基于MATLAB潮流计算与仿真开题报告

本科文档范文（设计）开题报告

系别 电气工程系 专业 电气工程及其自动化 班级

题目 基于MatlAB的潮流计算建模与仿真

选题的意义和目的

潮流计算是电力系统最简单却非常重要的分析计算，可以用来研究系统规划和运行中提出的各种问题。对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求；对运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。

可是传统的潮流计算程序缺乏图形用户界面，结果显示不直观，难于与其他分析功能集成，网络原始数据输入工作量大且易于出错。随着计算机技术的飞速发展，结合电力系统的特点及图形化潮流计算软件的开发设计思想和总体结构，而应用MATLAB软件可以很好的改善这方面的问题。该系统的主要特点是操作简单，图形界面直观，运行稳定.计算准确。计算中，算法做了一些改进，提高了计算速度，各个类型的有效封装又使程序具有很好的模块性.可维护性和可重用性。

课题研究现状（含文献综述）

电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行的一向基本运算，可以确定系统的电压分布和功率分布，以及网络中的功率分布和损耗。对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求；对运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。潮流计算既是对电力系统规划设计和运行方式的合理性、可靠性和经济性进行定量分析的依据，又是电力系统静态和暂态稳定计算的基础。利用电子计算机进行潮流计算从20世纪50年代中期就已经开始,经历了以节点导纳为基础的高斯-赛德尔迭代法，求解非线性方程式的典型方法——牛顿拉夫逊法，以及其改进方法快速解耦PQ分解法。近20多年来，潮流算法的研究仍然非常活跃，但是大多数研究都是围绕改进牛顿法和PQ分解法进行的。此外，随着人工智能理论的发展，遗传算法、人工神经网络、模糊算法也逐渐被引入潮流计算。但是，到目前为止这些模型和算法还不能取代牛顿法和PQ分解法的地位。对潮流计算的要求可以归纳为下面几点：（1）算法的可靠性或收敛性（2）计算速度和内存占用量（3）计算的方便性和灵活性。随着时代电力系统大系统、强非线性与多元件的特点日益突出，其计算量与计算复杂程度急剧增加，旧的计算机软件在处理潮流计算时，其速度已经无法满足大电网模拟和实时控制的仿真要求。MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和分析数据、开发与实现算法、创建用户界面模型、连接其他编程语言的程序和应用程序。借助其语言、工具和内置数学函数，可以探求多种方法，比电子表格或传统编程语言（如 C/C++ 或 Java）更快地求取结果。MATLAB 应用广泛，其中包括信号处理和通信、图像和视频处理、控制系统、测试和测量、计算金融学及计算生物学等众多应用领域。在各行业和学术机构中，有一百多万工程师和科学家使用 MATLAB 这一技术计算语言。MATLAB是集数值计算、符号运算及图形处理等强大功能一体的科学计算语言。MATLAB计算机软件功能强大，在编写程序时MATLAB语言允许用户以数学形式的语言编写程序，比BASIC语言和FORTRAN语言等更为接近书写的数学表达格式，而且其程序易调试。在计算要求相同的情况下，使用MATLAB编程，工作量将大幅度减少。利用MATLAB语言来进行电力系统潮流计算的方法，编程简便、运算效率高并符合人们的思维习惯，计算结果能满足工程计算需要，同时验证了方法的有效性，为解决大电网的潮流计算问题开辟了新思路。

课题内容及研究思路

对目前常用潮流计算方法进行分析如牛顿-拉夫逊法，先建立潮流计算的数学模型，主要包括导纳矩阵的原理及计算方法、潮流计算的基本方程、潮流系统的节点分类、潮流计算的约束条件这几方面。其次对牛顿-拉夫逊法的基本原理、求解过程、程序框图进行概述。最后通过MATLAB软件进行矩阵的生成、运算以及牛顿—拉夫逊法潮流计算程序。用牛顿-拉夫逊法把准备好的原始数据，建立仿真模型，分析仿真结果，完成设计说明书。

课题重点、难点

现代电力系统大系统、强非线性与多元件的特点日益突出,其计算量与计算复杂度急剧增加，而牛顿-拉夫逊法是求解非线性代数方程有效的迭代计算。牛顿-拉夫逊法需要进行大量的数值计算。自导纳和互导纳的确定方法、节点导纳矩阵的性质、非标准变比变压器等值电路以及电力系统节点分类等都比较容易弄混。MATLAB设计中，原始数据的填写格式是很关键的一个环节，它与程序使用的方便性和灵活性有着直接的关系。输入的数据量比较多，要细心，否则会大大增加工作量。

范文提纲

电力系统潮流计算概述

1.1电力系统简介

1.2潮流计算简介

1.3潮流计算的意义及其发展

2、潮流计算的数学模型

2.1导纳矩阵的原理及计算方法

2.1.1自导纳和互导纳的确定方法

2.1.2节点导纳矩阵的性质及意义

2.1.3非标准变比变压器等值电路

2.2潮流计算的基本方程

2.3电力系统节点分类

2.4潮流计算的约束条件

3、牛顿－拉夫逊法概述

3.1牛顿-拉夫逊法基本原理

3.2牛顿-拉夫逊法求解过程

3.3牛顿-拉夫逊法程序框图

4、MatlAB建模仿真

4.1Matlab简介

4.2矩阵的生成

4.3矩阵的运算

4.4牛顿—拉夫逊法潮流计算程序

4.5 结果分析

总结

进度安排（包括时间划分和各阶段的主要内容）

序号            设计各阶段名称                     日期（教学周）

⒈  下达任务书，检索收集课题最新资料，调研分析     2014年11月7日—11月13日

⒉  提供开题报告                                   2014年11月14日—11月22日

⒊  修改开题报告相关外文翻译资料                   2014年11月22日—12月28日

⒋  根据开题报告，进行中期检查和撰写范文初稿       2015年1月1日—3月15日

⒌  根据指导老师的意见修改范文，完成范文并上交     2015年3月15日—4月18日

⒍  指导老师评定成绩，老师评阅范文                 2015年4月18日—4月30日

⒎  文档答辩                                       2015年 4月30日—5月16日

参考文献

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