電力系統(tǒng)分析潮流計(jì)算matlab

1、目錄：一、軟件需求說明書3二、概要設(shè)計(jì)說明書41、編寫潮流計(jì)算程序.42、數(shù)據(jù)的輸入測試 43、運(yùn)行得出結(jié)果 44、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證 .4三、詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書1、數(shù)據(jù)導(dǎo)入模 塊52、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣模 塊53、編號判斷模塊54、收斂條件判定模 塊55、雅可比矩陣模塊5代計(jì)算模6、迭 塊57、計(jì)算輸出參數(shù)模塊5四、程碼 6五、最例 151果 、15輸入結(jié)2、輸出結(jié)果 15果驗(yàn)證 15一、軟件需求說明書本次設(shè)計(jì)利用MATLAB/C+/(使用MATLAB編程工具編寫潮流計(jì)算，實(shí)現(xiàn) 對節(jié)點(diǎn)電壓和功率分布的求取。潮流方程的求解根本方法是迭代，包括牛頓 -拉夫遜法，以及P-Q分解法， 本次設(shè)計(jì)采用牛頓迭代法。牛

2、頓迭代法(Newtons method)又稱為牛頓-拉夫遜方法，它是牛頓在17 世紀(jì)提出的一種在實(shí)數(shù)域和復(fù)數(shù)域上近似求解方程的方法。 多數(shù)方程不存在求根 公式，因此求精確根非常困難， 甚至不可能， 從而尋找方程的近似根就顯得特別 重要。方法使用函數(shù) f(x) 的泰勒級數(shù)的前面幾項(xiàng)來尋找方程 f(x) = 0 的根。 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) = 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。牛頓迭代法是取 x0 之后，在這個(gè)根底上，找到比 x0 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

3、的重要 方法之一，其最大優(yōu)點(diǎn)是在方程 f(x) = 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 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 平衡方程， 并對功率平衡方程求偏導(dǎo)， 得出對應(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

4、，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。二、概要設(shè)計(jì)說明書1、編寫潮流計(jì)算程序本程序主要分為七個(gè)模塊： 數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊、 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣模塊、 編號判斷模 塊、收斂條件判定模塊、雅可比矩陣模塊、迭代計(jì)算模塊、計(jì)算輸出參數(shù)模塊。下列圖為潮流迭代框圖。2、數(shù)據(jù)的輸入測試本次設(shè)計(jì)是將?電力系統(tǒng)分析?課本 P88例題進(jìn)行潮流計(jì)算。3、運(yùn)行

5、得出結(jié)果得出電壓、有功功率、無功功率、角度的數(shù)據(jù)。4、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證三、詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書1數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊：利用Excel輸入節(jié)點(diǎn)、支路數(shù)據(jù)，通過“讀取將數(shù)據(jù)導(dǎo)入MATLAB中。2、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣模塊:利用的電阻電抗及導(dǎo)納的值， 根據(jù)導(dǎo)納的計(jì)算公式， 計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的 自導(dǎo)納及節(jié)點(diǎn)間的互導(dǎo)納的值， 按照節(jié)點(diǎn)編號組成導(dǎo)納矩陣， 利用 MATLA“Breal 和“ imag 調(diào)用導(dǎo)納矩陣中的實(shí)部和虛部，分別形成電導(dǎo)和電納的矩陣。3 、編號判斷模塊：當(dāng)首節(jié)點(diǎn)在變壓器左側(cè)，設(shè)為 1，位于變壓器右側(cè)，設(shè)為 2，既非 1 也 非 0 為不含變壓器；節(jié)點(diǎn)類型為PQ時(shí)，為1,節(jié)點(diǎn)類型為PV時(shí)，為2,節(jié)點(diǎn)類型為V?時(shí)，

6、為 3 。4 、收斂條件判定模塊：根據(jù)節(jié)點(diǎn)的類型賦初值， 并進(jìn)行失配功率的初步計(jì)算， 判斷是否符合收 斂條件max Pi , Qi10-4。如不符合，那么進(jìn)行后續(xù)的計(jì)算。5 、雅可比矩陣模塊：根據(jù)節(jié)點(diǎn)類型確定雅克比矩陣的階數(shù)， 然后根據(jù) n 維非線性方程組的修 正方程求出雅克比矩陣。6、迭代計(jì)算模塊：解修正方程，并進(jìn)行收斂條件判斷， 如不符合條件那么進(jìn)行下一次迭代， 以一直到符合條件為止。7、計(jì)算輸出參數(shù)模塊：當(dāng)滿足收斂條件maxA pi， Qi0.0001)%雅%各%比矩陣的形成J=zeros(2*PQjd+PVjd); %U=ones(n,1); % for i=1:PQjdU(i,1)=

7、angle_u(i+n-1,1);矩陣定義為方便運(yùn)算將電壓取出放入一個(gè)新的矩陣endangle=zeros(n,1); % 為方便運(yùn)算將角度取出放入一個(gè)新的矩陣 for i=1:n-1angle(i,1)=angle_u(i,1);end%H% %H 局部生成for i1=1:n-1for i2=1:n-1if i1=i2J(i1,i2)=-U(i1,1)*U(i2,1)*(G(i1,i2)*sin(angle(i1,1)-angle(i2,1)-B(i1,i2)*cos(angle (i1,1)-angle(i2,1);endif i1=i2for i3=1:nif i3=i1J(i1,i2

8、)=J(i1,i2)+U(i1,1)*U(i3,1)*(G(i1,i3)*sin(angle(i1,1)-angle(i3,1)-B(i1,i3)*c os(angle(i1,1)-angle(i3,1);endendendend%N 局部生成end %N%for i1=1:n-1for i2=1:PQjdif i1=i2J(i1,i2+n-1)=-U(i1,1)*(G(i1,i2)*cos(angle(i1,1)-angle(i2,1)-B(i1,i2)*sin(angle(i1, 1)-angle(i2,1);endif i1=i2J(i1,i2+n-1)=(-2)*U(i1,1)*U(i

9、1,1)*G(i1,i1);for i3=1:nif i3=i1J(i1,i2+n-1)=J(i1,i2+n-1)-U(i3,1)*(G(i1,i3)*cos(angle(i1,1)-angle(i3,1)+B(i1,i3)*s in(angle(i1,1)-angle(i3,1);endendendendend%K% %K 局部生成 for i1=1:PQjdfor i2=1:n-1if i1=i2J(i1+n-1,i2)=U(i1,1)*U(i2,1)*(G(i1,i2)*cos(angle(i1,1)-angle(i2,1)-B(i1,i2)*sin(an gle(i1,1)-angle

10、(i2,1);endif i1=i2for i3=1:nif i3=i1J(i1+n-1,i2)=J(i1+n-1,i2)-U(i1,1)*U(i3,1)*(G(i1,i3)*cos(angle(i1,1)-angle(i3,1)+B( i1,i3)*sin(angle(i1,1)-angle(i3,1);endendendendend%L% %L 局部生成for i1=1:PQjdfor i2=1:PQjdif i1=i2J(i1+n-1,i2+n-1)=-U(i1,1)*(G(i1,i2)*sin(angle(i1,1)-angle(i2,1)-B(i1,i2)*cos(angle (i1

11、,1)-angle(i2,1);endif i1=i2J(i1+n-1,i2+n-1)=2*U(i1,1)*U(i1,1)*B(i1,i1);for i3=1:nif i3=i1J(i1+n-1,i2+n-1)=J(i1+n-1,i2+n-1)-U(i3,1)*(G(i1,i3)*sin(angle(i1,1)-angle(i3,1)-B( i1,i3)*cos(angle(i1,1)-angle(i3,1);endendendendenddelta_au=-inv(J)*delta_PQ; %解修正方程angle_u=angle_u+delta_au; %形成新的初始值% %再次計(jì)算失配功率

12、k=1;k_=PQjd+1;delta_PQ= zeros(PQjd*2+PVjd,1);for i4=1:n %if c(i4,6)=1delta_PQ(k,1)=zhuru_PQ(k,1); delta_PQ(k+n-1,1)=zhuru_PQ(k+n-1,1);i6=1;for i5=1:nif c(i5,6)=1delta_PQ(k,1)=delta_PQ(k,1)-angle_u(n-1+k)*angle_u(n-1+i6)*(G(i4,i5)*cos(angle_u(k, 1)-angle_u(i6,1)+B(i4,i5)*sin(angle_u(k,1)-angle_u(i6,1

13、);delta_PQ(k+n-1,1)=delta_PQ(k+n-1,1)-angle_u(n-1+k)*angle_u(n-1+i6)*(G(i4,i5)*sin(an gle_u(k,1)-angle_u(i6,1)-B(i4,i5)*cos(angle_u(k,1)-angle_u(i6,1);i6=i6+1;endif c(i5,6)=2delta_PQ(k,1)=delta_PQ(k,1)-angle_u(n-1+k)*c(i5,1)*(G(i4,i5)*cos(angle_u(k,1)-angle _u(i6,1)+B(i4,i5)*sin(angle_u(k,1)-angle_u

14、(i6,1);delta_PQ(k+n-1,1)=delta_PQ(k+n-1,1)-angle_u(n-1+k)*c(i5,1)*(G(i4,i5)*sin(angle_u(k, 1)-angle_u(i6,1)-B(i4,i5)*cos(angle_u(k,1)-angle_u(i6,1);i6=i6+1;endif c(i5,6)=3delta_PQ(k,1)=delta_PQ(k,1)-angle_u(n-1+k)*c(i5,1)*(G(i4,i5)*cos(angle_u(k,1)+B(i4 ,i5)*sin(angle_u(k,1);delta_PQ(k+n-1,1)=delta_

15、PQ(k+n-1,1)-angle_u(n-1+k)*c(i5,1)*(G(i4,i5)*sin(angle_u(k, 1)-B(i4,i5)*cos(angle_u(k,1);endendk=k+1;end%if c(i4,6)=2delta_PQ(k_,1)=zhuru_PQ(k_,1);i6=1;for i5=1:nif c(i5,6)=1delta_PQ(k_,1)=delta_PQ(k_,1)-c(i4,1)*angle_u(n-1+i6)*(G(i4,i5)*cos(angle_u(k_,1)-a ngle_u(i6,1)+B(i4,i5)*sin(angle_u(k_,1)-an

16、gle_u(i6,1);i6=i6+1;endif c(i5,6)=2delta_PQ(k_,1)=delta_PQ(k_,1)-c(i4,1)*c(i5,1)*(G(i4,i5)*cos(angle_u(k_,1)-angle_u(i 6,1)+B(i4,i5)*sin(angle_u(k_,1)-angle_u(i6,1);i6=i6+1;endif c(i5,6)=3delta_PQ(k_,1)=delta_PQ(k_,1)-c(i4,1)*c(i5,1)*(G(i4,i5)*cos(angle_u(k_,1)+B(i4,i5) *sin(angle_u(k_,1);endendk_=k

17、_+1;endend%再% 次進(jìn)行精度判斷前的準(zhǔn)備m=0;zhongjian_delta_PQ=delta_PQ;zhongjian_delta_PQ=abs(delta_PQ);jingdu=max(zhongjian_delta_PQ);m=m+1;end%迭代完畢 %電壓與角度換算結(jié)果輸岀U=on es( n,1);for i=1:PQjdU(i,1)=a ngle_u(i+n-1,1);endan gle=zeros( n,1);for i=1: n-1an gle(i,1)=a ngle_u(i,1);endan gle_jiaodu=a ngle/(2*pi)*360;%計(jì)算各個(gè)節(jié)

18、點(diǎn)功率P=zeros( n,1);Q=zeros (n ,1);for i1=1: nfor i2=1:nP(i1,1)=P(i1,1)+U(i1,1)*U(i2,1)*(G(i1,i2)*cos(a ngle(i1,1)-a ngle(i2,1)+B(i1,i2)*sin(an gle(i1,1)-a ngle(i2,1);Q(i1,1)=Q(i1,1)+U(i1,1)*U(i2,1)*(G(i1,i2)*si n(an gle(i1,1)-a ngle(i2,1)-B(i1,i2)*cos (an gle(i1,1)-a ngle(i2,1);endend五、最測試?yán)敬卧O(shè)計(jì)試?yán)秊?電力系統(tǒng)分析?課本 P88例題3-31、輸入數(shù)據(jù)支路數(shù)據(jù)如下:12.0800IMN5130-1000INaNNaN23NaNNaN42011.0522NaN53001,0522NaKl節(jié)電數(shù)據(jù)如下