單機(jī)系統(tǒng)潮流的經(jīng)濟(jì)分布控制 (1)

1、I遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué)電力系統(tǒng)計(jì)算電力系統(tǒng)計(jì)算課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文）題目：題目： 單機(jī)系統(tǒng)潮流的經(jīng)濟(jì)分布控制（單機(jī)系統(tǒng)潮流的經(jīng)濟(jì)分布控制（4） 院（系）：院（系）： 電電 氣氣 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電氣電氣 082 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 教師職稱(chēng)：教師職稱(chēng)： 起止時(shí)間：起止時(shí)間：11-06-2711-06-27 至至 11-07-0811-07-08本科生課程設(shè)計(jì)（論文）II課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：電氣工程及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)原始資料：系

2、統(tǒng)如圖G 2 L24 4 S4 L12 L14 1 S1 各元件參數(shù)標(biāo)幺值如下：L14：電阻 0.1，電抗 0.35，對(duì)地容納 0.04；L12: 電阻 0.1，電抗 0.28，對(duì)地容納 0.03；L24: 電阻 0.2，電抗 0.4，對(duì)地容納 0.035；給定功率及電壓如下：S1=0.3+j0.1， S4=0.35+j0.1， V2=1.05.任務(wù)要求：1 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行潮流計(jì)算，計(jì)算支路功率分布；2 計(jì)算在 L14 支路中應(yīng)加入的附加電勢(shì)，實(shí)現(xiàn)支路功率經(jīng)濟(jì)分布；3 設(shè)計(jì)串聯(lián)補(bǔ)償器硬件電路；4 采用適當(dāng)?shù)乃惴ā⒕帉?xiě)程序，實(shí)現(xiàn)支路功率的經(jīng)濟(jì)分布。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)平時(shí)考核： 設(shè)計(jì)質(zhì)量： 論文格式：

3、 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日本科生課程設(shè)計(jì)（論文）III摘 要本課程設(shè)計(jì)主要研究某一電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)此網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行潮流計(jì)算。電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析中的一種最基本的計(jì)算，是對(duì)復(fù)雜電力系統(tǒng)正常和故障條件下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算。本文研究此電力網(wǎng)的支路功率分布，并完成對(duì)一支路加入附加電勢(shì)，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)支路功率經(jīng)濟(jì)分布的效果。在電力網(wǎng)中會(huì)出現(xiàn)功率損失，為是電能質(zhì)量可靠，保證電能的質(zhì)量要求，則需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功率補(bǔ)償，本此設(shè)計(jì)對(duì)串聯(lián)補(bǔ)償器進(jìn)行設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)其硬件電路圖，以滿(mǎn)足電力用戶(hù)需要的電能質(zhì)量。并通過(guò)牛頓拉夫遜潮流計(jì)算使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)支路功率的經(jīng)濟(jì)分布，并用MATLAB 編寫(xiě)程序。關(guān)鍵詞：潮流計(jì)算；經(jīng)

4、濟(jì)分布；補(bǔ)償器； 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）IV目 錄第 1 章 緒論 .11.1 潮流計(jì)算概況 .11.2 本文研究?jī)?nèi)容 .1第 2 章 潮流計(jì)算 .22.1 潮流計(jì)算 .22.1.1 潮流計(jì)算及其作用.22.1.2 系統(tǒng)的潮流計(jì)算.32.2 支路功率分布計(jì)算 .4第 3 章 功率經(jīng)濟(jì)分布 .73.1 功率經(jīng)濟(jì)分布 .73.2 系統(tǒng)的附加電勢(shì)計(jì)算 .7第 4 章 串聯(lián)補(bǔ)償器設(shè)計(jì) .94.1 串聯(lián)補(bǔ)償作用 .94.2 電壓和電流的采集 .10第 5 章 牛頓拉夫遜潮流計(jì)算 .125.1 潮流計(jì)算的基本原理 .125.2 牛頓拉夫遜潮流計(jì)算 .125.2.1 功率方程.125.2.2 雅可比矩陣各元

5、素的表達(dá)式.125.3 編寫(xiě)程序 .13第 6 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) .17參考文獻(xiàn) .18本科生課程設(shè)計(jì)（論文）1第 1 章 緒論1.1 潮流計(jì)算概況電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況的一種計(jì)算，它根據(jù)給定的運(yùn)行條件及系統(tǒng)接線(xiàn)情況確定整個(gè)電力系統(tǒng)各部分的運(yùn)行狀態(tài)：各母線(xiàn)的電壓，各元件中流過(guò)的功率，系統(tǒng)的功率損耗等等。在電力系統(tǒng)規(guī)劃的設(shè)計(jì)和現(xiàn)有電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的研究中，都需要利用潮流計(jì)算來(lái)定量地分析比較供電方案或運(yùn)行方式的合理性.可靠性和經(jīng)濟(jì)性。此外，電力系統(tǒng)潮流計(jì)算也是計(jì)算系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和靜態(tài)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。所以潮流計(jì)算是研究電力系統(tǒng)的一種很重要和很基礎(chǔ)的計(jì)算。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算也分為離線(xiàn)計(jì)算和

6、在線(xiàn)計(jì)算兩種，前者主要用于系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和安排系統(tǒng)的運(yùn)行方式，后者則用于正在運(yùn)行系統(tǒng)的經(jīng)常監(jiān)視及實(shí)時(shí)控制。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算問(wèn)題在數(shù)學(xué)上是一組多元非線(xiàn)性方程式求解問(wèn)題，其解法都離不開(kāi)迭代。因此，對(duì)潮流計(jì)算方法，首先要求它能可靠地收斂，并給出正確答案。由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及參數(shù)的一些特點(diǎn)，并且隨著電力系統(tǒng)不斷擴(kuò)大，潮流問(wèn)題的方程式階數(shù)越來(lái)越高，對(duì)這樣的方程式并不是任何數(shù)學(xué)方法都能保證給出正確答案的。這種情況成為促使電力系統(tǒng)計(jì)算人員不斷尋求新的更可靠方法的重要因素。1.2 本文研究?jī)?nèi)容本文通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算，究此電力網(wǎng)的支路功率分布，并完成對(duì)一支路加入附加電勢(shì)，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)支路功率經(jīng)濟(jì)分布的效果。

7、在電力網(wǎng)中會(huì)出現(xiàn)功率損失，則需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功率補(bǔ)償，本此設(shè)計(jì)對(duì)串聯(lián)補(bǔ)償器進(jìn)行設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)其硬件電路圖，并通過(guò)牛頓拉夫遜潮流計(jì)算使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)支路功率的經(jīng)濟(jì)分布，并用 MATLAB 編寫(xiě)程序。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）2本科生課程設(shè)計(jì)（論文）3第 2 章 潮流計(jì)算2.1 潮流計(jì)算2.1.1 潮流計(jì)算及其作用潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析中的一種最基本的計(jì)算，它的任務(wù)是對(duì)給定的運(yùn)行條件確定系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如各母線(xiàn)上的電壓（幅值及相角） 、網(wǎng)絡(luò)中的功率分布及功率損耗等。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的結(jié)果是電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算和故障分析的基礎(chǔ)。潮流計(jì)算根據(jù)給定的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和發(fā)電機(jī)、負(fù)荷等元件的運(yùn)行條件，確定電力系統(tǒng)各部分穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀

8、態(tài)參數(shù)的計(jì)算。通常給定的運(yùn)行條件有系統(tǒng)中各電源和負(fù)荷點(diǎn)的功率、樞紐點(diǎn)電壓、平衡點(diǎn)的電壓和相位角。待求的運(yùn)行狀態(tài)參量包括電網(wǎng)各母線(xiàn)節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和相角，以及各支路的功率分布、網(wǎng)絡(luò)的功率損耗等。潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)非常重要的分析計(jì)算，用以研究系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行中提出的各種問(wèn)題。對(duì)規(guī)劃中的電力系統(tǒng)，通過(guò)潮流計(jì)算可以檢驗(yàn)所提出的電力系統(tǒng)規(guī)劃方案能否滿(mǎn)足各種運(yùn)行方式的要求；對(duì)運(yùn)行的電力系統(tǒng)，通過(guò)潮流計(jì)算可以預(yù)知各種負(fù)荷變化和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變會(huì)不會(huì)危及系統(tǒng)的安全，系統(tǒng)中所有母線(xiàn)的電壓是否在允許的范圍以?xún)?nèi)，系統(tǒng)中各種元件（線(xiàn)路、變壓器等）是否會(huì)出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷，以及可能出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷時(shí)應(yīng)事先采取哪些預(yù)防措施等。系統(tǒng)電路圖如圖

9、 2.1 所示G 2 L24 4 S4 L12 L14 1 S1 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）4圖 2.1 系統(tǒng)電網(wǎng)2.1.2 系統(tǒng)的潮流計(jì)算潮流計(jì)算所涉及的公式：充電功率為： =1/2* （2-BQCB2NV1）線(xiàn)路的功率損耗為： =/* （2-LS2S2NUZ2）線(xiàn)路中電壓降降落的縱、橫分量分別為：=()/（2-3）LVLLPRQXAV =()/ （2-LVLLPXQRAV4）B 點(diǎn)電壓為： = （2-BV22()ALLVVV5）根據(jù)系統(tǒng)圖知： =0.1+j0.2812LZ=0.1+j0.3514LZ=0.2+j0.424LZ=0.3+j0.11S=0.35+j0.14S=1.052V系統(tǒng)的等效

10、電路圖如圖 2.2 所示：圖 2.2 系統(tǒng)的等效電路圖線(xiàn)路的充電功率為：= 0.5*0.03*1.05*1.05= 0.016512BQ本科生課程設(shè)計(jì)（論文）5= 0.5*0.04*1.05*1.05= 0.022114BQ= 0.5*0.035*1.05*1.05= 0.019324BQb 節(jié)點(diǎn)運(yùn)算負(fù)荷為：=+=0.3+j0.1-j0.0165-j0.0221=0.3+j0.0614bS1S12BQ14BQc 節(jié)點(diǎn)運(yùn)算負(fù)荷為：=+=0.35+j0.1-j0.0221-j0.0193=0.35+j0.0586cS4S14BQ24BQ線(xiàn)路損耗為：14L=0.0114+j0.0414LS2220.

11、350.0586(0.10.35)1.05j3 點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷為：=+=0.3614+j0.09843ScS14LS2 點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷為：=+=0.3614+j0.05982S3S14BQ12BQ線(xiàn)路損耗為：12L=0.0122+j0.034112LS2220.36140.0598(0.10.28)1.05j1 點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷為：=+=0.3736+j0.09391S2S12LSA 點(diǎn)運(yùn)算負(fù)荷為：=+=0.3736+j0.0581AS1S12BQ24BQ線(xiàn)路中電壓降落的縱、橫分量分別為：12L=0.0511LV0.3736*0.1 0.0581*0.281.05=0.0941LV0.3736*0.2

12、80.0581*0.11.05b 點(diǎn)電壓為：=1.0033bV22(1.050.0511)0.0941線(xiàn)路中電壓降落的縱、橫分量分別為：14L=0.0420LV0.3614*0.1 0.0598*0.351.0033=0.1201LV0.3614*0.350.0598*0.11.0033c 點(diǎn)電壓為：=0.9688cV22(1.00330.0420)0.1201本科生課程設(shè)計(jì)（論文）62.2 支路功率分布計(jì)算根據(jù)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)：=0.1+j0.2812LZ=0.1+j0.3514LZ=0.2+j0.424LZ=0.3+j0.11S=0.35+j0.14S=1.052V系統(tǒng)的等效電路圖如圖 2.

13、3 所示圖 2.3 系統(tǒng)的等效電路圖線(xiàn)路的充電功率為：= 0.5*0.03*1.05*1.05= 0.016512BQ= 0.5*0.04*1.05*1.05= 0.022114BQ= 0.5*0.035*1.05*1.05= 0.019324BQb 節(jié)點(diǎn)運(yùn)算負(fù)荷為：=+=0.3+j0.1-j0.0165-j0.0221=0.3+j0.0614bS1S12BQ14BQc 節(jié)點(diǎn)運(yùn)算負(fù)荷為：=+=0.35+j0.1-j0.0221-j0.0193=0.35+j0.0586cS4S14BQ24BQ網(wǎng)絡(luò)中的功率分布為：=12LS142424121424()bLLcLLLLS ZZS ZZZZ(0.30

14、.0614)*(0.10.350.20.4)(0.350.0586)*(0.20.4)0.10.280.10.350.20.4jjjjjjjj=0.3630+j0.0531=24LS121412121424()cLLbLLLLS ZZS ZZZZ本科生課程設(shè)計(jì)（論文）7(0.350.0586)*(0.10.280.20.35)(0.30.0614)*(0.10.28)0.10.280.10.350.20.4jjjjjjjj=0.2870+j0.0669驗(yàn)算：+=0.65+j0.1212LS24LS +=065+j0.12bScS可見(jiàn)，計(jì)算結(jié)果誤差非常小，無(wú)需重算取=0.2870+j0.0669

15、24LS=-=0.35+j0.0586-(0.2870+j0.0669)=0.036-j0.008314LScS24LS其功率分布圖如圖 2.4 所示 圖 2.4 功率分布圖本科生課程設(shè)計(jì)（論文）8本科生課程設(shè)計(jì)（論文）9第 3 章 功率經(jīng)濟(jì)分布3.1 功率經(jīng)濟(jì)分布在環(huán)網(wǎng)中引入環(huán)路電勢(shì)使產(chǎn)生循環(huán)功率，是對(duì)環(huán)網(wǎng)進(jìn)行潮流控制和改善功率分布的有效手段。功率在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中是與阻抗成反比分布的，這種分布稱(chēng)為功率的自然分布。經(jīng)濟(jì)分布：功率在環(huán)式網(wǎng)中是按與電阻成反比分布時(shí)，其有功功率損耗最小。只有每段電力線(xiàn)路阻抗的 R/X 比值都相等的均一網(wǎng)絡(luò)中，功率的自然分布才與經(jīng)濟(jì)分布相符。在一般情況下，這兩者是有差別的

16、。各段線(xiàn)路的不均一程度越大，功率損耗的差別就越大。如果在環(huán)網(wǎng)中引入附加電勢(shì)，假定其產(chǎn)生與同方向的循環(huán)功率，且滿(mǎn)E1S足條件 += （3-1ScirS1ecS1）就可以使功率分布符合經(jīng)濟(jì)分布的要求。由此可得所要求的循環(huán)功率為 =（）+j()=+j （3-cirS1ecS1S1ecP1P1ecQ1QcirPcirQ2）為產(chǎn)生此循環(huán)功率所需的附加電勢(shì)則為 =*/=+j=+j （3-EZcirSNVcircirNP RQ XVcircirNP XQ RVXEYE3）式中，為環(huán)網(wǎng)的總阻抗，為網(wǎng)絡(luò)的額定電壓。ZNV3.2 系統(tǒng)的附加電勢(shì)計(jì)算系統(tǒng)電網(wǎng)如圖3.1 所示G 2 L24 4 S4 L12 L14

17、1 S1 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）10圖 3.1 系統(tǒng)電網(wǎng)功率分布為：=0.3630+j0.053112LS142424121424()bLLcLLLLS ZZS ZZZZ=0.2870+j0.066924LS121412121424()cLLbLLLLS ZZS ZZZZ因?yàn)椋?0.3+j0.0614bS所以：=0.3bP = j0.0614bQ功率損耗為：= =0.31251ecP232123()bcP RRPRRRR0.3*(0.1 0.2)0.35*0.10.1 0.1 0.2= =j0.06071ecQ232123()bcQ RRQ RRRR0.0614*(0.1 0.2)0.0586

18、*0.10.1 0.1 0.2循環(huán)功率為：=（）+j()cirS1ecS1S1ecP1P1ecQ1Q=(0.3125-0.2870)+j(0.0607-0.0669)=0.0255-j0.0012cirS附加電勢(shì)為：=*/=EZcirSNV2(0.41.03)*(0.02550.0012)1.05jj=0.0104+j0.0234E本科生課程設(shè)計(jì)（論文）11第 4 章 串聯(lián)補(bǔ)償器設(shè)計(jì)4.1 串聯(lián)補(bǔ)償作用在電力系統(tǒng)中，無(wú)功功率既有其有益的一面，也有其有害的一面。有益的是，電力網(wǎng)在運(yùn)行時(shí)，電源供給的無(wú)功功率是電能轉(zhuǎn)換為其它形式能量的前提。它為電能的輸送、轉(zhuǎn)換創(chuàng)造了條件。而有害的是，在電力系統(tǒng)輸送電

19、能的過(guò)程中，無(wú)功功率不足，將使系統(tǒng)中輸送的總電流增加、使變壓器的出力減少、供電線(xiàn)路及系統(tǒng)設(shè)備有功功率損耗增大、線(xiàn)路末端電壓下降；同時(shí)，對(duì)于電力用戶(hù)來(lái)說(shuō)，過(guò)多的從電力網(wǎng)中吸取無(wú)功，不僅使電網(wǎng)電能質(zhì)量下降，也影響自身的用電和生產(chǎn)。因此，為了減少無(wú)功的損失和避免其在電網(wǎng)中的不當(dāng)流動(dòng)，必須進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。串聯(lián)補(bǔ)償可改變傳輸線(xiàn)路的等效阻容或在線(xiàn)路中串入補(bǔ)償電壓，因此，通過(guò)串聯(lián)補(bǔ)償可方便地調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有功和無(wú)功潮流，從而有效控制電力系統(tǒng)的電壓水平和功率平衡。在配電網(wǎng)中，大部分的電壓降是由線(xiàn)路電感引起的，串聯(lián)補(bǔ)償可使負(fù)載波動(dòng)引起的電壓下降減少。由于串聯(lián)電容其實(shí)是一個(gè)無(wú)源的電路元件，其響應(yīng)自發(fā)而迅速，因此，串聯(lián)補(bǔ)

20、償有助于電壓調(diào)節(jié)，可較完美地解決電壓閃變問(wèn)題。4.2 串聯(lián)補(bǔ)償電路的硬件結(jié)構(gòu)該裝置核心硬件采用 AT89C51 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，AT89C51 單片機(jī)是現(xiàn)在人們用的最多的單片機(jī)種類(lèi)之一，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、功能較全且便于擴(kuò)展，雖然處理速度上趕不上現(xiàn)在大多數(shù)的微處理器，如 DSP、嵌入式微處理器 ARM9 等，但是在此設(shè)計(jì)中完全可以滿(mǎn)足和實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)補(bǔ)償裝置的要求。實(shí)時(shí)參數(shù)分別采集電網(wǎng)側(cè)電壓、電流，經(jīng)過(guò)電壓形成電路分別對(duì)電壓電流進(jìn)行變換。同時(shí)由 CPU 中的定時(shí)器定時(shí)控制對(duì)經(jīng)過(guò)低通濾波出來(lái)的信號(hào)進(jìn)行采樣并保持，再通過(guò)多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，分別經(jīng)高速 A/D 轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并最后將各種數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在數(shù)

21、碼管上，同時(shí)根據(jù)存儲(chǔ)器在 RAM 中的功率因素表判定該投切哪幾組電容器，并最終通過(guò) CPU 驅(qū)動(dòng) SSR 固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)電容器的自動(dòng)投切。裝置硬件框圖如圖 4.1 所示本科生課程設(shè)計(jì)（論文）12圖4.1 裝置硬件框圖4.2 電壓和電流的采集電網(wǎng)側(cè)的電壓和電流分別經(jīng)電壓互感器和電流互感器再到電壓形成電路產(chǎn)生微機(jī)可以利用的信號(hào)。其中交流電壓信號(hào)采用電壓變換器即可滿(mǎn)足要求，而交流電流信號(hào)可以采用電抗變換器和電流變換器，在此選用電流變換器對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行變換。此外，為保證后面的電路不受干擾，兩個(gè)經(jīng)變換器出來(lái)的信號(hào)還需經(jīng)低通濾波環(huán)節(jié)進(jìn)行濾波才允許輸入到采樣保持電路，供 CPU 發(fā)出信號(hào)進(jìn)行采樣。低通濾波環(huán)

22、節(jié)可由電阻及電容組合構(gòu)成一模擬低通濾波器。而采樣保持環(huán)節(jié)則選擇較常用的 LF-398 采樣芯片。其邏輯輸入端 S/H 由 CPU 中的定時(shí)器按一定時(shí)序控制，從而控制何時(shí)采樣、何時(shí)保持。當(dāng)邏輯輸入端即 S/H=1，即電平為高時(shí)，為采樣功能；當(dāng)邏輯輸入端即 S/H=0，即電平為低時(shí)，為保持功能。低通濾波及采樣保持電路如圖 4.2 所示本科生課程設(shè)計(jì)（論文）13圖 4.2 低通濾波及采樣保持電路經(jīng)采樣保持電路出來(lái)的信號(hào)需通過(guò)多路選擇開(kāi)關(guān)（MPX）來(lái)選擇哪一個(gè)信號(hào)需要 A/D 轉(zhuǎn)換。當(dāng)電壓信號(hào)需 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，MPX 選擇到電壓信號(hào)檔進(jìn)而通過(guò)A/D 芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，當(dāng)電流信號(hào)需 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，M

23、PX 選擇到電流信號(hào)檔進(jìn)而通過(guò) A/D 芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。在此設(shè)計(jì)中，MPX 選擇 CD4051，而 A/D 轉(zhuǎn)換芯片則選擇 MAX521。二者與單片機(jī)連接的電路原理圖如圖 4.3 所示。圖 4.3 MPX 和 A/D 轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)連接的電路原理圖本科生課程設(shè)計(jì)（論文）14第 5 章 牛頓拉夫遜潮流計(jì)算5.1 潮流計(jì)算的基本原理電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)運(yùn)行和規(guī)劃中最基本和最經(jīng)常的計(jì)算，其任務(wù)是在已知某些運(yùn)行參數(shù)的情況下，計(jì)算出系統(tǒng)中全部的運(yùn)行參數(shù)，一般來(lái)說(shuō)，各個(gè)母線(xiàn)所提供負(fù)荷的功率是已知的，各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓是未知的（平衡節(jié)點(diǎn)除外） ，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，然后由節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣和網(wǎng)絡(luò)

24、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)寫(xiě)功率方程，由于功率方程里功率是已知的，電壓的幅值和相角是未知的，這樣潮流計(jì)算的問(wèn)題就轉(zhuǎn)化為求解非線(xiàn)性方程組的問(wèn)題了。為了便于用迭代法解方程組，需要將上述功率方程改寫(xiě)為成功率平衡方程，并對(duì)功率平衡方程求偏導(dǎo)，得出對(duì)應(yīng)的雅可比矩陣，給未知節(jié)點(diǎn)賦電壓初值，一般為額定電壓，將初值帶入功率平衡方程，得到功率不平衡量，這樣由功率不平衡量、雅可比矩陣、節(jié)點(diǎn)電壓不平衡量（未知的）構(gòu)成了誤差方程，解誤差方程，得到節(jié)點(diǎn)電壓不平衡量，節(jié)點(diǎn)電壓不平衡量構(gòu)成新的節(jié)點(diǎn)電壓初值，將新的初值帶入原來(lái)的功率平衡方程，并重新形成雅可比矩陣，然后計(jì)算新的電壓不平衡量，這樣不斷迭代，不斷修正，一般迭代三到五次就能收斂。5.

25、2 牛頓拉夫遜潮流計(jì)算5.2.1 功率方程=0 (5-1)1P11111111()()gljjjjjjjjj ij iPPeG eB ffG fB e=0 (5-2)1Q1111111()()glijjjjjjjjj ij iQQfG eB feG fB e=0 (5-3)222222222()()gljjjjjjjjj ij iPPPeG eBffGfB e=0 (5-4)222222222()()gljjjjjjjjj ij iQQQfG eBfeGfB e =0 (5-5)333333333()()gljjjjjjjjj ij iPPPeG eB ffGfB e =0 (5-6)3333

26、33333()()gljjjjjjjjj ij iQQQfG eB feGfB e5.2.2 雅可比矩陣各元素的表達(dá)式當(dāng) ji 時(shí)：本科生課程設(shè)計(jì)（論文）15 (5-7)iijijjijijPHB eG ff (5-8)iijijjijijPNG eB fe (5-9)iijijiijjjQMB fG ef (5-10)iijijiijjjQLG fB ee 當(dāng) j=i 時(shí)：- (5-11)iijijjijijPHB eG ffib- (5-12)iijijjijijPNG eB fe ia- (5-13)iijijiijjjQMB fG efia+ (5-14)iijijiijjjQLG f

27、B ee ib其中， = (5-15)ia1()nijjijiiG eB f = (5-16)ib1()nijiijjiG fB e5.3 編寫(xiě)程序e=1.05 1.05 1.05f=0 0 0=0.3;2p=0.0614;2q=0.35;3p=0.0586;3qG=0,0,0;B=-0.0165,-0.0221,-0.0193;K=0;Maxp=0;Maxq=0I=0,0,0;本科生課程設(shè)計(jì)（論文）16for v=1:15for n=1:3;(1,1)(1,1)(1, )* ( )(1, )*( )IIGne nBnf n;(1,2)(1,2)(1, )*( )(1, )* ( )IIGnf

28、 nBne nendfor n=1:3;(2,1)(2,1)(2, )* ( )(2, )*( )IIGne nBnf n;(2,2)(2,2)(2, )*( )(2, )* ( )IIGnf nBne nendfor n=1:3;(3,1)(3,1)(3, )* ( )(3, )*( )IIGne nBnf n;(3,2)(3,2)(3, )*( )(3, )* ( )IIGnf nBne nendH=;N=;M=;L=;J=;20.3(2)* (2,1)(2)* (2,2)PeIfI;20.0614(2)* (2,1)(2)* (2,2)QfIeI;30.35(3)* (3,1)(3)*

29、(3,2)PeIfI;30.0531(3)* (3,1)(3)* (3,2)QfIeIfor m=2:3for n=2:3if(m=n) ;H(m,m)=B(m,m)* ( )( ,)*( )( ,2)e mG m mf mI m ;N(m,m)=-G(m,m)* ( )( ,)*( )( ,1)e mB m mf mI m ;M(m,m)=G(m,m)* ( )( ,)*( )( ,1)e mB m mf mI m ;L(m,m)=B(m,m)* ( )( ,)*( )( ,2)e mG m mf mI melse ;( , )( , )* ( )( , )*( )H m nB m ne m

30、G m nf m ;( , )( , )* ( )( , )*( )N m nG m ne mB m nf m ;( , )( , )M m nN m n ;( , )( , )L m nH m n本科生課程設(shè)計(jì)（論文）17endendendJ=H(2,2),N(2,2),H(2,3),N(2,3),;M(2,2),L(2,2),M(2,3),L(2,3);H(3,2),N(3,2),H(3,3)N(3,3);M(3,2),L(3,2),M(3,3),L(3,3);A=;C=P2;Q2;P3;Q3A=-inv(J)*Cmaxp=C(1);maxq=C(2);for d=1:2:8if(C(d)maxp) maxp=C(d);endendfor t=2:2:8if(C(t)maxq) maxq=C(t);endendif(maxp0.00001&maxq0.00001)e(2)=e(2)+A(2)e(3)=e(3)+A(3)f(2)=f(2)+A(1)f(3)=f(3)+A(3)endendS1=(1.05+j*0)*(G(1,1)+j*B(1,1)*(1.05+j*0)+ (G(1,2)