《電力系統(tǒng)分析》課程設(shè)計說明書-高斯-賽德爾法求節(jié)點電壓 

武漢理工大學(xué)《電力系統(tǒng)分析》課程設(shè)計說明書摘要大型線性方程組的求解是大規(guī)?？茖W(xué)與工程計算的核心。隨著計算機的飛速發(fā)展，迭代法已取代直接法成為求解大型線性方程組的最重要的一類方法。潮流計算高斯—賽德爾迭代法(Gauss一Seidel

method)是求解電力系統(tǒng)潮流的方法。潮流計算高斯——賽德爾迭代

法又分導(dǎo)納矩陣迭代法和阻抗矩陣迭代法兩種。前者是以節(jié)點導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)建立的賽德爾迭代格式;后者是以節(jié)點阻擾矩陣為基礎(chǔ)建立的賽德爾迭代格式。高斯——賽德爾迭代法這是數(shù)學(xué)上求解線性或非線性方程組的一種常用的迭代方法。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)實際中出現(xiàn)了大量的大型稀疏線性代數(shù)方程組，同時，用差分方法逼近微分方程的過程中，也需要求解這類線性方程組。因而，研究大型稀疏線性方程組的解法成了人們所關(guān)注的焦點。由于迭代法能夠充分利用矩陣的稀疏性，從而節(jié)省存儲單元，因而它是解大型稀疏線性代數(shù)方程組的比較實用的方法之一。

眾所眾所周知，構(gòu)造一個迭代法，它的收斂性和收斂速度是一個關(guān)鍵問題，不收斂的格式自然不能用，而收斂滿的方法同樣由于其費時且不一定能得出結(jié)果使得人們無法使用，這樣在實際使用迭代法求解問題時就必須尋求收斂性好且收斂速度較快的方法。20世紀(jì)50年代是用數(shù)字計算機求解電力系統(tǒng)潮流問題的開始階段，人們普遍采用以節(jié)點導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的高斯-賽德爾迭代法。這個方法的原理比較簡單，要求的數(shù)字計算機的內(nèi)存量也比較小，適應(yīng)當(dāng)時的電子數(shù)字計算機制作水平和電力系統(tǒng)理論水平。高斯-賽德爾潮流計算法在牛頓法以及各種解耦法出現(xiàn)以后似乎成了一種邊緣性的方法。但是此方法原理簡單,

編程實現(xiàn)容易,

特別是對于配網(wǎng)潮流有其獨特優(yōu)勢。

1設(shè)計原理1.1高斯-賽德爾迭代法要掌握著名德國數(shù)學(xué)家高斯和數(shù)學(xué)家賽德爾研究出的這種非線性代數(shù)方程組的迭代解法，還需要學(xué)習(xí)德國數(shù)學(xué)家雅可比研究出的雅可比迭代法，其推導(dǎo)過程如下；設(shè)線性方程組(1)的系數(shù)矩陣A可逆且主對角線元素均不為零，令并將A分解成（2）從而（1）可寫成令其中以為迭代矩陣的迭代法（公式）（4）稱為雅可比迭代法，用向量的分量來表示，（4）為其中為初始向量.由雅可比迭代公式可知，在迭代的每一步計算過程中是用的全部分量來計算的所有分量，顯然在計算第i個分量時，已經(jīng)計算出的最新分量,…,沒有被利用，從直觀的角度看，最新的分量可能比舊的分量要好些，因此，對這些最新計算出來的第K+1次近似的分量加以利用，就得到所謂解方程組的高斯賽德爾迭代法。具體如下:把矩陣A分解成（6）其中，，分別為A的主對角元除外的下三角和上三角部分，于是，方程組（1）便可寫成即其中，（7）以為迭代矩陣構(gòu)成的迭代法（公式）稱為高斯-賽德爾迭代法，用向量表示的形式為收斂判據(jù)：復(fù)數(shù)模型：QUOTE實數(shù)模型：QUOTE，QUOTE1.2MTLAB與MATPOWER潮流計算經(jīng)歷了一個由手工利用交直流計算到應(yīng)用數(shù)字電子計算機的發(fā)展過程，目前常見的潮流計算仿真軟件主要有電科院的PASAP，美國的BPA，PSS/E等，但源代碼都不公開，所以最佳方案還是基于MATLAB語言編寫的電力潮流計算的軟件MATPOWER。MATLAB是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進(jìn)水平。MATLAB和Mathematica、Maple、MathCAD并稱為四大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點，使MATLAB成為一個強大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對C、FORTRAN、C++、JAVA的支持?？梢灾苯诱{(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。其擁有600多個工程中要用到的數(shù)學(xué)運算函數(shù)，可以方便的實現(xiàn)用戶所需的各種計算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成果，而前經(jīng)過了各種優(yōu)化和容錯處理。在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如C和C++。在計算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會大大減少。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運算、復(fù)數(shù)的各種運算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運算、多維數(shù)組操作以及建模動態(tài)仿真等。在電力系統(tǒng)中同樣可以用來仿真。開始開始輸入數(shù)據(jù)，定義數(shù)組輸入數(shù)據(jù)，定義數(shù)組給定PQ節(jié)點電壓初值給定PQ節(jié)點電壓初值給定PV節(jié)點電壓實部（或虛部）置迭代計數(shù)b=0置迭代計數(shù)b=0計算PQ節(jié)點電壓實部和虛部計算PQ節(jié)點電壓實部和虛部置迭代計數(shù)b=0置迭代計數(shù)b=0先計算PV節(jié)點無功功率先計算PV節(jié)點無功功率再用其計算PV節(jié)點電壓實部和虛部計算PQ節(jié)點電壓實部和虛部計算PQ節(jié)點電壓實部和虛部先計算PV節(jié)點無功功率先計算PV節(jié)點無功功率再用其計算PV節(jié)點電壓實部和虛部計算平衡節(jié)點的有功和無功計算平衡節(jié)點的有功和無功求求QUOTE=QUOTE+QUOTEb=b+1判斷所有|b=b+1判斷所有|ΔQUOTE|是否<0.000001 N結(jié)果輸出 Y結(jié)果輸出 圖1-1高斯-塞德爾法潮流計算的流程框圖MATPOWER是一個用MATLAB的M文件編寫的軟件包，由康奈爾大學(xué)電力系統(tǒng)工程研究中心開發(fā)，最新版本是MATPOWER4.1，浙江大學(xué)的甘德強教授在康奈爾工作期間是主要研發(fā)人員。其主頁為/matpower/本款軟件完全免費，適合我們學(xué)生來學(xué)習(xí)和使用。1.2.1系統(tǒng)要求

·MATLAB

5.0或以上版本·MATLAB

最優(yōu)化工具箱（一小部分最優(yōu)潮流算法需要），兩者都可以從MathWorks獲得（見/）1.2.2安裝

步驟一：到MATPOWER主頁（/mathpower/）上按照下載指導(dǎo)下載。

步驟二：解壓下載的文件。

步驟三：將解壓后的文件放到MATLAB的PATH路徑下。

1.2.3

執(zhí)行電力常規(guī)潮流運算

運行一個簡單的在文件case9.m中有詳細(xì)的說明9節(jié)點牛頓潮流，包括默認(rèn)的運算法則選項，以matlab的命令，輸入：

>>runpf(‘case9’)

1.2.4

執(zhí)行最優(yōu)潮流程序

計算一個數(shù)據(jù)在case30.m文件中的30節(jié)點的最優(yōu)潮流系統(tǒng)，以默認(rèn)的算法選項，以maitlab的命令，輸入：

>>runopf(‘case30’)

計算相同的系統(tǒng)，但是以關(guān)閉高耗機組處理的方式運行，輸入：

>>runuopf(‘case30’)

1.2.5

獲得幫助

當(dāng)擁有MATLAB的內(nèi)部函數(shù)和工具箱代碼時，通過輸入help加上命令或者M(jìn)－文件的名稱可以獲得詳細(xì)的函數(shù)說明，幾乎所有的MATPOWER的M－文件都有這樣的文檔。比如，runopf的幫助如下：>>

help

runopf

RUNOPF

Runs

an

optimal

power

flow.

[baseMVA,

bus,

gen,

gencost,

branch,

f,

success,

et]

=

...

runopf(casename,

mpopt,

fname,

solvedcase)

Runs

an

optimal

power

flow

and

optionally

returns

the

solved

values

in

the

data

matrices,

the

objective

function

value,

a

flag

which

is

true

if

the

algorithm

was

successful

in

finding

a

solution,

and

the

elapsed

time

in

seconds.

All

input

arguments

are

optional.

If

casename

is

provided

it

specifies

the

name

of

the

input

data

file

or

struct

(see

also

'help

caseformat'

and

'help

loadcase')

containing

the

opf

data.

The

default

value

is

'case9'.

If

the

mpopt

is

provided

it

overrides

the

default

MATPOWER

options

vector

and

can

be

used

to

specify

the

solution

algorithm

and

output

options

among

other

things

(see

'help

mpoption'

for

details).

If

the

3rd

argument

is

given

the

pretty

printed

output

will

be

appended

to

the

file

whose

name

is

given

in

fname.

If

solvedcase

is

specified

the

solved

case

will

be

written

to

a

case

file

in

MATPOWER

format

with

the

specified

name.

If

solvedcase

ends

with

'.mat'

it

saves

the

case

as

a

MAT-file

otherwise

it

saves

it

as

an

M-file.

1.3節(jié)點導(dǎo)納矩陣與節(jié)點類型1.3.1節(jié)點導(dǎo)納矩陣節(jié)點導(dǎo)納矩陣以導(dǎo)納形式描述電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點注入電流和節(jié)點電壓關(guān)系的矩陣。它給出了電力網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系和元件特性的全部信息。根據(jù)基爾霍夫電流定律可寫出電力網(wǎng)絡(luò)中的n個節(jié)點方程式：可用矩陣的形式表示I=YV。其中，對角元素為節(jié)點i的自導(dǎo)納，非對角線為節(jié)點i與節(jié)點j之間的互導(dǎo)納。節(jié)點導(dǎo)納矩陣反映了網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)及接線情況，因此，節(jié)點導(dǎo)納矩陣可以看成是對電力網(wǎng)絡(luò)電氣特性的一種數(shù)學(xué)抽象。由導(dǎo)納矩陣所聯(lián)系的節(jié)點方程式是電力網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用的一種數(shù)學(xué)模型。節(jié)點導(dǎo)納矩陣的有以下特點：(1）導(dǎo)納矩陣是稀疏矩陣。它的對角線元素一般不為零，但在非對角線元素中則存在不少零元素。在電力系統(tǒng)的接線圖中，一般每個節(jié)點與平均不超過3~4個其他節(jié)點有直接的支路連接。因此，在導(dǎo)納矩陣的非對角線元素中每行僅有3~4個非零元素，其余的都是零元素，而且網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模越大，這種現(xiàn)象越顯著。(2)導(dǎo)納矩陣為對稱矩陣。由網(wǎng)絡(luò)的互易特性易知。導(dǎo)納矩陣的對稱性和稀疏性對于應(yīng)用計算機求解電力系統(tǒng)問題有很大的影響。如果能充分地利用這兩個特點，如在程序設(shè)計中儲存導(dǎo)納矩陣的對角元素和上三角元素（或下三角元素），排除零元素的儲存和運算，就可以大大地節(jié)省儲存單元和提高計算速度。1.3.2節(jié)點類型（1）PQ節(jié)點：PQ節(jié)點指的是該節(jié)點的注入有功功率和無功功率是已知的，而該節(jié)點的電壓幅值和相位是未知的。在電力系統(tǒng)中，各負(fù)荷節(jié)點、擔(dān)任基本負(fù)荷的發(fā)電廠都屬于PQ節(jié)點，部分互聯(lián)電力網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)節(jié)點也可以定義為PQ節(jié)點。（2）PV節(jié)點：PV節(jié)點指的是節(jié)點的注入有功功率和無功功率是已知的，而該節(jié)點的無功功率和電壓相位是未知的。在電力系統(tǒng)中，具備無功功率調(diào)節(jié)的節(jié)點都可以作為PV節(jié)點，部分互聯(lián)電力網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)節(jié)點也可以定義為PV節(jié)點。（3）平衡節(jié)點：平衡節(jié)點的電壓幅值和相位是給定的，而其注入有功功率和無功功率是待求量。平衡節(jié)點的A相電壓相位是系統(tǒng)的相位基準(zhǔn)，最后計算結(jié)果中的所有相位值都是以平衡節(jié)點的A相電壓相位作為參考的，所以平衡節(jié)點在系統(tǒng)中只能有一個，且必須有一個，它對系統(tǒng)起到功率平衡的作用，可以向系統(tǒng)提供缺損的功率，也可以吸收系統(tǒng)中多余的功率。從理論上講，平衡節(jié)點代表與系統(tǒng)相連的無窮大系統(tǒng)，實際應(yīng)用中，一般選取系統(tǒng)中的主調(diào)頻發(fā)電廠為平衡節(jié)點比較合理，最后計算結(jié)果中的平衡節(jié)點功率就是此發(fā)電廠必須向系統(tǒng)提供的功率。如果系統(tǒng)是與另一更大的電力系統(tǒng)S相連，則也可以選取這個連接點作為平衡節(jié)點，最后計算結(jié)果中的平衡節(jié)點功率就是系統(tǒng)S通過平衡節(jié)點向系統(tǒng)提供的功率。另外如果系統(tǒng)是一獨立系統(tǒng)且只有一個電源點，則必須選此電源點為平衡節(jié)點。1.4潮流計算電力系統(tǒng)潮流計算的結(jié)果是計算出各節(jié)點電壓、相位、支路功率、網(wǎng)絡(luò)損耗等。通過計算可以得到節(jié)點電壓，可以評估電壓是否滿足電能質(zhì)量指標(biāo)的要求；節(jié)點電壓相位是評估系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要參數(shù)。潮流計算結(jié)果是各種控制技術(shù)措施、調(diào)度方案、規(guī)劃方案評估的依據(jù)。電力系統(tǒng)潮流計算屬于穩(wěn)態(tài)分析范疇，不涉及系統(tǒng)元件的動態(tài)特性和過渡過程。因此其數(shù)學(xué)模型不包含微分方程，是一組高階非線性方程。非線性代數(shù)方程組的解法離不開迭代，因此，潮流計算方法首先要求它是能可靠的收斂，并給出正確答案。在用數(shù)字計算機求解電力系統(tǒng)潮流問題的開始階段，人們普遍采用以節(jié)點導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的高斯-賽德爾迭代法（一下簡稱導(dǎo)納法）。這個方法的原理比較簡單，要求的數(shù)字計算機的內(nèi)存量也比較小，適應(yīng)當(dāng)時的計算機制作水平和電力系統(tǒng)理論水平，于是電力系統(tǒng)計算人員轉(zhuǎn)向以阻抗矩陣為主的逐次代入法。但是阻抗法運算量大，解決其缺點的另一途徑是采用牛頓-拉夫遜法，直到現(xiàn)在牛頓法都廣泛使用。后來又有了在牛頓法基礎(chǔ)上的PQ法，也得到了廣泛使用。

2計算過程與步驟如圖所示的簡單電力系統(tǒng)，節(jié)點導(dǎo)納矩陣為：3-j9-2+j6-1+j30-2+j63.666-j11-0.666+j12-1+j3-1+j3-0.666+j123.666-j11-2+j60-1+3j-2+j63-j9節(jié)點2、3的注入功率已知，節(jié)點1為平衡節(jié)點，節(jié)點4為PV節(jié)點，用高斯-塞德爾法求節(jié)點2、3、4的電壓，只迭代一次，取節(jié)點2、3的電壓初值均為1∠0。(圖中各值均為標(biāo)么值)。33241U4=1.05P4=0.3-1+j0.5=1.04∠0。P4=0.3圖3.1電力系統(tǒng)模型圖設(shè)由高斯-賽德爾迭代式得：3MATPOWER中建模解決問題3.1MATPOWER的技術(shù)規(guī)則3.1.1數(shù)據(jù)文件格式在潮流計算時，把電網(wǎng)的各種參數(shù)寫成MATPOWER的數(shù)據(jù)文件格式，一般為M文件，MATPOWER4.0提供兩種數(shù)據(jù)文件格式：version.1和version.2,我采用version.2格式。每個電網(wǎng)用變量名為“mpc”的結(jié)構(gòu)體來定義，結(jié)構(gòu)體mpc的不同字段用baseMVA、bus、branch、gen等來定義和返回電網(wǎng)的具體參數(shù)。在這些字段中，除baseMVA是標(biāo)量外，其他都是矩陣。列的數(shù)據(jù)類似于標(biāo)準(zhǔn)的IEEE和PTI列的數(shù)據(jù)格式。MATPOWER中提供了大量的IEEE制定的典型模型，規(guī)范細(xì)節(jié)可以再caseformat.m中看到。mpc不同字段的簡要介紹如下：（1）字段baseMVA是標(biāo)量，設(shè)置基準(zhǔn)電壓，一般為100MVA。（2）字段bus是一個矩陣，用來設(shè)置電網(wǎng)母線參數(shù)。矩陣每一行都對應(yīng)一個單一的母線，列的數(shù)據(jù)格式為bus_i、type、Pd、Qd、Gs、Bs、area、Vm、Va、baseKV、zone、Vmax、Vmin。bus_i用來設(shè)置母線編號；type用來設(shè)置母線類型，1為PQ節(jié)點母線，2為PV節(jié)點母線，3為平衡節(jié)點母線，4為孤立節(jié)點母線；Pd、Qd用來設(shè)置母線注入負(fù)荷的有功功率和無功功率；Gs、Bs用來設(shè)置該母線并聯(lián)電導(dǎo)和電納；baseKV用來設(shè)置母線基準(zhǔn)電壓；Vm和Va用來設(shè)置母線電壓幅值和相位初值；Vmax、Vmin用來設(shè)置母線工作時最高、最低電壓幅值；area、zone用來設(shè)置電網(wǎng)斷面號和分區(qū)號，一般為1。（3）字段gen為一個矩陣，用來設(shè)置接入電網(wǎng)的發(fā)電機參數(shù)。矩陣的每一行對應(yīng)一個發(fā)電機，列的數(shù)據(jù)格式為bus、Pg、Qg、Qmax、Qmin、Vg、mBase、status、Pmax、Pmin。bus用來設(shè)置接入發(fā)電機的母線編號；Pg、Qg用來設(shè)置接入發(fā)電機的有功功率和無功功率；Pmax、Pmin用來設(shè)置接入發(fā)電機的有功功率最大和最小允許值；Qmax、Qmin用來設(shè)置接入發(fā)電機的無功功率最大和最小允許值；Vg用來設(shè)置接入發(fā)電機的工作電壓；mBase用來設(shè)置接入發(fā)電機的基準(zhǔn)功率；status用來設(shè)置發(fā)電機的工作狀態(tài)，1表示投入，0退出。（4）字段branch用來設(shè)置電網(wǎng)中各支路參數(shù)。矩陣的每一行都對應(yīng)一個單一支路，列的數(shù)據(jù)格式為fbus、tbus、r、x、b、rateA、rateB、rateC、ratio、angle、status、angmin、angmax。Fbus、tbus用來設(shè)置該支路由起始節(jié)點編號和終止節(jié)點編號；r、x、b用來設(shè)置該支路的電阻、電抗、電納；rateA、rateB、rateC用來設(shè)置該支路長期、短期、緊急允許功率；ratio用來設(shè)置該支路的變比，導(dǎo)線時為0，變壓器時為變比；angle為支路的相位角度，導(dǎo)線時為0；status用來設(shè)置支路工作狀態(tài)，1為投入，0退出運行；angmin、angmax用來設(shè)置支路相位角度的最大最小差值。3.1.2控制選項MATPOWER軟件不但能夠進(jìn)行交流潮流計算，還能進(jìn)行直流潮流、最優(yōu)潮流等計算，進(jìn)行計算時還可以選用不同的算法及輸出格式。為實現(xiàn)以上功能，MATPOWER采用一個選項向量“mpoption”來達(dá)到對選項的控制。在變量名PF_ALG中通過改變值來達(dá)到改變算法，1對應(yīng)牛頓法，2對應(yīng)快速解耦算法（XB版本），3對應(yīng)快速解耦算法（BX版本），4為高斯-賽德爾法，系統(tǒng)默認(rèn)為1，即牛頓法。在PF_MAX_IT中設(shè)置牛頓法的最大迭代次數(shù)，PF_MAX_IT_GS設(shè)置高斯-賽德爾法的最大迭代次數(shù)，系統(tǒng)默認(rèn)為1000次。為實現(xiàn)系統(tǒng)算法從牛頓法到高斯-賽德爾法轉(zhuǎn)換，使用方法如下所示：在MATPOWER中文手冊還有對MATPOWER的使用詳細(xì)介紹（在MATPOWER/docs中有manual.pdf）,在MATPOWER中有很多M文件很重要，比如runpf.m為定義一個運算潮流程序，Ext2int.m為將數(shù)據(jù)矩陣從外部節(jié)點編號轉(zhuǎn)換為內(nèi)部節(jié)點編號，loadcase.m為將數(shù)據(jù)從文件或者結(jié)構(gòu)體重導(dǎo)入到數(shù)據(jù)矩陣中，還有很多，這些M文件使我們的建模得以實現(xiàn)，同時也是我們很好找到我們模型中問題。在我的建模過程中遇到了很多這樣的問題，比如error('loadcase:syntaxerrororundefineddatamatrix(ices)inthefile\n%s',err5);mpc=loadcase(casedata);通過不斷分析，加深理解，這些錯誤都是因為搭建的模型不足以有結(jié)果，所以系統(tǒng)的這些功能方便了我在編程時查找錯誤，這是這是它的一大優(yōu)勢。另外，MATPOWER還提供了很多實例，如case_ieee30.m就是IEEE30節(jié)點系統(tǒng)，這些實例給了初學(xué)者很多啟發(fā)，同時也起到了規(guī)范作用。3.2MATPOWER實際建模3.2.1建模中的實際問題首先要將bus模型建立起來，因為建模方便的需要，將題目的1243點編號變成1432，所以點1為平衡節(jié)點，2、4點是PQ節(jié)點，點3是PV節(jié)點，根據(jù)bus的中的type類型的定義，1為3,2、4為1,3為2。Bus的矩陣如下：%%busdata%bus_itypePdQdGsBsareaVmVabaseKVzoneVmaxVminmpc.bus=[13000011.04010011.10.94;21100-500011010011.10.94;32000011.05010011.10.94;41-50200011010011.10.94;];接著要搭建支路模型，一開始我錯誤的判斷支路是3條，其實后來仔細(xì)分析是5條，這都是因為基本功不扎實導(dǎo)致的，branch的矩陣如下：%%branchdata%fbustbusrxbrateArateBrateCratioanglestatusangminangmaxmpc.branch=[140.3160.9490000001-360360;340.05540.9980000001-360360;240.3160.9490000001-360360;120.3160.9490000001-360360;230.3160.9490000001-360360;];然后其他一些語句的編寫形成了我的M文件，然后試著運行，但是卻一次次失敗，通過對IEEE提供的范例，然后我試著對IEEE的case與文件對比，在它們的差異中，對IEEE的case逆推，找出關(guān)鍵原因在于發(fā)電機模型必不可少，這可能是MATPOWER的開發(fā)中作者的意圖在于對電力系統(tǒng)的完整分析，數(shù)據(jù)來源上充沛，而局部的節(jié)點導(dǎo)納矩陣的建模確由于loadcase.m、runpf.m等函數(shù)文件中嚴(yán)格要求而受到限制。由于這次的目標(biāo)僅僅是求出節(jié)點電壓，所以我試著加入發(fā)電機的模型，是它的潮流計算能得出節(jié)點電壓，發(fā)電機的模型建立如下：%%generatordata%busPgQgQmaxQminVgmBasestatusPmaxPminmpc.gen=[100300-3001100125010;31630300-3001100130010;];3.2.2建模結(jié)果顯示在MATLAB的命令窗口輸入：計算機輸出的結(jié)果如下：圖4.1高斯-賽德爾法MATPOWER結(jié)果顯示圖系統(tǒng)默認(rèn)高斯-賽德爾法為1000次迭代，顯示結(jié)果中會給出四個節(jié)點的電壓幅值相位，而且會給出最大最小值，會給出各支路的損耗，節(jié)點功率。但這僅僅是發(fā)電機模型隨機選取的結(jié)果，隨機時會對節(jié)點電壓產(chǎn)生較大的影響比如，會有下面的結(jié)果:或者出現(xiàn)這次會發(fā)現(xiàn)電壓發(fā)生很大的變化，說明發(fā)電機模型會有很大的影響，所以發(fā)電機模型要認(rèn)真建立，通過分析，我把發(fā)電機模型設(shè)為如下:%%generatordata%busPgQgQmaxQminVgmBasestatusPmaxPminmpc.gen=[100300-3001100125010;3300300-3001100130010;];運行結(jié)果如下:以上便是運行結(jié)果。

小結(jié)期末考試結(jié)束后,開始了電力系統(tǒng)分析的課程設(shè)計，在之前的課程學(xué)習(xí)中我充分體會到電力系統(tǒng)分析的難度，這次我的題目是用高斯-賽德爾法在給定的條件下求出未知點的電壓，之前由于潮流計算的掌握不到位，所以課程設(shè)計很有難度的。通過查閱相關(guān)資料，我了解了高斯-賽德爾法的具體含義，還有MATLAB是很好的分析電力系統(tǒng)潮流的軟件，所以我有了大致的思路，運用MATPOWER軟件解決問題十分方便，而且了解這個電力系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的軟件對今后的學(xué)習(xí)工作十分有益。我在cornell主頁下載了MATPOWER軟件，按照相關(guān)步驟安裝，然后我按照題目進(jìn)行建模，在實際操作中遇到了相當(dāng)多的問題。首先是runpf功能多次運行不成功，每次報錯都是同一原因，即loadcase里的250行對錯誤5的定義，由于半路出家，我對它的意思不能理解，通過對范例的逆推，我總結(jié)出這是由于建模的不完整導(dǎo)致的，所以，我通過加入發(fā)電機模型，使這個模型得以完成