用Matlab計(jì)算潮流計(jì)算電力系統(tǒng)分析

1、電力系統(tǒng)潮流上機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告院 系：電氣工程學(xué)院班 級(jí)：電088班學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名：劉東昇指導(dǎo)教師：張新松設(shè)計(jì)周數(shù)：兩周日期：2010年12月25日一、課程設(shè)計(jì)的目的與要求目的：培養(yǎng)學(xué)生的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算機(jī)編程能力，掌握計(jì)算機(jī)潮流計(jì)算的相關(guān)知 識(shí)要求：基本要求：1編寫潮流計(jì)算程丿子；2. 在計(jì)算機(jī)上調(diào)試通過；3. 運(yùn)行程序并計(jì)算出正確結(jié)果；4. 寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告二、設(shè)計(jì)步驟：1. 根據(jù)給定的參數(shù)或工程具體要求（如圖），收集和查閱資料；學(xué)習(xí)相關(guān)軟件（軟 件自選：本設(shè)計(jì)選擇Matlab進(jìn)行設(shè)計(jì)）。2. 在給定的電力網(wǎng)絡(luò)上畫出等值電路圖。3. 運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行潮流計(jì)算。4. 編寫設(shè)計(jì)說明書。三、設(shè)計(jì)原

2、理1. 牛頓-拉夫遜原理牛頓迭代法是取xO之后，在這個(gè)基礎(chǔ)上，找到比xO更接近的方程的跟，一步 一步迭代，從而找到更接近方程根的近似跟。牛頓迭代法是求方程根的重要方法之一, 其最大優(yōu)點(diǎn)是在方程f（x）二0的單根附近具有平方收斂，而且該法還可以用來求方 程的重根、復(fù)根。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算，一般來說，各個(gè)母線所供負(fù)荷的功率是己知的, 各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓是未知的（平衡節(jié)點(diǎn)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)納矩陣列寫功率方程，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)算的問題就轉(zhuǎn)化為求解非線性方程組的問題了。為了便于用迭代法 解方程組，需要將上述功率方程改寫成功率平衡

3、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)電壓加上節(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。牛頓一拉夫遜迭代法的一般步驟：（1）形成各節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y。（2）設(shè)個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓的初始值U和相角初始值e還有迭代次數(shù)初值為0。（3）計(jì)算各個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率不平衡量。（4）根據(jù)

4、收斂條件判斷是否滿足，若不滿足則向下進(jìn)行。（5）計(jì)算雅可比矩陣中的各元素。（6）修正方程式個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓（7）利用新值自第（3）步開始進(jìn)入下一次迭代，直至達(dá)到精度退出循環(huán)。（8）計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)輸出功率和各線路功率2. 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化1）靜態(tài)地按最少出線支路數(shù)編號(hào)這種方法由稱為靜態(tài)優(yōu)化法。在編號(hào)以前。首先統(tǒng)計(jì)電力網(wǎng)絡(luò)個(gè)節(jié)點(diǎn)的出線 支路數(shù)，然后，按出線支路數(shù)有少到多的節(jié)點(diǎn)順序編號(hào)。當(dāng)由n個(gè)節(jié)點(diǎn)的出線支路相 同時(shí)，則可以按任意次序?qū)@n個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)。這種編號(hào)方法的根據(jù)是導(dǎo)納矩陣中,出線支路數(shù)最少的節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的行中非零元素也2）動(dòng)態(tài)地按增加出線支路數(shù)最少編號(hào)在上述的方法中，各節(jié)點(diǎn)的出線支路數(shù) 是按原始網(wǎng)絡(luò)

5、統(tǒng)計(jì)出來的，在編號(hào)過程中認(rèn)為固定不變的，事實(shí)上，在節(jié)點(diǎn)消去過程 中，每消去一個(gè)節(jié)點(diǎn)以后，與該節(jié)點(diǎn)相連的各節(jié)點(diǎn)的出線支路數(shù)將發(fā)生變化（增加，減 少或保持不變）。因此，如果每消去一個(gè)節(jié)點(diǎn)后，立即修正尚未編號(hào)節(jié)點(diǎn)的出線支路數(shù), 然后選其中支路數(shù)最少的一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，就可以預(yù)期得到更好的效果，動(dòng)態(tài)按最 少出線支路數(shù)編號(hào)方法的特點(diǎn)就是按出線最少原則編號(hào)時(shí)考慮了消去過程中各節(jié)點(diǎn)出 線支路數(shù)目的變動(dòng)情況。3. MATLAB編程應(yīng)用Mat lab是Matrix Laboratory n的縮寫，主要包括：一般數(shù)值分析，矩陣運(yùn) 算、數(shù)字信號(hào)處理、建模、系統(tǒng)控制、優(yōu)化和圖形顯示等應(yīng)用程序。由于使用 Matlab編

6、程運(yùn)算與人進(jìn)行科學(xué)計(jì)算的思路和表達(dá)方式完全一致，所以不像學(xué)習(xí)高級(jí)語 言那樣難于掌握，而且編程效率和計(jì)算效率極高，還可在計(jì)算機(jī)上直接輸出結(jié)果和精 美的圖形拷貝，所以它的確為一高效的科研助手。四、設(shè)計(jì)內(nèi)容1.設(shè)計(jì)流程圖對(duì)PQ節(jié)點(diǎn)計(jì)算（對(duì)PV節(jié)點(diǎn)計(jì)算r 丕；丄苗朋伯處夂齊衣U宀）M le5for i=l:4for j=l:4H(i, j)=O;N(i, j)=O;M(i, j)二0;L(i, j)=0;oP(i)=0;oQ(i)=0;endendfor i=l:4for j=l:5oP(i) =oP(i)-U(i)*U (j) * (G(i, j)*cos(e(i)-e(j)+B(i, j)*sin

7、(e(i)-e (j); oQ(i) =oQ(i) -U(i) *U (j) * (G(i, j)*sin(e(i)-e(j)-B(i, j)*cos (e(i)-e (j); endoP(i)=oP(i)+P(i) ; oQ(i)=oQ(i)+Q(i);endfx=oP, oQy ;%求雅克比矩陣%當(dāng)廠二j時(shí)候求H, N, M, L如下:for i=l:4for j二1:4if 1 二 JH(i, j)=-U(i)*U(j)*(G(i, j)*sin(e (i)-e (j)-B(i, j)*cos(e(i)-e(j);N(i, j)=-U(i)*U(j)*(G(i, j)*cos(e(i)-

8、e(j)+B(i, j)*sin(e(i)-e(j);L(i, j)=H(i, j);M(i, j)=-N(i, j);endendendH, N, M,L%當(dāng)匚二j時(shí)H, N, M, L如下:for i=l:4for j=l:5廠 、if 1 =JH(i, i)=H(i, i)+U(i)*U(j)*(G(i, j)*sin(e(i)-e(j)-B(i, j)*cos(e(i)-e(j);N(i,i)=N(i,i)-U(i)*U(j)*(G(i,j)*cos (e(i)-e(j) +B(i, j)*sin(e(i)-e(j);M(i, i)=M(i, i)-U(i)*U(j)*(G(i, j)

9、*cos (e(i)-e(j)+B(i, j)*sin(e (i) -e (j)；L(i, i)=L(i, i)-U(i)*U(j)*(G(i, j)*sin(e(i)-e (j)-B(i, j)*cos(e (i)-e (j)；endendN(i, i)=N(i, i)-2*(U(i) *2*G(i, i);L(i,i)二L(i, i)+2*(U(i)廠2*B(i,i);endJ=H,N;M, L %J為雅克比矩陣ox=-(inv (J)*fx);for i=l:4oe(i)=ox(i) ; oU(i) =ox(i+4)*U(i);endfor i=l:4e(i)=e(i)+oe(i) ;

10、U(i)=U(i)+oU(i);endcount二count+1;endox, U, e, count%求節(jié)點(diǎn)注入的凈功率i 二5;for j二1:5 P(i) =U (i) *U (j)* (G(i, j)*cos (e (i) -e (j) ) +B(i, j)*sin(e(i)-e(j)+P(i); Q(i)=U(i)*U(j)*(G(i, j)*sin(e(i)-e(j)-B(i, j) *cos (e (i)-e (j) +Q (i); endS(5)=P(5)+Q(5)*sqrt (-1);S%求節(jié)點(diǎn)注入電流I 二 Y*U3.運(yùn)行結(jié)果Y值：迭代過程：電壓值：平衡節(jié)點(diǎn)注入功率及電流：五、課程設(shè)計(jì)心得與體會(huì)在電力系統(tǒng)分析課程中，我們學(xué)習(xí)了電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型和確定解算方法。在 本次課程設(shè)計(jì)中我們利用前面的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行制定計(jì)算流程和編制計(jì)算程序，實(shí)踐了 牛頓-拉夫遜法，體會(huì)到其用性。根據(jù)潮流計(jì)算的基本要求，對(duì)潮流計(jì)算可歸納為下面 兒點(diǎn)：(1)計(jì)算方法的可靠性或收斂性；(2)對(duì)計(jì)算速度和內(nèi)存量的要求；(3)計(jì) 算的方便