matlab潮流計(jì)算畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）matlab潮流計(jì)算畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有

2、權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名： 日 期： 前言電力系統(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?？煽啃院徒?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

3、種很重要和很基礎(chǔ)的計(jì)算。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，電氣工程師掌握一種好的能對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行仿真的軟件是學(xué)習(xí)和研究的需要。文章簡(jiǎn)要介紹了matlab發(fā)展歷史、組成和強(qiáng)大的功能，并用簡(jiǎn)單例子分別就編程和仿真兩方面分析了matiab軟件在電力系統(tǒng)研究中的具體應(yīng)用。采取等效電路法，能對(duì)特殊、復(fù)雜地電力系統(tǒng)進(jìn)行高效仿真研究，因此，掌握編程和仿真是學(xué)好matlab的基礎(chǔ)。與眾多專(zhuān)門(mén)的電力系統(tǒng)仿真軟件相比，matlab軟件具有易學(xué)、功能強(qiáng)大和開(kāi)放性好，是電力系統(tǒng)仿真研究的有力工具。1電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)：發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能經(jīng)變壓器和電力線路輸送并分配到用戶(hù)，在那里經(jīng)電動(dòng)機(jī)、

4、電爐和電燈等設(shè)備又將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、熱能和光能等。這些生產(chǎn)、變換、輸送、分配、消費(fèi)電能的發(fā)電機(jī)、變壓器、變換器、電力線路及各種用電設(shè)備等聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一整體稱(chēng)為電力系統(tǒng)。電力網(wǎng)：電力系統(tǒng)中除發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備外的部分。動(dòng)力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)和“動(dòng)力部分”的總和。2潮流計(jì)算2.1潮流計(jì)算概述與發(fā)展電力系統(tǒng)潮流計(jì)算也分為離線計(jì)算和在線計(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。利用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行電力系統(tǒng)潮流計(jì)算從50年代中期就已經(jīng)開(kāi)始。在這20年內(nèi)，潮流計(jì)算曾采用了各種不同的方法，這些方法的發(fā)展主要圍繞著對(duì)潮流計(jì)算的一些基本要求進(jìn)行的。對(duì)

5、潮流計(jì)算的要求可以歸納為下面幾點(diǎn)：1）計(jì)算方法的可靠性或收斂性；2）對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存量的要求；3）計(jì)算速度；4）計(jì)算的方便性和靈活性。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。在用數(shù)字計(jì)算機(jī)解電力系統(tǒng)潮流問(wèn)題的開(kāi)始階段，普遍采取以節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的逐次代入法。這個(gè)方法的原理比較簡(jiǎn)單，要求的

6、數(shù)字計(jì)算機(jī)內(nèi)存量比較下，適應(yīng)50年代電子計(jì)算機(jī)制造水平和當(dāng)時(shí)電力系統(tǒng)理論水平。但它的收斂性較差，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模變大時(shí)，迭代次數(shù)急劇上升，在計(jì)算中往往出現(xiàn)迭代不收斂的情況。這就迫使電力系統(tǒng)計(jì)算人員轉(zhuǎn)向以阻抗矩陣為基礎(chǔ)的逐次代入法。60年代初，數(shù)字計(jì)算機(jī)已發(fā)展到第二代，計(jì)算機(jī)的內(nèi)存和速度發(fā)生了很大的飛躍，從而為阻抗法的采用創(chuàng)造了條件。阻抗法要求數(shù)字計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存表征系統(tǒng)接線和參數(shù)的阻抗矩陣，這就需要較大的內(nèi)存量。而且阻抗法每迭代一次都要求順次取阻抗矩陣中的每一個(gè)元素進(jìn)行運(yùn)算，因此，每次迭代的運(yùn)算量很大。這兩種情況是過(guò)去電子管數(shù)字計(jì)算機(jī)無(wú)法適應(yīng)的。阻抗法改善了系統(tǒng)潮流計(jì)算問(wèn)題的收斂性，解決了導(dǎo)納法無(wú)法求解的

7、一些系統(tǒng)的潮流計(jì)算，在60年代獲得了廣泛的應(yīng)用，曾為我國(guó)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì).運(yùn)行和研究作出了很大的貢獻(xiàn)。目前，我國(guó)電力工業(yè)中仍有一些單位采用阻抗法計(jì)算潮流。阻抗法的主要缺點(diǎn)是占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存大，每次迭代的計(jì)算量大。當(dāng)系統(tǒng)不斷擴(kuò)大時(shí)，這些缺點(diǎn)就更加突出。一個(gè)內(nèi)存16k的計(jì)算機(jī)在采用阻抗法時(shí)只能計(jì)算100以下的系統(tǒng)，32k內(nèi)存的計(jì)算機(jī)也只能計(jì)算150個(gè)節(jié)點(diǎn)以下的系統(tǒng)。這樣，我國(guó)很多電力系統(tǒng)為了采用阻抗法計(jì)算潮流就不得不予先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化工作。為了克服阻抗法在內(nèi)存和速度方面的缺點(diǎn)，60年代中期發(fā)展了以阻抗矩陣為基礎(chǔ)的分塊阻抗法。這個(gè)方法把一個(gè)大系統(tǒng)分割為幾個(gè)小的地區(qū)系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)只需要存儲(chǔ)各個(gè)地區(qū)系

8、統(tǒng)的阻抗矩陣及它們之間聯(lián)絡(luò)線的阻抗，這樣不僅大幅度地節(jié)省了內(nèi)存容量，同時(shí)也提高了計(jì)算速度?？朔杩狗ㄈ秉c(diǎn)的另一途徑是采用牛頓-拉夫遜法。這是數(shù)學(xué)中解決非線性方程式的典型方法，有較好的收斂性。在解決電力系統(tǒng)潮流計(jì)算問(wèn)題時(shí)，是以導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的，因此，只要我們能在迭代過(guò)程中盡可能保持方程式系數(shù)矩陣的稀疏性，就可以大大提高牛頓法潮流程序的效率。自從60年代中期，在牛頓法中利用了最佳順序消去法以后，牛頓法在收斂性.內(nèi)存要求.速度方面都超過(guò)了阻抗法，成為60年代末期以后廣泛采用的優(yōu)秀方法。潮流計(jì)算靈活性和方便性的要求，對(duì)數(shù)字計(jì)算機(jī)的應(yīng)用也是一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題。過(guò)去在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是借助于交流

9、臺(tái)進(jìn)行的。交流臺(tái)模擬了電力系統(tǒng)，因此在交流計(jì)算臺(tái)上計(jì)算潮流時(shí)，計(jì)算人員可以隨時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)各部分運(yùn)行狀態(tài)是否滿(mǎn)足要求，如發(fā)現(xiàn)某些部分運(yùn)行不合理，則可以立即進(jìn)行調(diào)整。這樣，計(jì)算的過(guò)程就相當(dāng)于運(yùn)算人員去系統(tǒng)進(jìn)行操作.調(diào)整的過(guò)程，非常直觀，物理概念也很清楚。當(dāng)利用數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行潮流計(jì)算時(shí)，就失去了這種直觀性。為了彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)，潮流程序的編制必須盡可能使計(jì)算人員在計(jì)算機(jī)計(jì)算的過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)過(guò)程的監(jiān)視和控制，并便于作各種修改和調(diào)整。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算問(wèn)題并不是單純的計(jì)算問(wèn)題，把它當(dāng)作一個(gè)運(yùn)行方式的調(diào)整問(wèn)題可能更為確切。為了得到一個(gè)合理的運(yùn)行方式，往往需要不斷根據(jù)計(jì)算結(jié)果，修改原始數(shù)據(jù)。在這個(gè)意義上，我們?cè)?/p>

10、編制潮流計(jì)算程序時(shí)，對(duì)使用的方便性和靈活性必須予以足夠的重視。因此，除了要求計(jì)算方法盡可能適應(yīng)各種修改.調(diào)整以外，還要注意輸入和輸出的方便性和靈活性，加強(qiáng)人機(jī)聯(lián)系，以便使計(jì)算人員能及時(shí)監(jiān)視計(jì)算過(guò)程并適當(dāng)?shù)乜刂朴?jì)算的進(jìn)行。潮流計(jì)算的目標(biāo)是求取電力系統(tǒng)在給定運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算。即節(jié)點(diǎn)電壓和功率分布，用以檢查系統(tǒng)各元件是否過(guò)負(fù)荷.各點(diǎn)電壓是否滿(mǎn)足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率損耗等。對(duì)現(xiàn)有電力系統(tǒng)的運(yùn)行和擴(kuò)建，對(duì)新的電力系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)以及對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定分析都是以潮流計(jì)算為基礎(chǔ)。潮流計(jì)算結(jié)果可用如電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)研究，安全估計(jì)或最優(yōu)潮流等對(duì)潮流計(jì)算的模型和方法有直接影響。實(shí)際電力系統(tǒng)的

11、潮流技術(shù)那主要采用牛頓-拉夫遜法。在運(yùn)行方式管理中，潮流是確定電網(wǎng)運(yùn)行方式的基本出發(fā)點(diǎn)；在規(guī)劃領(lǐng)域，需要進(jìn)行潮流分析驗(yàn)證規(guī)劃方案的合理性；在實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境，調(diào)度員潮流提供了電完個(gè)在預(yù)想操作情況下電網(wǎng)的潮流分布以校驗(yàn)運(yùn)行可靠性。在電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的多個(gè)領(lǐng)域都涉及到電網(wǎng)潮流計(jì)算。潮流是確定電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)的基本因素，潮流問(wèn)題是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)問(wèn)題的基礎(chǔ)和前提。牛頓-拉夫遜法作為一種實(shí)用的，有競(jìng)爭(zhēng)力的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算方法，是在應(yīng)用了稀疏矩陣技巧和高斯消去法求修正方程后。牛頓-拉夫遜法是求解非線性代數(shù)方程有效的迭代計(jì)算。2.2復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流計(jì)算電力系統(tǒng)潮流計(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

12、態(tài)的計(jì)算。潮流計(jì)算的目標(biāo)是求取電力系統(tǒng)在給定運(yùn)行方式下的節(jié)點(diǎn)電壓和功率分布，用以檢查系統(tǒng)各元件是否過(guò)負(fù)荷、各點(diǎn)電壓是否滿(mǎn)足要求、功率的分布和分配是否合理以及功率損耗等。對(duì)現(xiàn)有電力系統(tǒng)的運(yùn)行和擴(kuò)建，對(duì)新的電力系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)都是以潮流計(jì)算為基礎(chǔ)。潮流計(jì)算結(jié)果的用途，例如用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定研究、安全估計(jì)或最優(yōu)潮流等也對(duì)潮流計(jì)算的模型和方法有直接影響。節(jié)點(diǎn)類(lèi)型：1）pv節(jié)點(diǎn)：柱入有功功率p為給定值，電壓也保持在給定數(shù)值。2）pq節(jié)點(diǎn)：諸如有功功率和無(wú)功功率是給定的。3）平衡節(jié)點(diǎn)：用來(lái)平衡全電網(wǎng)的功率。選一容量足夠大的發(fā)電機(jī)擔(dān)任平衡全電網(wǎng)功率的職責(zé)。平衡節(jié)點(diǎn)的電壓大小與相位是給定的，通常以它的相角為參考

13、量，即取其電壓相角為0。一個(gè)獨(dú)立的電力網(wǎng)中只設(shè)一個(gè)平衡點(diǎn)?；静襟E：1）形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；2）將各節(jié)點(diǎn)電壓設(shè)初值u；3）將節(jié)點(diǎn)初值代入相關(guān)求式，求出修正方程式的常數(shù)項(xiàng)向量；4）將節(jié)點(diǎn)電壓初值代入求式，求出雅可比矩陣元素；5）求解修正方程，求修正向量；6）求取節(jié)點(diǎn)電壓的新值；7）檢查是否收斂，如不收斂，則以各節(jié)點(diǎn)電壓的新值作為初值自第3步重新開(kāi)始進(jìn)行狹義次迭代，否則轉(zhuǎn)入下一步；8）計(jì)算支路功率分布，pv節(jié)點(diǎn)無(wú)功功率和平衡節(jié)點(diǎn)柱入功率。2.3潮流計(jì)算的方法及優(yōu)、缺點(diǎn)潮流計(jì)算法有，簡(jiǎn)化梯度法、二次規(guī)劃法、牛頓-拉夫遜法(newton-raphson)等。簡(jiǎn)化梯度法是采用梯度法進(jìn)行搜索，用罰函數(shù)處理違

14、約的不等式約束。該方法程序編制簡(jiǎn)便，所需存儲(chǔ)量小，對(duì)初始點(diǎn)無(wú)特殊要求，曾獲得普遍重視，成為第一種有效的優(yōu)化潮流方法。簡(jiǎn)化梯度法的缺點(diǎn)：迭代過(guò)程中，尤其是在接近最優(yōu)點(diǎn)附近會(huì)出現(xiàn)鋸齒現(xiàn)象，收斂性較差，收斂速度很慢；每次迭代都要重新計(jì)算潮流，計(jì)算量很大，耗時(shí)較多。二次規(guī)劃法是二階的方法，解決最優(yōu)潮流問(wèn)題收斂精度較好，能很好地解決耦合的最優(yōu)潮流問(wèn)題，但缺點(diǎn)是計(jì)算lagrange函數(shù)的二階偏導(dǎo)數(shù)，計(jì)算量大、計(jì)算復(fù)雜。2.4潮流計(jì)算所用程序語(yǔ)言的發(fā)展以前的潮流計(jì)算采用傳統(tǒng)的fortran過(guò)程性語(yǔ)言，具有不靈活，不易理解，難于擴(kuò)展等缺點(diǎn)，不利于發(fā)展。使用c語(yǔ)言，basic等這些開(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)電力系統(tǒng)分析程序，

15、要求開(kāi)發(fā)者不但要有足夠的對(duì)于電力系統(tǒng)分析的知識(shí)，還要求開(kāi)發(fā)人員必須精通編程語(yǔ)言，才能夠編制出合格的程序，這樣就必然提高了電力系統(tǒng)分析程序的編制難度。同時(shí)由于忽視了軟件工程的要求，使得程序雖然對(duì)于用戶(hù)很友好，但卻使后繼的程序開(kāi)發(fā)人員難于繼續(xù)工作。2.5 matlab概述目前電子計(jì)算機(jī)已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的分析計(jì)算，潮流計(jì)算是其基本應(yīng)用之一?，F(xiàn)有很多潮流計(jì)算方法。對(duì)潮流計(jì)算方法有五方面的要求：（1）計(jì)算速度快；（2）內(nèi)存需要少；（3）計(jì)算結(jié)果有良好的可靠性和可信性；（4）適應(yīng)性好，亦即能處理變壓器變比調(diào)整、系統(tǒng)元件的不同描述和與其它程序配合的能力強(qiáng)；（5）簡(jiǎn)單。matlab是一種交互式、面向?qū)ο蟮?/p>

16、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，廣泛應(yīng)用于工業(yè)界與學(xué)術(shù)界，主要用于矩陣運(yùn)算，同時(shí)在數(shù)值分析、自動(dòng)控制模擬、數(shù)字信號(hào)處理、動(dòng)態(tài)分析、繪圖等方面也具有強(qiáng)大的功能。matlab程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言結(jié)構(gòu)完整，且具有優(yōu)良的移植性，它的基本數(shù)據(jù)元素是不需要定義的數(shù)組。它可以高效率地解決工業(yè)計(jì)算問(wèn)題，特別是關(guān)于矩陣和矢量的計(jì)算。matlab與c語(yǔ)言和fortran語(yǔ)言相比更容易被掌握。通過(guò)m語(yǔ)言，可以用類(lèi)似數(shù)學(xué)公式的方式來(lái)編寫(xiě)算法，大大降低了程序所需的難度并節(jié)省了時(shí)間，從而可把主要的精力集中在算法的構(gòu)思而不是編程上。另外，matlab提供了一種特殊的工具：工具箱（toolboxes）.這些工具箱主要包括：信號(hào)處理（signal pr

17、ocessing）、控制系統(tǒng)（control systems）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（neural networks）、模糊邏輯(fuzzy logic)、小波(wavelets)和模擬（simulation）等等。不同領(lǐng)域、不同層次的用戶(hù)通過(guò)相應(yīng)工具的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，可以方便地進(jìn)行計(jì)算、分析及設(shè)計(jì)工作。matlab設(shè)計(jì)中，原始數(shù)據(jù)的填寫(xiě)格式是很關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，它與程序使用的方便性和靈活性有著直接的關(guān)系。原始數(shù)據(jù)輸入格式的設(shè)計(jì)，主要應(yīng)從使用的角度出發(fā)，原則是簡(jiǎn)單明了，便于修改。2.6牛頓-拉夫遜法原理假設(shè)有n個(gè)聯(lián)立的非線性代數(shù)方程：假設(shè)以給出各變量的初值，令其分別為個(gè)變量的修正量，使?jié)M足以上方程，所以：將上式

18、中的n個(gè)多元函數(shù)在初始值附近分別展開(kāi)成泰勒級(jí)數(shù)，并略去含有，的二次及以上階次的各項(xiàng)，便得：方程可寫(xiě)成：以上方程是對(duì)于修正量，的線性方程組，稱(chēng)為牛頓法的修正方程，可解出，。對(duì)初始近似解進(jìn)行修正： （i=1,2,，n）反復(fù)迭代，在進(jìn)行k+1次迭代時(shí)，從求解修正方程式：得到修正量,對(duì)各量進(jìn)行修正 （i=1,2,，n）迭代過(guò)程一直進(jìn)行到滿(mǎn)足收斂判據(jù)圖2.1 牛頓法的幾何解釋2.7牛頓-拉夫遜法解決潮流計(jì)算問(wèn)題節(jié)點(diǎn)總數(shù)為n；pq節(jié)點(diǎn)有m，；pv節(jié)點(diǎn)有n-m-1，平衡節(jié)點(diǎn)有1個(gè)，節(jié)點(diǎn)編號(hào)按照先pq節(jié)點(diǎn)，再pv節(jié)點(diǎn)，最后平衡節(jié)點(diǎn)的順序進(jìn)行編號(hào)，即:1，2，m為pq節(jié)點(diǎn)；m+1，m+2，n-1為pv節(jié)點(diǎn)；n為

19、平衡節(jié)點(diǎn)。可形成結(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。導(dǎo)納矩陣元素可表示為，本文中節(jié)點(diǎn)電壓以直角坐標(biāo)形式表示，即。由此下列公式可求出pi，qi假設(shè)系統(tǒng)中的第1，2，m號(hào)節(jié)點(diǎn)為pq節(jié)點(diǎn)，第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的給定功率為和，對(duì)該節(jié)點(diǎn)可列方程：假設(shè)系統(tǒng)中的第m+1，m+2，n-1號(hào)節(jié)點(diǎn)為pv節(jié)點(diǎn)，則對(duì)其中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)可列方程:第n號(hào)節(jié)點(diǎn)為平衡節(jié)點(diǎn)，其電壓為是給定的，故不參加迭代。修正方程可寫(xiě)成分塊矩陣的形式：通過(guò)反復(fù)求解修正方程，解出各節(jié)點(diǎn)的未知量，再通過(guò)收斂判據(jù)判定是否已為真值。從而求得pq節(jié)點(diǎn)的電壓v及相角的真值，pv節(jié)點(diǎn)的q、真值，平衡節(jié)點(diǎn)的p、q真值，以上即為牛頓-拉夫遜迭代法的潮流計(jì)算過(guò)程，其優(yōu)點(diǎn)為計(jì)算精確，運(yùn)行速度快。其中

20、的各個(gè)環(huán)節(jié)都可通過(guò)matlab程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.8計(jì)算機(jī)潮流計(jì)算的步驟（1）對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)的所有參數(shù)設(shè)初值,包括電壓、相角、有功、無(wú)功等。（2）處理非標(biāo)準(zhǔn)變比支路,使其變成標(biāo)準(zhǔn)變比為1的變壓器支路。（3）形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣y。（4）計(jì)算有功功率的不平衡量pi,從而求出。（5）根據(jù)節(jié)點(diǎn)的類(lèi)型形成j。（6）解修正方程式,求各節(jié)點(diǎn)的電壓的變化量ei(i=1,2,3.n,is)（7）求各節(jié)點(diǎn)相角的新值ei=ei+ei (i=1,2,3. n,is)（8）計(jì)算無(wú)功功率的不平衡量qi,從而求出 (i=1,2,3.n,is)（9）解修正方程式,求各節(jié)點(diǎn)的電壓大小的變化量 (i=1,2,3.,n,is)。（10）求各

21、節(jié)點(diǎn)的電壓大小的新值 (i=1,2,3.,n,is)。（11）運(yùn)用個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓的新值自第四步開(kāi)始下一次迭代。計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)的功率和線路功率。其中平衡節(jié)點(diǎn)的功率的計(jì)算公式為線路上的功率為:從而線路上的損耗的功率為:2.9計(jì)算機(jī)程序的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)納矩陣的形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是方陣,其階數(shù)等于網(wǎng)絡(luò)中出參考節(jié)點(diǎn)外的節(jié)點(diǎn)數(shù)n。節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是稀疏矩陣,其各行非零非對(duì)角元數(shù)就等于該行相對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)所連接的不接地支路數(shù)。節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的對(duì)角元就等于各該節(jié)點(diǎn)所連接導(dǎo)納的總和。節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的非對(duì)角元等于連接節(jié)點(diǎn)i,j支路導(dǎo)納的負(fù)值。點(diǎn)導(dǎo)納矩陣一般是對(duì)稱(chēng)矩陣。對(duì)于支路中有非標(biāo)準(zhǔn)變比變壓器的支路來(lái)說(shuō),利用下面的公式來(lái)計(jì)算它的導(dǎo)納。變壓

22、器的變比,假如已知非標(biāo)準(zhǔn)變比支路i,j上的阻抗(以下沒(méi)有特殊說(shuō)明所有的參數(shù)都用標(biāo)幺值)為,則線路導(dǎo)納為,線路上的對(duì)地半導(dǎo)納為。j的形成y是由最終形成的導(dǎo)納矩陣的虛部組成的,但是pv節(jié)點(diǎn)以及平衡節(jié)點(diǎn)不參加qv迭代,因此y中不包含與這些節(jié)點(diǎn)有關(guān)的元素。迭代條件和約束方程迭代條件就是如果q時(shí)就停止迭代。對(duì)節(jié)點(diǎn)的約束條件分為三類(lèi):即對(duì)節(jié)點(diǎn)注入功率的約束、對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓大小的約束和對(duì)相角的約束。其中對(duì)節(jié)點(diǎn)注入功率的約束,主要是對(duì)電源注入功率的約束條件不能滿(mǎn)足時(shí),將威脅到發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行。對(duì)電壓大小的約束不能滿(mǎn)足時(shí),將影響電能的質(zhì)量,嚴(yán)重時(shí)將影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。對(duì)相對(duì)相角的約束條件不能滿(mǎn)足時(shí),也將危及系統(tǒng)運(yùn)

23、行的穩(wěn)定性。圖2.2 程序流程圖其中計(jì)算p;q;v程序如下k=1;while k=mp=p(k)-e(k)*(dot g(k,:)*e-dot b(k,:)*f)-f(k)dot g(k,:)*f+dot b(k,:)*e);q=q(k)-f(k)*(dot g(k,:)*e-dot b(k,:)*f)+e(k)dot g(k,:)*f+dot b(k,:)*e);w(k)=p q;k=k+1;endwhile k=nl=p(k)-e(k)*(dot g(k,:)*e-dot b(k,:)*f)-f(k)dot g(k,:)*f+dot b(k,:)*e);v=v(k)v(k)-(e(k)e(

24、k)+f(k)f(k);w(k)=l(k) v(k);v(k)=l v;k=k+1;end計(jì)算雅克比矩陣的程序如下：i=1 j=1while i=m+1if j=ni=i+1elseif i=jj(i,j)=-(dot g(i,:)*e-dot b(i,:)*f)-g(i,i)*e(i)-b(i,i)*f(i) -(dot g(i,:)*f+dot b(i,:)*e)+b(i,i)*e(i)-g(i,i)*f(i);dot g(i,:)*f+dot b(i,:)*e+b(i,i)*e(i)-g(i,i)*f(i) -(dot g(i,:)*e-dot b(i,:)*f)+g(i,i)*e(i)

25、+b(i,i)*f(i);j=j+1elsej(i,j)=-(g(i,j)*e(i)+b(i,j)f(i) b(i,j)*e(i)-g(i,j)*f(i);b(i,j)*e(i)-g(i,j)*f(i) g(i,j)*e(i)+b(i,j)f(i)j=j+1endendwhile i=nif j=ni=i+1elseif i=jj(i,j)=-(dot g(i,:)*e-dot b(i,:)*f)-g(i,i)*e(i)-b(i,i)*f(i) -(dot g(i,:)*f+dot b(i,:)*e)+b(i,i)*e(i)-g(i,i)*f(i);-2*e(i) -2*f(i);j=j+1e

26、lsej(i,j)=-(g(i,j)*e(i)+b(i,j)f(i) b(i,j)*e(i)-g(i,j)*f(i);0 0;j=j+1endend2.10計(jì)算過(guò)程及數(shù)據(jù)分析本文用matlab結(jié)合牛頓-拉夫遜法，牛頓-拉夫遜法是求解非線性方程有效的迭代計(jì)算方法，在牛頓-拉夫遜法的每一次迭代過(guò)程中，非線性問(wèn)題通過(guò)線性化逐步近似，可提高其精確度。潮流計(jì)算中復(fù)雜矩陣的輸入問(wèn)題可通過(guò)創(chuàng)建m 文件來(lái)解決；matlab 稱(chēng)為矩陣實(shí)驗(yàn)室，其能進(jìn)行潮流計(jì)算中的各種矩陣運(yùn)算， 程序的編寫(xiě)因matlab 提供了許多功能函數(shù)而變得簡(jiǎn)單易行。并且matlab提供了可視化技術(shù)，使圖形和數(shù)據(jù)聯(lián)系起來(lái)。以ieee-6bus

27、標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)系統(tǒng)的潮流計(jì)算進(jìn)行仿真,具體計(jì)算中系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分三類(lèi):(1)pq節(jié)點(diǎn),即節(jié)點(diǎn)的有功功率p和無(wú)功功率q已知,節(jié)點(diǎn)電壓(v,)未知;(2)pv節(jié)點(diǎn),即節(jié)點(diǎn)的有功功率p和電壓幅值v已知,節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率q和電壓的相位未知;(3)平衡節(jié)點(diǎn),即節(jié)點(diǎn)的電壓幅值v和相位已知,節(jié)點(diǎn)的有功功率p和無(wú)功功率q未知.圖1所示的算例中,節(jié)點(diǎn)總數(shù)為6(n=6);pq節(jié)點(diǎn)有4個(gè)(m=4),如節(jié)點(diǎn)14;pv節(jié)點(diǎn)有1個(gè)(n-m-1=1),如節(jié)點(diǎn)5;平衡節(jié)點(diǎn)有1個(gè),如節(jié)點(diǎn)6.節(jié)點(diǎn)編號(hào)按照先pq節(jié)點(diǎn),再pv節(jié)點(diǎn),最后平衡節(jié)點(diǎn)的順序進(jìn)行編號(hào),即:1,2,m為pq節(jié)點(diǎn);m+1,m+2,n-1為pv節(jié)點(diǎn);n為平衡節(jié)點(diǎn).參數(shù)如表1.1

28、所示表2.1 系統(tǒng)參數(shù)表linenumberbusfromnumbertorxtapratio1120.0000.3000.0252140.0970.4073160.1230.5184250.8280.6405350.7231.0506430.0000.1331.1007460.0800.370供電網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)并作出等值電路如圖2.3所示網(wǎng)絡(luò)參數(shù)：負(fù)荷參數(shù)圖2.3 iee6系統(tǒng)圖節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣數(shù)據(jù)如表3.2表2.2 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣0.9880 - 7.3251i 0 + 3.2520i 0 -0.5541 + 2.3249i 0 -0.4339 + 1.8275i 0 + 3.2520i 0.5765

29、 - 4.6418i 0 0 -0.5765 + 1.3085i 0 0 0 0.4449 - 8.1649i 0 + 6.8353i -0.4449 + 0.6461i 0 -0.5541 + 2.3249i 0 0 + 6.8353i 1.1124 -11.1208i 0 -0.5583 + 2.5820i 0 -0.5765 + 1.3085i -0.4449 + 0.6461i 0 1.0214 - 1.9545i 0 -0.4339 + 1.8275i 0 0 -0.5583 + 2.5820i 0 0.9922 - 4.4095i用公式：計(jì)算,用公式：計(jì)算,形成雅克比矩陣：解之可得

30、由可得第一次迭代誤差繼續(xù)以上計(jì)算，直到滿(mǎn)足條件。計(jì)算全線功率和平衡節(jié)點(diǎn)功率。2.11 matlab潮流計(jì)算程序潮流計(jì)算程序如下：clearclcz12=0.3j;r12=real(z12);x12=imag(z12);r14=0.097;x14=0.407;r16=0.123;x16=0.518;r25=0.282;x25=0.640;r35=0.723;x35=1.050;r43=0;x43=0.133;r46=0.080;x46=0.370;k1=1.025;k2=1.1;y12=1/(r12+x12*j);y14=1/(r14+x14*j);y16=1/(r16+x16*j);y25=1

31、/(r25+x25*j);y35=1/(r35+x35*j);y43=1/(r43+x43*j);y46=1/(r46+x46*j);y(1,1)=y16+y14+y12/(k1*k1);y(2,1)=-y12/k1;y(1,2)=y(2,1);y(4,1)=-y14;y(1,4)=y(4,1);y(6,1)=-y16;y(1,6)=y(6,1);y(2,2)=y12+y25;y(5,2)=-y25;y(2,5)=y(5,2);y(3,3)=y35+y43;y(4,3)=-y43/k2;y(3,4)=y(4,3);y(5,3)=-y35;y(3,5)=y(5,3);y(4,4)=y14+y46

32、+y43/(k2*k2);y(6,4)=-y46;y(4,6)=y(6,4);y(5,5)=y35+y25;y(6,6)=y16+y46;g=real(y);b=imag(y);s1=input(節(jié)點(diǎn)1功率=)s2=input(節(jié)點(diǎn)2功率=)s3=input(節(jié)點(diǎn)3功率=)s4=input(節(jié)點(diǎn)4功率=)p(5)=input(節(jié)點(diǎn)5有功=)e(5)=input(節(jié)點(diǎn)5電壓=)e(6)=input(節(jié)點(diǎn)6電壓=)x=input(誤差允許范圍)p(1)=0.5;q(1)=0.05;p(2)=0.3;q(2)=0.18;p(3)=0.55;q(3)=0.13;p(4)=0.5;q(4)=0.05;p

33、(5)=0.501;m=4;n=6;v1=1;e(1)=real(v1);f(1)=imag(v1);e(2)=1;e(3)=1;e(4)=1;f(2)=0;f(3)=0;f(4)=0;f(5)=0;f(6)=0;v(n-1)=e(n-1);k=0 while 3x|abs(w(2)x|abs(w(3)x|abs(w(4)x|abs(w(5)x|abs(w(6)x|abs(w(7)x|abs(w(8)x|abs(w(9)x|abs(w(10)xi=1;y=1while i=m+1if y=ni=i+1y=1elseif i=yj(2*i-1,2*y-1)=-(dot(g(i,:),e)-dot

34、(b(i,:),f)-g(i,i)*e(i)-b(i,i)*f(i)j(2*i-1,2*y)=-(dot(g(i,:),f)+dot(b(i,:),e)+b(i,i)*e(i)-g(i,i)*f(i)j(2*i,2*y-1)=dot(g(i,:),f)+dot(b(i,:),e)+b(i,i)*e(i)-g(i,i)*f(i)j(2*i,2*y)=-(dot(g(i,:),e)-dot(b(i,:),f)+g(i,i)*e(i)+b(i,i)*f(i)y=y+1elsej(2*i-1,2*y-1)=-(g(i,y)*e(i)+b(i,y)*f(i)j(2*i-1,2*y)=b(i,y)*e(i

35、)-g(i,y)*f(i)j(2*i,2*y-1)=b(i,y)*e(i)-g(i,y)*f(i)j(2*i,2*y)=g(i,y)*e(i)+b(i,y)*f(i)y=y+1endendwhile i=nif y=ni=i+1y=1elseif i=yj(2*i-1,2*y-1)=-(dot(g(i,:),e)-dot(b(i,:),f)-g(i,i)*e(i)-b(i,i)*f(i)j(2*i-1,2*y)=-(dot(g(i,:),f)+dot(b(i,:),e)+b(i,i)*e(i)-g(i,i)*f(i)j(2*i,2*y-1)=-2*e(i)j(2*i,2*y)=-2*f(i)y

36、=y+1elsej(2*i-1,2*y-1)=-(g(i,y)*e(i)+b(i,y)*f(i)j(2*i-1,2*y)=b(i,y)*e(i)-g(i,y)*f(i)j(2*i,2*y-1)=0j(2*i,2*y)=0y=y+1endende=wv=inv(-j)*eh=1while h=ne1(h)=v(2*h-1)f1(h)=v(2*h)e(h)=e(h)+e1(h)f(h)=f(h)+f1(h)h=h+1;end else break end k=k+1 end v=e+j*f s6=v(6)*dot(y(6,:),v) s12=v(1)*(v(1)-v(2)*y12s14=v(1)*

37、(v(1)-v(4)*y14s16=v(1)*(v(1)-v(6)*y16s25=v(2)*(v(2)-v(5)*y25s35=v(3)*(v(3)-v(5)*y35s43=v(4)*(v(4)-v(3)*y43s46=v(4)*(v(4)-v(6)*y46s21=v(2)*(v(2)-v(1)*y12s41=v(4)*(v(4)-v(1)*y14s61=v(6)*(v(6)-v(1)*y16s52=v(5)*(v(5)-v(2)*y25s53=v(5)*(v(5)-v(3)*y35s34=v(3)*(v(3)-v(4)*y43s64=v(6)*(v(6)-v(4)*y46各變量隨迭代次數(shù)的變

38、化如下圖： a 節(jié)點(diǎn)1中p(*),q(+)隨迭代次數(shù)k的變化 b 節(jié)點(diǎn)2中p(*),q(+)隨迭代次數(shù)k的變化 c 節(jié)點(diǎn)3中p(*),q(+)隨迭代次數(shù)k的變化 d 節(jié)點(diǎn)4中p(*),q(+)隨迭代次數(shù)k的變化e 節(jié)點(diǎn)5中p(*),v(+)隨迭代次數(shù)k的變化圖2.4 各個(gè)量隨迭代次數(shù)的變化圖3電力系統(tǒng)仿真概述3.1仿真發(fā)展仿真建模的發(fā)展 仿真是基于模型的活動(dòng)，模型建立、實(shí)現(xiàn)、驗(yàn)證、應(yīng)用是仿真過(guò)程不變的主題。隨著時(shí)代的發(fā)展，仿真模型包含的內(nèi)容大大擴(kuò)展，建模方法日益多樣，模型交互性和重用性變得越來(lái)越重要，模型的校核與驗(yàn)證的成為仿真中必要的步驟。 3.1.1仿真模型的分類(lèi)仿真模型的種類(lèi)隨著被仿真對(duì)象

39、的豐富而日益廣泛。從最簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)方程描述的模型到描述復(fù)雜大系統(tǒng)發(fā)展變化規(guī)律的仿真模型，仿真模型的種類(lèi)涵蓋了仿真所涉及的各個(gè)領(lǐng)域。如此之多的仿真模型，需要研究科學(xué)的分類(lèi)方法，使各種仿真模型能夠歸屬到一定類(lèi)別中，對(duì)建模和驗(yàn)?zāi)７椒ǖ倪x擇、仿真模型的管理變得非常重要。仿真模型可以按照其模擬的對(duì)象不同而加以分類(lèi)，如飛機(jī)模型、核反應(yīng)堆模型，也可以根據(jù)仿真模型建立的方法進(jìn)行分類(lèi)，又可以依據(jù)其仿真中不同階段加以分類(lèi)，如概念模型、數(shù)學(xué)模型、計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)模型等。隨著仿真研究對(duì)象的擴(kuò)展，對(duì)仿真模型的分類(lèi)研究應(yīng)成為仿真概念研究的一個(gè)重要課題，這是進(jìn)一步發(fā)展仿真理論的需要。 3.1.2建模方法 面對(duì)新世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展對(duì)仿真

40、技術(shù)的需求，對(duì)建模方法論提出新的要求，包括但不限于： 1）仿真研究對(duì)象越來(lái)越復(fù)雜，需要研究復(fù)雜系統(tǒng)建模的方法； 2）仿真的精度和可信度要求越來(lái)越高，需要研究提高所建立模型的精度方法； 3）同樣的仿真研究對(duì)象，在不同仿真系統(tǒng)中要反映出不同的屬性，需要在建模時(shí)考慮具體的要求，并研究仿真模型簡(jiǎn)化、細(xì)化、聚合、解聚的方法； 4）仿真模型建立要反映仿真工程性越來(lái)越強(qiáng)的變化趨勢(shì)，強(qiáng)調(diào)仿真建模及其使用工具的標(biāo)準(zhǔn)化； 5）仿真建模人員不僅要考慮建立模型本身的要求，同樣需要考慮驗(yàn)?zāi)５囊螅?6）建模過(guò)程應(yīng)反映對(duì)仿真系統(tǒng)全面的配置、質(zhì)量管理要求的變化，建立完備的模型檔案，對(duì)模型的屬性及其建立過(guò)程加以記載和科學(xué)管理

41、。 總之，仿真技術(shù)的發(fā)展變化對(duì)作為基礎(chǔ)的建模方法學(xué)提出了更高要求，這種變化既反映在建模方法的技術(shù)層面，同樣更高地反映到對(duì)建模過(guò)程和模型配置管理的要求。 3.1.3仿真模型互操作性 通過(guò)建立相對(duì)簡(jiǎn)單的仿真模型集，并通過(guò)一定的交互性協(xié)議，來(lái)構(gòu)建相對(duì)復(fù)雜的仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜的過(guò)程或現(xiàn)象進(jìn)行研究，這是一種比較經(jīng)濟(jì)有效的開(kāi)發(fā)仿真系統(tǒng)的方法，這種思想已經(jīng)被眾多分布交互仿真系統(tǒng)的成功應(yīng)用所證明。仿真模型互操作性已經(jīng)成為仿真設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)時(shí)必須考慮因素，美國(guó)國(guó)防部已經(jīng)要求其管轄范圍內(nèi)的仿真項(xiàng)目都要符合高層體系結(jié)構(gòu)（hla）的要求。仿真模型互操作成為新的仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中關(guān)鍵性的問(wèn)題，“互操作建模”（interop

42、erability modeling）實(shí)際成為建模過(guò)程中一部分，要反映真實(shí)世界實(shí)體交互過(guò)程和實(shí)體之間的相互影響。仿真模型互操作性要考慮兩個(gè)主要問(wèn)題： 1）模型之間互操作性的權(quán)威描述 模型之間互操作性的權(quán)威描述是真實(shí)實(shí)體之間相互影響和作用過(guò)程在仿真世界中的客觀描述，由于不同設(shè)計(jì)人員對(duì)這種過(guò)程的認(rèn)識(shí)存在著一定的區(qū)別，為了保證模型之間互操作的一致性，必須建立模型之間互操作性的權(quán)威描述，如任務(wù)空間功能描述（fdms）、仿真參考聯(lián)邦模型都是為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)而產(chǎn)生研究課題； 2）仿真模型互操作性實(shí)現(xiàn) 仿真模型互操作性的實(shí)現(xiàn)需要遵循一定標(biāo)準(zhǔn)，hla標(biāo)準(zhǔn)定義了對(duì)象模型模板（omt）、聯(lián)邦對(duì)象模型（fom）、仿真

43、對(duì)象模型（som）等建立互操作性仿真模型參考的規(guī)則；在仿真模型互操作性實(shí)現(xiàn)的編碼過(guò)程中，同樣要遵守分布式對(duì)象開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，如corba、dcom等；由于采用標(biāo)準(zhǔn)性建模規(guī)則和編碼標(biāo)準(zhǔn)，使仿真模型互操作性實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化程度可以大大提高。 仿真模型互操作性是近十年逐漸發(fā)展起來(lái)研究課題，目前還沒(méi)有全球性的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，很難滿(mǎn)足仿真技術(shù)飛速發(fā)展的需要。仿真互操作全球性標(biāo)準(zhǔn)將是未來(lái)努力的方向。 3.1.4仿真模型重用性 仿真模型重用性是仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中越來(lái)越重要的一個(gè)問(wèn)題。以往的仿真模型開(kāi)發(fā)很少考慮仿真型未來(lái)應(yīng)用，使仿真模型在使用一段時(shí)間后就越來(lái)越難以滿(mǎn)足仿真應(yīng)用的需要，必須根據(jù)新的仿真應(yīng)用需求重新設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，這對(duì)

44、越來(lái)越多的仿真應(yīng)用開(kāi)發(fā)而言是很不利的。而且隨著復(fù)雜系統(tǒng)仿真的發(fā)展，仿真需求變化越來(lái)越快，對(duì)仿真模型重用性提出了迫切的需求。 仿真模型實(shí)現(xiàn)中采用模塊化和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，使新的仿真應(yīng)用開(kāi)發(fā)可以部分地應(yīng)用前面研究開(kāi)發(fā)的成果，一定程度上減輕了新的仿真應(yīng)用開(kāi)發(fā)的壓力，但這種較低層次上的重用性帶有很大的隨意性和不確定性。為了真正實(shí)現(xiàn)仿真模型的可重用性，必須對(duì)模型設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、驗(yàn)證和管理的各個(gè)角度建立相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)保證仿真模型重用性的實(shí)現(xiàn)。仿真是針對(duì)不同的應(yīng)用目標(biāo)的，應(yīng)用目標(biāo)的不同直接反映到仿真模型的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中，因此為一個(gè)仿真應(yīng)用所開(kāi)發(fā)的仿真模型很難原封不動(dòng)地放到另一個(gè)仿真應(yīng)用中，必須認(rèn)真考慮被重用的仿

45、真模型與新的仿真應(yīng)用目標(biāo)的一致性程度，這種比較是仿真模型重用性研究需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。 3.1.5仿真模型與可信度評(píng)估 近十年來(lái)，建模與仿真方法研究的另一個(gè)重要特點(diǎn)是仿真模型vv&a與可信度評(píng)估的重要性日益為仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者和使用者所重視。仿真模型vv&a不是要評(píng)價(jià)模型本身的好與壞，它關(guān)注的是仿真模型是否符合設(shè)計(jì)和是否滿(mǎn)足仿真模型應(yīng)用目標(biāo)的要求。仿真模型vv&a也不等同于對(duì)仿真模型軟件實(shí)現(xiàn)所進(jìn)行的功能測(cè)試和性能測(cè)試，它是伴隨仿真模型的整個(gè)生命周期的活動(dòng)。仿真模型vv&a過(guò)程、方法、指標(biāo)以及協(xié)調(diào)管理問(wèn)題是其發(fā)展應(yīng)用中必須解決的一些問(wèn)題。 仿真系統(tǒng)的規(guī)模越來(lái)越大，復(fù)雜程度越來(lái)越大，開(kāi)發(fā)工程性越來(lái)越

46、強(qiáng)。仿真系統(tǒng)的可信度評(píng)估越來(lái)越需要開(kāi)展全系統(tǒng)、全生命周期的vv&a，并通過(guò)提供盡可能多的自動(dòng)化工具來(lái)提高仿真模型vv&a的效率，降低仿真模型vv&a的耗費(fèi)。仿真模型vv&a工具是提高其工作效率和準(zhǔn)確性的重要保障。仿真模型vv&a標(biāo)準(zhǔn)是確立其在仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中的重要作用的標(biāo)志。仿真模型vv&a工作應(yīng)與仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中各種相關(guān)工作建立密切協(xié)調(diào)的關(guān)系，最終目標(biāo)是用有限的在模型vv&a方面的投入換取最嚴(yán)格的仿真可信度方面的保障。在仿真模型vv&a概念和方法研究的基礎(chǔ)上，仿真模型vv&a人員正不斷地推動(dòng)vv&a在實(shí)際仿真系統(tǒng)的應(yīng)用，近年來(lái)，仿真模型vv&a已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于若干仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，特別是對(duì)復(fù)

47、雜仿真系統(tǒng)vv&a與可信度評(píng)估研究，使仿真模型校核與驗(yàn)證技術(shù)研究向一個(gè)新的高度發(fā)展。 仿真模型vv&a已經(jīng)成為仿真系統(tǒng)研究和應(yīng)用重要支柱，仿真模型vv&a只有在正確宏觀政策指導(dǎo)下，通過(guò)制訂有效方案、依靠充分的權(quán)威數(shù)據(jù)和文檔、建立集成化的vv&a支撐工具、充分發(fā)揮領(lǐng)域?qū)＜业闹С郑拍軓睦碚撗芯恐鸩阶呦驊?yīng)用發(fā)展，美國(guó)等發(fā)展仿真系統(tǒng)vv&a的經(jīng)驗(yàn)值得我國(guó)借鑒。為了使我國(guó)仿真系統(tǒng)vv&a不斷走向成熟，建議國(guó)家仿真規(guī)劃、管理部門(mén)抓緊制定我國(guó)仿真系統(tǒng)vv&a宏觀政策，對(duì)仿真系統(tǒng)vv&a發(fā)展必須解決的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行攻關(guān)，提出有效的解決方案。與此同時(shí)，分階段逐步推動(dòng)vv&a在仿真系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用，對(duì)廣大

48、仿真系統(tǒng)的管理人員、開(kāi)發(fā)人員、使用人員開(kāi)展vv&a方面的技術(shù)培訓(xùn)，使vv&a成為仿真系統(tǒng)向規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展過(guò)程中的重要推動(dòng)力。 3.1.6仿真系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展 分布交互仿真技術(shù)的發(fā)展打破了傳統(tǒng)仿真應(yīng)用開(kāi)發(fā)的封閉局面，使仿真應(yīng)用間的互操作成為可能。在新世紀(jì)，仿真系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步向著標(biāo)準(zhǔn)化、層次化、網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化和網(wǎng)格化的方向發(fā)展，這是一個(gè)難以逆轉(zhuǎn)的潮流。由此帶來(lái)的仿真系統(tǒng)重用（reuse）和可配置管理方面的好處，將大大降低仿真應(yīng)用開(kāi)發(fā)的成本，更加有利于仿真向更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展。 3.1.7仿真系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化 從上個(gè)世紀(jì)80年代初開(kāi)始的simnet計(jì)劃，標(biāo)志著分布交互仿真時(shí)代

49、的來(lái)臨，分布交互仿真技術(shù)的快速發(fā)展一方面是得益于分布式計(jì)算技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展，另一方面則應(yīng)歸功于仿真標(biāo)準(zhǔn)化工作的深入開(kāi)展。從上個(gè)世紀(jì)90年代開(kāi)始的分布交互仿真標(biāo)準(zhǔn)制定工作，主要完成了ieee1278系列標(biāo)準(zhǔn)，包括了對(duì)體系結(jié)構(gòu)、仿真應(yīng)用交互協(xié)議數(shù)據(jù)單元（pdu）和編碼、網(wǎng)絡(luò)要求、仿真工程管理、校核驗(yàn)證與驗(yàn)收、精度描述等幾個(gè)方面定義，該系列標(biāo)準(zhǔn)大大方便了異構(gòu)的仿真系統(tǒng)互聯(lián)構(gòu)造大規(guī)模分布交互仿真系統(tǒng)工作。與分布交互仿真標(biāo)準(zhǔn)（ieee1278）同時(shí)發(fā)展的聚合級(jí)仿真協(xié)議（alsp）定義了聚合級(jí)仿真應(yīng)用之間互聯(lián)進(jìn)行大規(guī)模作戰(zhàn)仿真的所應(yīng)遵循的體系結(jié)構(gòu)、事件調(diào)度、交互協(xié)議等方面的要求。在分布交互仿真標(biāo)

50、準(zhǔn)和聚合級(jí)仿真協(xié)議的基礎(chǔ)上，結(jié)合其他分布式仿真的經(jīng)驗(yàn)，美國(guó)國(guó)防部1995年公布了向高層體系結(jié)構(gòu)（hla）轉(zhuǎn)變的計(jì)劃。hla標(biāo)準(zhǔn)化工作包括了hla的基本規(guī)則的定義、對(duì)象模型模板的格式和信息接口的規(guī)定，ieee于2000年9月通過(guò)了關(guān)于hla的1ieee1516系列標(biāo)準(zhǔn)，使其成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 分布交互仿真標(biāo)準(zhǔn)化工作在新世紀(jì)的開(kāi)始將進(jìn)一步深入地開(kāi)展，并將繼續(xù)成為推動(dòng)仿真向更大規(guī)模、更復(fù)雜的方向發(fā)展。仿真標(biāo)準(zhǔn)化工作應(yīng)覆蓋與仿真應(yīng)用開(kāi)發(fā)有關(guān)的所有方面，包括仿真工程的管理、模型的校核驗(yàn)證、仿真資源的管理等等。仿真標(biāo)準(zhǔn)化工作需要進(jìn)一步擴(kuò)大參與的組織的范圍，真正起到推動(dòng)全球仿真技術(shù)共同發(fā)展的作用。 3.1.8仿

51、真系統(tǒng)層次化 仿真系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)層次化是隨著仿真應(yīng)用復(fù)雜化而出現(xiàn)并發(fā)展的。這同一般的軟件系統(tǒng)發(fā)展的規(guī)律是一致的。仿真系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次化有利于仿真設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工作，同時(shí)大大提高了仿真系統(tǒng)開(kāi)放性、擴(kuò)展性和可管理性。 一般地，仿真系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)包括基本的四個(gè)層次： 1）資源層 提供仿真應(yīng)用所需的各種標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，如地理數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)等方面的參數(shù)，還應(yīng)當(dāng)包括仿真應(yīng)用管理所需的各類(lèi)信息； 2）支撐環(huán)境層 包括建模支撐環(huán)境和運(yùn)行支撐環(huán)境，作為仿真應(yīng)用的“操作系統(tǒng)”，可以提供仿真應(yīng)用過(guò)程中所需的各種接口和標(biāo)準(zhǔn)處理流程的調(diào)用，運(yùn)行支撐環(huán)境的典型代表是hla中的rti； 3）仿真模型層 包括完成仿真應(yīng)用所

52、需的各種仿真模型設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)，仿真模型的互操作應(yīng)在這個(gè)層次中加以定義，在中，hla仿真模型層中的工作應(yīng)包括按照的要求聯(lián)邦對(duì)象模型omt（fom）和仿真對(duì)象模型（som）； 4）分析評(píng)估層 對(duì)仿真的過(guò)程和結(jié)果加以分析評(píng)估已經(jīng)成為仿真系統(tǒng)內(nèi)含的重要功能，因此在仿真系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中應(yīng)當(dāng)包括分析評(píng)估層，提供對(duì)仿真過(guò)程的監(jiān)控和仿真結(jié)果的評(píng)估等高層次任務(wù)的支持。 3.1.9仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化 計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)成為信息化社會(huì)重要的基礎(chǔ)，同樣成為未來(lái)仿真系統(tǒng)重要的底層基礎(chǔ)。美國(guó)國(guó)防部上個(gè)世紀(jì)就已經(jīng)建立的仿真互聯(lián)網(wǎng)（）已經(jīng)成為defense simulation internet聯(lián)接美國(guó)國(guó)內(nèi)和海外軍事基地重要仿真資源的

53、基礎(chǔ)設(shè)施。仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化成為不可逆轉(zhuǎn)潮流，利用互聯(lián)網(wǎng)提供的廣闊的互聯(lián)性，可以大大降低仿真應(yīng)用之間進(jìn)行互操作的成本，加快仿真開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的速度。網(wǎng)絡(luò)對(duì)仿真系統(tǒng)的影響不僅僅體現(xiàn)在體系結(jié)構(gòu)的變化下，同樣反映在開(kāi)發(fā)方式的變化上，網(wǎng)絡(luò)使異地的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)共同開(kāi)發(fā)仿真系統(tǒng)成為可能。下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟將為仿真系統(tǒng)提供更加安全、可靠、有效的開(kāi)發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境。 web應(yīng)用技術(shù)的成熟也為仿真應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供了更加經(jīng)濟(jì)有效統(tǒng)一的環(huán)境。基于web仿真已經(jīng)成為當(dāng)前分布式仿真發(fā)展的重要方向?；诠不ヂ?lián)網(wǎng)的仿真必須解決實(shí)時(shí)性、可靠性、安全性和管理等多方面的問(wèn)題。 3.1.10仿真系統(tǒng)協(xié)同化 人-機(jī)協(xié)同的問(wèn)題一直是仿真系統(tǒng)關(guān)注的

54、重要問(wèn)題。分布交互仿真系統(tǒng)的發(fā)展大大擴(kuò)大了這個(gè)問(wèn)題研究的領(lǐng)域。協(xié)同化已經(jīng)成為新一代仿真系統(tǒng)重要的特征，協(xié)同化問(wèn)題既包括了異地的參與仿真的人員和設(shè)備在虛擬的、網(wǎng)絡(luò)化的仿真環(huán)境中，通過(guò)互相配合完成必要的任務(wù)，又包括了仿真系統(tǒng)整個(gè)生命周期的開(kāi)發(fā)工作中所需的各類(lèi)人員的協(xié)同工作。協(xié)同化將是使下一代仿真系統(tǒng)能夠有效地開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的重要保證。深入研究仿真系統(tǒng)中的協(xié)同化問(wèn)題同樣應(yīng)當(dāng)成為仿真體系結(jié)構(gòu)研究中的重要課題。 3.1.11仿真系統(tǒng)網(wǎng)格化 網(wǎng)格的總體目標(biāo)是在當(dāng)前日益發(fā)達(dá)的網(wǎng)格傳輸基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上建立信息處理基礎(chǔ)設(shè)施，將分散在網(wǎng)絡(luò)上的各種設(shè)備和各種信息以合理的方式“粘合”起來(lái)，形成高度集成的有機(jī)整體，向普通用戶(hù)提供強(qiáng)大的計(jì)算能力、存貯能力、設(shè)備訪問(wèn)能力及前所未有的信息融合和共享能力。網(wǎng)格