以上版本的软件开发环境中使用和运行。MATPOWER所用的所有数据文件均为MATLAB的M文件或者MAT文件, 用来定义和返回变量:baseMVA、bus、branch、gen等。bus变量是一个矩阵, 用来设置电网中各母线参数, 其格式为: bus_i、type、Pd、Qd、

6、Gs、Bs、area、Vm、Va、baseKV、zone、Vmax、Vmin。bus_i用来设置母线编号, 范围为129997。type用来设置母线类型, 1为PQ节点母线, 2为PV节点母线, 3为平衡 (参考) 节点母线。,MAT POWER,Pd和Qd用来设置母线注入负荷的有功和无功功率。Gs、Bs用来设置与母线并联电导和电纳。baseKV用来设置该母线基准电压。Vm和Va用来设置母线电压的幅值、相位初值。Vmax和Vmin用来设置工作时母线最高、最低电压幅值。area和zone用来设置电网断面号和省耗分区号, 一般都设置为1, 前者可设置范围为1100, 后者可设置范围为1999。Vm

7、和Va用来设置母线电压的幅值、相位初值。Vmax和Vmin用来设置工作时母线最高、最低电压幅值。area和zone用来设置电网断面号和省耗分区号, 一般都设置为1, 前者可设置范围为1100, 后者可设置范围为1999。,MAT POWER,02,MAT POWER实验,%MATPOWER全部归算为有名值,设置基准功率,02,MAT POWER实验,运行程序得,各节点电压及注入功率,02,MAT POWER实验,运行程序得,各节点间功率流向以及损耗功率,将利用牛顿拉夫逊法编写的MATLAB程序所得到的各节点电压向量与利用MATPOWER程序得到的得到的节点电压向量进行比较，见表1。若以MATPOWER程序计算结果为基准，则由牛顿拉夫逊法编写的MATLAB程序得到的电压幅值最大差值仅为0.048%，电压相角的最大差值为-3.447%，可见仿真结果是正确的。,03,运行结果对比,相较于利用牛顿拉夫逊法编写的MATLAB程序，MATPOWER程序具有操作简单、功能强大、仿真计算精度较高等优点，因此更适合在电力系统分析中使用。,03,运行结果对比,04,总结,