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电力系统三相不平衡潮流算法研究及其软件开发

作　者: 徐树文
导　师: 沐连顺；李亚楼
学　校: 中国电力科学研究院
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 不平衡潮流 相量法 三相模型 稀疏存储
分类号: TM744
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


通常情况下,电力系统是被当作三相平衡系统分析的。但是由于制造、施工等原因,要做到设备各相参数完全相等是不可能的,各相负荷也不可能完全一致,因此严格上说,系统是处于非对称运行状态的。在局部地区,这种不对称情况甚至可能非常突出。常规潮流程序可以求解对称电网,却无法对这种不对称运行情况做出精确模拟和判断,因此有必要研究三相不平衡潮流并开发相应的程序。在前人相关资料的基础上,本文对三相不平衡潮流的模型和算法进行了深入研究。对输电线路,文中详述了程序中所选定的模型,并分析了模型输入参数的换算问题；对变压器,文中选用按相求导纳阵的方法,得出了一种新的推导和实现方式；对发电机,文中采用了四节点等效模型,电压控制实现了控制机端正序电压和控制机端A相电压两种方式,重新推导了相应的雅克比矩阵元素；对负荷,文中综合比较了负荷作导纳阵和作PQ注入两种参与计算的方式,并选定后者作了详细描述；对直流系统,文中详细推导了可接入不平衡交流系统的直流模型,根据网侧电压和直流参数,得到了相应的直流功率。在算法方面,本文综合考量了相量法和序量法的特点,最终选定以相量法来实现,解算时采用经典的牛拉法,并结合要处理的实际模型对算法的具体运用做了详细说明。在实现过程中,程序采用了模块化设计和稀疏存储技术,节点编号采用半动态优化法,解线性方程组采用高斯消去法。本文最后以一个三相平衡系统和一个三相不平衡系统为例对所开发程序做了正确性验证。通过与PSASP和EMTP的已有数据对比,证明本文开发的程序满足要求,可以用来模拟三相平衡或不平衡系统的运行状况。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 电力系统潮流概述  8-9
  1.2 选题背景和意义  9-11
  1.3 研究现状  11-12
  1.4 本文工作  12-14
第二章 三相潮流元件模型  14-41
  2.1 三相输电线模型  14-15
  2.2 三相变压器模型  15-27
    2.2.1 不同绕组变压器导纳阵的形成方法  16-18
    2.2.2 模型右侧部分  18-21
    2.2.3 模型左侧部分  21-25
    2.2.4 三绕组变压器  25-27
  2.3 发电机模型  27-28
  2.4 综合负荷模型  28-30
    2.4.1 综合负荷做PQ节点  29
    2.4.2 综合负荷做平衡节点  29
    2.4.3 综合负荷做PV节点  29-30
  2.5 直流系统模型  30-39
    2.5.1 概述  30
    2.5.2 换流变压器的处理方法  30-31
    2.5.3 直流电压方程式  31-36
    2.5.4 交流侧基波电流  36-38
    2.5.5 两端功率  38-39
  2.6 并联补偿元件  39-40
  2.7 小结  40-41
第三章 三相潮流计算方法  41-54
  3.1 牛顿-拉夫逊迭代法简介  41-42
  3.2 三相潮流交流部分的计算方法  42-50
    3.2.1 三相系统的网络方程  42-43
    3.2.2 直角坐标形式的节点功率方程  43
    3.2.3 节点类型及对应的右端不平衡量和雅克比矩阵元素  43-47
    3.2.4 修正方程式及其求解方法  47-48
    3.2.5 同一母线上各节点类型的优先顺序  48-50
  3.3 三相潮流中直流部分的计算方法  50-53
    3.3.1 潮流计算方法  50-52
    3.3.2 输入参数及标幺值选取说明  52-53
  3.4 小结  53-54
第四章 程序实现及算例分析  54-69
  4.1 总体计算流程  54-55
  4.2 程序设计与方程解法  55-58
    4.2.1 程序设计说明  55-56
    4.2.2 方程解算方法  56-58
  4.3 算例验证与分析  58-68
    4.3.1 三相平衡系统分析  58-63
    4.3.2 三相不平衡系统分析  63-68
  4.4 小结  68-69
第五章 结论  69-71
  5.1 本文工作小结  69
  5.2 后续工作  69-71
附录  71-75
参考文献  75-77
致谢  77-78
硕士期间发表的文章  78

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的模拟与计算 > 电力系统的计算
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