電力系統(tǒng)潮流及短路電流計(jì)算程序

1、班級：姓名：學(xué)號：1、 作業(yè)要求編寫程序計(jì)算圖1所示算例系統(tǒng)的潮流及三相短路電流。潮流計(jì)算：方法不限，計(jì)算系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓和相角。短路電流：4號母線發(fā)生金屬性三相短路時(shí)（zf=0），分別按照精確算法和近似算法計(jì)算短路電流、系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)電壓以及網(wǎng)絡(luò)中各支路的電流分布，并對兩種情況下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。2、 電路圖及參數(shù)圖1 3機(jī)9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)表1 9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)支路參數(shù)支路R（p.u.）X（p.u.）B/2(TK) （p.u.）1400.05761.02700.06251.03900.05861.0450.010.0850.088460.0170.0920.079570.0320.1610.153690.

2、0390.170.179780.00850.0720.0745890.01190.10080.1045表2 9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)參數(shù)發(fā)電機(jī)編號節(jié)點(diǎn)類型PG（p.u.）VG（p.u.）（p.u.）（p.u.）1平衡1.040.31.1372PV1.631.0250.31.2113PV0.851.0250.31.043表3 9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)負(fù)荷參數(shù)節(jié)點(diǎn)編號節(jié)點(diǎn)類型Pi（p.u.）Qi（p.u.）4PQ005PQ1.250.56PQ0.90.37PQ008PQ10.359PQ003、 計(jì)算步驟(1) 進(jìn)行系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)的潮流計(jì)算，求得(2) 形成不含發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣YN；(3) 將發(fā)電機(jī)表示為電流

3、源()和導(dǎo)納()的并聯(lián)組合；節(jié)點(diǎn)負(fù)荷用恒阻抗的接地支路表示；形成包括所有發(fā)電機(jī)支路和負(fù)荷支路的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y，即在YN中的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)納上分別增加發(fā)電機(jī)導(dǎo)納和負(fù)荷導(dǎo)納（）；(4) 利用，計(jì)算節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣，從而得到阻抗矩陣中的第f列；(5) 利用公式(6-7)或(6-10)計(jì)算短路電流；(6) 利用公式(6-8)或(6-11)計(jì)算系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)電壓；(7) 利用公式(6-9)計(jì)算變壓器支路的電流；對輸電線路利用型等值電路計(jì)算支路電流。4、 計(jì)算結(jié)果節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Yn： Columns 1 through 5 0 -17.3611i 0 0 0 +17.3611i 0 0 0 -16.0

4、000i 0 0 0 0 0 0 -17.0648i 0 0 0 +17.3611i 0 0 3.3074 -39.3089i -1.3652 +11.6041i 0 0 0 -1.3652 +11.6041i 2.5528 -17.3382i 0 0 0 -1.9422 +10.5107i 0 0 0 +16.0000i 0 0 -1.1876 + 5.9751i 0 0 0 0 0 0 0 0 +17.0648i 0 0 Columns 6 through 9 0 0 0 0 0 0 +16.0000i 0 0 0 0 0 0 +17.0648i -1.9422 +10.5107i 0 0

5、 0 0 -1.1876 + 5.9751i 0 0 3.2242 -15.8409i 0 0 -1.2820 + 5.5882i 0 2.8047 -35.4456i -1.6171 +13.6980i 0 0 -1.6171 +13.6980i 2.7722 -23.3032i -1.1551 + 9.7843i -1.2820 + 5.5882i 0 -1.1551 + 9.7843i 2.4371 -32.1539i電壓幅值： 1.0400 1.0250 1.0250 1.0258 0.9956 1.0127 1.0258 1.0159 1.0324電壓相角： 0 0.1620 0.0

6、814 -0.0387 -0.0696 -0.0644 0.0649 0.0127 0.0343節(jié)點(diǎn)有功： 0.7164 1.6300 0.8500 0.0000 -1.2500 -0.9000 -0.0000 -1.0000 -0.0000節(jié)點(diǎn)無功： 0.2705 0.0665 -0.1086 0.0000 -0.5000 -0.3000 -0.0000 -0.3500 -0.0000修正后的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y： Columns 1 through 5 0 -20.6944i 0 0 0 +17.3611i 0 0 0 -19.3333i 0 0 0 0 0 0 -20.3982i 0 0 0

7、+17.3611i 0 0 3.3074 -39.3089i -1.3652 +11.6041i 0 0 0 -1.3652 +11.6041i 3.8716 -17.6627i 0 0 0 -1.9422 +10.5107i 0 0 0 +16.0000i 0 0 -1.1876 + 5.9751i 0 0 0 0 0 0 0 0 +17.0648i 0 0 Columns 6 through 9 0 0 0 0 0 0 +16.0000i 0 0 0 0 0 0 +17.0648i -1.9422 +10.5107i 0 0 0 0 -1.1876 + 5.9751i 0 0 4.1321

8、 -16.0184i 0 0 -1.2820 + 5.5882i 0 2.8047 -35.4456i -1.6171 +13.6980i 0 0 -1.6171 +13.6980i 3.7323 -23.6669i -1.1551 + 9.7843i -1.2820 + 5.5882i 0 -1.1551 + 9.7843i 2.4371 -32.1539i節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣Z的第4列： 0.0463 + 0.1252i 0.0329 + 0.0693i 0.0316 + 0.0707i 0.0552 + 0.1493i 0.0589 + 0.1204i 0.0562 + 0.1226i 0.03

9、97 + 0.0838i 0.0416 + 0.0814i 0.0378 + 0.0845i精確計(jì)算結(jié)果：短路電流：模值： 6.4459相角： -71.9365節(jié)點(diǎn)電壓模值： 0.1831 0.5687 0.5427 0.0000 0.1466 0.1506 0.4537 0.4463 0.4495支路電流： i j Iij1 4 0.5779-3.1264i2 7 1.3702-1.4433i3 9 0.64294-1.4808i4 5 -0.77968+1.5248i4 6 -0.6411+1.477i5 7 -0.89528+1.6436i6 9 -0.73353+1.5487i7 8

10、0.50734+0.10234i8 9 0.062766+0.056451i近似計(jì)算結(jié)果：短路電流：模值： 6.2838相角： -69.7198節(jié)點(diǎn)電壓模值： 0.1611 0.5214 0.5157 0.0000 0.1827 0.1675 0.4227 0.4348 0.4217五、程序流程圖YNNY結(jié) 束輸出結(jié)果計(jì)算潮流分布輸出潮流不收斂信息kk+1k>Kmax?Max|fi（xk）|<?求解修正方程獲得xkxk+1 xk+xk計(jì)算節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣參數(shù)設(shè)置節(jié)點(diǎn)電壓初值x0設(shè)置k0及最大迭代次數(shù)Kmax計(jì)算f（xk）及雅克比矩陣開 始輸入電網(wǎng)及節(jié)點(diǎn)注入數(shù)據(jù)六、程序及輸入文件inpu

11、t_data.xls 文件：Sheet19節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)支路參數(shù)首節(jié)點(diǎn)編號i尾節(jié)點(diǎn)編號jR（p.u.）X（p.u.）B/2（p.u.）1400.057602700.062503900.05860450.010.0850.088460.0170.0920.079570.0320.1610.153690.0390.170.179780.00850.0720.0745890.01190.10080.1045Sheet29節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)及負(fù)荷參數(shù)節(jié)點(diǎn)編號節(jié)點(diǎn)類型P（p.u.）Q（p.u.）U（p.u.）Xd（p.u.）E（p.u.）1平衡1.040.31.1372PV1.631.0250.31.2113PV

12、0.851.0250.31.0434PQ005PQ-1.25-0.56PQ-0.9-0.37PQ008PQ-1-0.359PQ00powerflow_cal.m 文件：l=9;%支路數(shù)n=9;%節(jié)點(diǎn)數(shù)m=6;%PQ節(jié)點(diǎn)數(shù)Yn=zeros(n);%初始化節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣YDATA1=xlsread('input_data.xls',1);%計(jì)算節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Yfor k=1:l i=DATA1(k,1); j=DATA1(k,2); R=DATA1(k,3); X=DATA1(k,4); B2=DATA1(k,5); Yn(i,i)=Yn(i,i)+1i*B2+1/(R+1i*X);

13、Yn(j,j)=Yn(j,j)+1i*B2+1/(R+1i*X); Yn(i,j)=Yn(i,j)-1/(R+1i*X); Yn(j,i)=Yn(j,i)-1/(R+1i*X);enddisp('節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Yn：');disp(Yn);G=real(Yn);B=imag(Yn);DATA2=xlsread('input_data.xls',2);P=zeros(1,n);Q=zeros(1,n);U=ones(1,n);P(2:n)=DATA2(2:n,3);Q(4:n)=DATA2(4:n,4);U(1:3)=DATA2(1:3,5);%設(shè)置節(jié)點(diǎn)電壓初值e(

14、1)=DATA2(1,5);e(2:n)=1.0;f(1:n)=0.0;%設(shè)置迭代次數(shù)t=0;tmax=10;while t<=tmax %計(jì)算f(x) a(1:n)=0.0; c(1:n)=0.0; for i=2:n for j=1:n a(i)=a(i)+G(i,j)*e(j)-B(i,j)*f(j); c(i)=c(i)+G(i,j)*f(j)+B(i,j)*e(j); end end for i=2:n deltaP(i)=P(i)-e(i)*a(i)-f(i)*c(i); end for j=4:n deltaQ(j)=Q(j)-f(j)*a(j)+e(j)*c(j); en

15、d for k=2:3 deltaU2(k)=U(k)*U(k)-e(k)*e(k)-f(k)*f(k); end fx=deltaP(2:n) deltaQ(4:n) deltaU2(2:3)' %計(jì)算雅克比矩陣J for i=2:n for j=2:n if i=j H(i,j)=-(G(i,j)*e(i)+B(i,j)*f(i); N(i,j)=B(i,j)*e(i)-G(i,j)*f(i); else H(i,j)=-a(i)-(G(i,i)*e(i)+B(i,i)*f(i); N(i,j)=-c(i)+(B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i); end end end

16、 for i=4:n for j=2:n if i=j M(i,j)=B(i,j)*e(i)-G(i,j)*f(i); L(i,j)=G(i,j)*e(i)+B(i,j)*f(i); else M(i,j)=c(i)+(B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i); L(i,j)=-a(i)+(G(i,i)*e(i)+B(i,i)*f(i); end end end for i=2:3 for j=2:n if i=j R(i,j)=0; S(i,j)=0; else R(i,j)=-2*e(i); S(i,j)=-2*f(i); end end end J=H(2:n,2:n) N(2:n

17、,2:n);M(4:n,2:n) L(4:n,2:n);R(2:3,2:n) S(2:3,2:n); if max(abs(fx)<0.0001 %輸出結(jié)果 break; else %求解修正方程獲得dx dx=-J(-1)*fx; dx=dx' e(2:n)=e(2:n)+dx(1:n-1); f(2:n)=f(2:n)+dx(n:2*(n-1); t=t+1; endendif t>tmax str='潮流計(jì)算不收斂' disp(str);else a(1:n)=0.0; c(1:n)=0.0; for i=1:n for j=1:n a(i)=a(i)

18、+G(i,j)*e(j)-B(i,j)*f(j); c(i)=c(i)+G(i,j)*f(j)+B(i,j)*e(j); end end for i=1:n U(i)=e(i)+1i*f(i); amp(i)=abs(U(i); arg(i)=angle(U(i); P(i)=e(i)*a(i)+f(i)*c(i); Q(i)=f(i)*a(i)-e(i)*c(i); end disp('電壓幅值：'); disp(amp); disp('電壓相角：'); disp(arg); disp('節(jié)點(diǎn)有功：'); disp(P); disp('

19、節(jié)點(diǎn)無功：'); disp(Q);end %計(jì)算短路電流f=4;zf=0.0;%修正節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Xd=DATA2(1:3,6);E=DATA2(1:3,7);for i=1:3 Ii(i)=E(i)/(1i*Xd(i);endY=Yn;for i=1:3 Y(i,i)=Y(i,i)+1/(1i*Xd(i);endfor j=4:n Y(j,j)=Y(j,j)+(-P(j)+1i*Q(j)/(U(j)*U(j);enddisp('修正后的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y：');disp(Y);Z=Y(-1);disp('節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣Z的第4列：');disp(Z(:,4);%精確計(jì)算disp('精確計(jì)算結(jié)果：');U0=U;If=U0(f)/(Z(f,f)+zf);amp=abs(If);arg=atand(imag(If)/real(If);disp('短路電流：');disp