用Matlab計算潮流計算

1、電力系統(tǒng)潮流上機課程設計報告院系：電氣工程學院班 級：電088班學號： 08200222學生姓名：劉東昇指導教師：張新松設計周數：兩周日期：200年2月25日、課程設計的目的與要求目的：培養(yǎng)學生的電力系統(tǒng)潮流計算機編程能力，掌握計算機潮流計算的相關知識要求：基本要求：.編寫潮流計算程序；2. 在計算機上調試通過；3. 運行程序并計算出正確結果；4. 寫出課程設計報告二、設計步驟：.根據給定的參數或工程具體要求（如圖），收集和查閱資料；學習相關軟件（軟件自選：本設計選擇Matlab進行設計）。0-45+J0J50.084j024Ui0.2)4=節(jié)點1為平商節(jié)點.節(jié)點3唇5為PQ節(jié)點二2. 在給定

2、的電力網絡上畫出等值電路圖。3. 運用計算機進行潮流計算。4. 編寫設計說明書。三、設計原理1. 牛頓-拉夫遜原理牛頓迭代法是取x0之后，在這個基礎上，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的重要方法之一，其最大優(yōu)點是在方程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、復根。電力系統(tǒng)潮流計算，一般來說，各個母線所 供負荷的功率是已知的，各個節(jié)點電壓是未知的（平衡節(jié)點外）可以根據網絡結構形成節(jié)點導納矩陣，然 后由節(jié)點導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 計算的問題就轉

3、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，得出對應的雅可比矩陣，給未知節(jié)點賦電壓初值，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)點電壓不 平衡量（未知的）構成了誤差方程，解誤差方程，得到節(jié)點電壓不平衡量，節(jié)點電壓加上節(jié)點電壓不平衡 量構成新的節(jié)點電壓初值，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：（）形成各節(jié)點導納矩陣 Y。（2） 設個節(jié)點電壓的

4、初始值 U和相角初始值e還有迭代次數初值為 0。（3）計算各個節(jié)點的功率不平衡量。（4）根據收斂條件判斷是否滿足，若不滿足則向下進行。（5）計算雅可比矩陣中的各元素。（6）修正方程式個節(jié)點電壓（7）利用新值自第（3）步開始進入下一次迭代，直至達到精度退出循環(huán)。（8）計算平衡節(jié)點輸出功率和各線路功率2. 網絡節(jié)點的優(yōu)化1）靜態(tài)地按最少出線支路數編號這種方法由稱為靜態(tài)優(yōu)化法。在編號以前。首先統(tǒng)計電力網絡個節(jié)點的出線支路數，然后，按出線支路數有少到多的節(jié)點順序編號。當由n個節(jié)點的出線支路相同時，則可以按任意次序對這n個節(jié)點進行編號。這種編號方法的根據是導納矩陣中，出線支路數最少的節(jié)點所對應的行中非零

5、元素也2）動態(tài)地按增加出線支路數最少編號在上述的方法中，各節(jié)點的出線支路數是按原始網絡統(tǒng)計出 來的，在編號過程中認為固定不變的，事實上，在節(jié)點消去過程中，每消去一個節(jié)點以后，與該節(jié)點相連 的各節(jié)點的出線支路數將發(fā)生變化（增加，減少或保持不變）。因此，如果每消去一個節(jié)點后，立即修正尚未編號節(jié)點的出線支路數，然后選其中支路數最少的一個節(jié)點進行編號，就可以預期得到更好的效果，動態(tài)按最少出線支路數編號方法的特點就是按出線最少原則編號時考慮了消去過程中各節(jié)點出線支路數目 的變動情況。3. MATLAB編程應用Matlab是“ Matrix Laboratory ”的縮寫，主要包括：一般數值分析，矩陣運算

6、、數字信號處理、建模、 系統(tǒng)控制、優(yōu)化和圖形顯示等應用程序。由于使用Matlab編程運算與人進行科學計算的思路和表達方式完全一致，所以不像學習高級語言那樣難于掌握，而且編程效率和計算效率極高，還可在計算機上直接輸 出結果和精美的圖形拷貝，所以它的確為一高效的科研助手。四、設計內容設計流程圖F*啟動<J輸入原始數據形成節(jié)點導納矩陣Y設非平衡節(jié)點電壓初值Uj、e(0)令迭代次數count=O對PQ節(jié)點計算AR(k).AQ(k)(對PV節(jié)點計算也U (k)1否f計算雅可比矩陣各兀素Hj(k)、Nij(k)、Jij(k)、Lj(k)1F計算平衡節(jié)點、的功率及線路功率輸出解修正方程，由.lR(k)

7、/Qj(k)及雅可比矩陣用牛 頓-拉夫遜法求各節(jié)點的？e(k)、?Ui(k)/Ui計算節(jié)點的新電壓e呼(“+蟲“Uh =u(k)+AUj(k)增加迭代次數 cou nt=cou nt+11.程序clear;clc%重新編號，把原題中的節(jié)點23,4,5重新依次編號為5,2,3,4 ，其中-4號為PQ節(jié)點，5號為平衡節(jié)點y=0;%輸入原始數據，求節(jié)點導納矩陣y (,2)=/(0.06+0.8i); y (,3)=/(0.06+0.8i); y (,4)=/(0.04+0.2i);y(,5)=/(0.02+0.06i);y(2,3)=/(0.0+0.03i);y(2,5)=/(0.08+0.24i)

8、;y(3,4)=/(0.08+0.24i);y(4,5)=0;for i=:5for j=i:5y(j,i)=y(i,j);endendY=0;%求互導納for i=:5for j=:5if i=jY(i,j)=-y(i,j);endendend淋自導納for i=:5丫(i,i)=sum(y(i,:);end丫 %Y為導納矩陣G=real(Y);B=imag(Y);%原始節(jié)點功率S()=0.2+0.2i;S(2)=-0.45-0.5i;S(3)=-0.4-0.05i;S(4)=-0.6-0.i;S(5)=0;P=real(S);Q=imag(S);%賦初值U=o nes(,5);U(5)=.

9、O6;e=zeros(,5);ox=on es(8,);fx=on es(8,);cou nt=0%計算迭代次數while max(fx)>e-5for i=:4for j=:4H(i,j)=0;N(i,j)=0;M(i,j)=0;L(i,j)=0;oP(i)=0;oQ(i)=0;endendfor i=:4for j=:5oP(i)=oP(i)-U(i)*U(j)*(G(i,j)*cos(e(i)-e(j)+B(i,j)*s in (e(i)-e(j); oQ(i)=oQ(i)-U(i)*U(j)*(G(i,j)*s in (e(i)-e(j)-B(i,j)*cos(e(i)-e(j)

10、; endoP(i)=oP(i)+P(i); oQ(i)=oQ(i)+Q(i);endfx=oP,oQ'%求雅克比矩陣%當 i=j時候求H,N,M丄 如下：for i=:4for j=:4if i=j H(i,j)=-U(i)*U(j)*(G(i,j)*s in (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)-e(j)+B(i,j)*s in (e(i)-e(j);L(i,j)=H(i,j);M(i,j)=-N(i,j);endendendH,N,M 丄%當 i=j時H,N,M丄 如下：for i=:

11、4for j=:5if i=jH(i,i)=H(i,i)+U(i)*U(j)*(G(i,j)*si n(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)*si n(e(i)-e(j); M(i,i)=M(i,i)-U(i)*U(j)*(G(i,j)*cos(e(i)-e(j)+B(i,j)*si n( e(i)-e(j);L(i,i)=L(i,i)-U(i)*U(j)*(G(i,j)*si n(e(i)-e(j)-B(i,j)*cos(e(i)-e(j)； endendN

12、(i,i)=N(i,i)-2*(U(i)A2*G(i,i);L(i,i)=L(i,i)+2*(U(i)f2*B(i,i);endJ=H,N;M,L %J為雅克比矩陣ox=-(i nv(J)*fx);for i=:4oe(i)=ox(i); oU(i)=ox(i+4)*U(i);endfor i=:4e(i)=e(i)+oe(i); U(i)=U(i)+oU(i);endcou nt=cou nt+;endox,U,e,cou nt%求節(jié)點注入的凈功率i=5;for j=:5P(i)=U(i)*U(j)*(G(i,j)*cos(e(i)-e(j)+B(i,j)*si n(e(i)-e(j)+P(

13、i)；Q(i)=U(i)*U(j)*(G(i,j)*s in (e(i)-e(j)-B(i,j)*cos(e(i)-e(j)+Q(i); endS(5)=P(5)+Q(5)*sqrt(-);S%求節(jié)點注入電流I=Y*U'2.運行結果Y值:I Comimand Windowi New to MATLi.fi?山日tch this 址i如.see Demes, or read G血凹 鈾rt創(chuàng).10.£333 -32.SOOOi -1.5667 + 5. QOOOi -1.6667-1.6667 + 5-OOOOi 12. 9167 -38* 7500i -10.0000-L66

14、67 + S.OOOOi -10- 0000 +30- OOOOi 12.9157-2. 5000 + 7.5000i'5.0000 +15.0000i迭代過程：count =00-1.2500 +-1.25003.7500i0H =05.00005. OOOO1.50005.OOOO030. OOOO05. 000030.OOOO03. 75007, 500003.75000M =O1.66671, 66672. 5000I-0IO+ OOOOQ1. 666710.OOOO01. 25002.500001. 25000M =0-1.6667-1.6667-2.5000-1,S6670

15、-10.OOOO0-I* 9667-10,00000-U 2500-2.SOOO-1. 2500+ 5.OOQOi-2. 5000 + 7.5000i-5.0000 +15. 0000i+30.OOOOiG1. 2500 + 3. 7500i'38.75001-1.2500 + 3.7500i0+ 3. 750013.7500 -11. 2500i0G6.2500 -18.7500105.00005. 00007. 50005. 0000030.000005. 000030.000003. 75007. 500003. 75000H =06 3599S.222205.203830 82

16、987 7223001.97011 99853 102955T201O 48030M =0 一1 9"01 9985 一3 1029-X 55720-10 48030N =362230.952003 81838 039603 857601 52352 15111O 1137001 22031 33840-1 5235-2. 151 110 1137002203一338a0-33. 40005.00005. 00007. 5000-10.53331.66671.66672. 50005. 0000-38.975030. 000001. 6667-12. 841710.000005. 0

17、00030.0000-3S.75003. 75001. 666710. 0000-12.91671.25007. 500003. 7500-11.25002. 500001. 2500-3.750011. 1333-1.6667-1.6667-2.5000-31.60005. 00005.00007. 5000-1.666712.9917-10.000005. 0000-38. 525030.00000-1.6667-10.000012.9167-1.25005. 000030. 0000-38.75003. 7500-2. 50000-1.25003. 75007. 500003. 7500

18、-11.250005. 35995. 36228. 03965.2222030.952005.203830.829803 85767.722303. 81830-35.06485. 35995. 36228. 0396-12.03101.55721. 52352. 15115.2222-40.079430.952001.9701-12.862710.113705.203830.8298-39.89133. 85761. 998510. 4803-12.86821. 22037.722303. 8183-11.54063. 102901. 3384-3199611.5373-1.5572-1.5

19、235-2. 1511-35.64005. 35995. 36228 0 396-1.970113.7720-10.113705.2222-39. 824730.95200-1.9985-10.480313. 6991-1.22035.203833. 8298-39.81053. 8576-3. 10290-1.33844. 44127. 722303. 8183-11.38180S 2904S 29127 92461585O36 542GOX39730.426TO3. 80186217O3 7614OO丄.5436丄51122 13680303O9. 9876O9658丄O335501 20

20、500453O1 3171Oo一1 543<5一1 O1 12-2. 1308-1. 9393一 1 9658-3. 0463O-IO 3355O一9 9876O一l 31"O一1 2050O05 29045. 2912:.92465. 1585030.542605. 139730.426703. 80187. 621703. 76440-34.71635. 29045.29127. 9246-11.8394I. 54361. 51122. 13685. 1585-39.584930.542601. 9393-12. 69509. 987605. 139730. 4267-39

21、.36S13. 80181. 965810. 3355-12.70591.20507. 621703. 7644-11.38613. 045301.3171-3. 161911. 4384-1. 5436-1.5112-2. 1368-35.11735. 29045. 29127 9246一1.939313. 5950-9 987605. 1585-39. 285330.54260-1.9658-10.335513. 5062-1. 20505. 139730. 4267-39 26833 8018-3. 04530-1. 31714.36237. 621703.7644-11.1866o6

22、28006 20077 02375.1580030 539505.139230 423603 80137.621003 76400=01 54361 511 12 1 368】939109 986701 965510.334301 20493 02S01 316900一5436一1 5111一2 1368-1. 93910一9 98670-1 965510 334301 2049-3 04480一1 31690L =05. 28QQ5 2Q077 Q2375 1580030 539505. 139230. 423603 80137.621003 76400-34,71385.28995. 29077.9237-11.83791.54361.51112. 136S5. 1580-39.581230.539501.9391-12*69379.936705.139230.4236-39.36423.8013L 965510.3343-12.70471.20497.921003.7640-11.38503.044301.313-3. 161711.4379-1.5436-1.5111-2.1368-35.11365.28995.2&077.9237-1.939113.5537-9. 986705.1580-39.28123