極坐標(biāo)法潮流計(jì)算

1、課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書年級專業(yè)學(xué)生姓名學(xué) 號題目名稱 采用極坐標(biāo)下的牛頓-拉夫遜計(jì)算設(shè)計(jì)時間課程名稱 潮流計(jì)算課程設(shè)計(jì)課程編號121202306設(shè)計(jì)地點(diǎn)綜合仿真實(shí)驗(yàn)室一、 課程設(shè)計(jì)（論文）目的 1.掌握電力系統(tǒng)極坐標(biāo)下的牛頓-拉夫遜計(jì)算的基本原理；2.掌握并能熟練運(yùn)用一門計(jì)算機(jī)語言（MATLAB語言或FORTRAN或C語言或C+語言）；3.采用計(jì)算機(jī)語言對極坐標(biāo)下的牛頓-拉夫遜計(jì)算進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程計(jì)算。通過課程設(shè)計(jì), 使學(xué)生鞏固電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的基本原理與方法，掌握潮流計(jì)算的數(shù)值求解方法(節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，修正方程)，開發(fā)系統(tǒng)潮流計(jì)算的計(jì)算程序。讓學(xué)生掌握用計(jì)算機(jī)仿真分析電力系統(tǒng)的方法。同時，通過軟

2、件開發(fā)，也有助于計(jì)算機(jī)操作能力和軟件開發(fā)能力的提高。二、 已知技術(shù)參數(shù)和條件在圖所示的簡單電力系統(tǒng)中，系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)1、2為節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)3為PV節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)4為平衡節(jié)點(diǎn)，已給定，網(wǎng)絡(luò)各元件參數(shù)的標(biāo)幺值如表2所示，給定電壓的初始值如表2所示，收斂系數(shù)。試求： 采用極坐標(biāo)下的牛頓-拉夫遜計(jì)算圖1網(wǎng)絡(luò)的潮流分布。三、 任務(wù)和要求任務(wù)： 熟練掌握計(jì)算機(jī)語言，并采用計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行下列計(jì)算： 根據(jù)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)推導(dǎo)電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型，寫出節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；掌握潮流計(jì)算的數(shù)值求解方法(節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，修正方程)，開發(fā)系統(tǒng)潮流計(jì)算的計(jì)算程序。 要求：1.手工計(jì)算，手寫，采用A4紙，得出計(jì)算結(jié)果。2.編寫程序：它包括程序源代碼；

3、程序說明；部分程序的流程圖；程序運(yùn)行結(jié)果，電子版。注：1此表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導(dǎo)教師、學(xué)生簽字后生效；2此表1式3份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研室各1份。四、參考資料和現(xiàn)有基礎(chǔ)條件（包括實(shí)驗(yàn)室、主要儀器設(shè)備等）1 何仰贊等.電力系統(tǒng)分析M. 武漢：華中理工大學(xué)出版社，2002.3 2 西安交通大學(xué)等.電力系統(tǒng)計(jì)算M.北京：水利電力出版社，1993.12 五、進(jìn)度安排 2010年12月20日：下達(dá)課程設(shè)計(jì)的計(jì)劃書，任務(wù)書，設(shè)計(jì)題目及分組情況。 2010年12月21日-23日：學(xué)生完成潮流計(jì)算的手工計(jì)算。 2010年12月24日：講述課程設(shè)計(jì)編程的思路、要求。舉例：用MATLAB軟件編

4、寫的部分程序。 2010年12月25日-30日：學(xué)生編寫程序。 2011年1月1日-3日：上機(jī)調(diào)試程序，得出正確結(jié)果。 2011年1月4日-5日：整理課程設(shè)計(jì)報告。 2011年1月6日：學(xué)生答辯。六、教研室審批意見教研室主任（簽字）： 年 月 日七|、主管教學(xué)主任意見 主管主任（簽字）： 年 月 日八、備注指導(dǎo)教師（簽字）： 學(xué)生（簽字）：設(shè)計(jì)主題題目一：在下圖所示的簡單電力系統(tǒng)中，系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)1、2為節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)3為PV節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)4為平衡節(jié)點(diǎn)，已給定，網(wǎng)絡(luò)各元件參數(shù)的標(biāo)幺值如表1所示，給定電壓的初始值如表2所示，收斂系數(shù)。試求： 采用極坐標(biāo)下的牛頓-拉夫遜計(jì)算圖示網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算。 表1 網(wǎng)絡(luò)各元

5、件參數(shù)的標(biāo)幺值支路電阻電抗輸電線路變壓器變比k120.020.060.01130.010.030.01230.030.07240.00.050.9625340.020.05表2各節(jié)點(diǎn)電壓（初值）標(biāo)幺值參數(shù)節(jié)點(diǎn)i12341.00+j0.01.0+j0.01.0+j0.01.05+j0.03 潮流計(jì)算流程圖本次課程設(shè)計(jì)采用極坐標(biāo)下的牛頓-拉夫遜計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算。其牛頓-拉夫遜潮流計(jì)算程序框圖如下所示。輸入原始數(shù)據(jù)形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣設(shè)節(jié)點(diǎn)電壓初值，相角初值用公式計(jì)算不平衡功率P（i）i Q（i）iV2（k）iMax（|P（K）iQ（i）iV2（k）i|<）<解修正方程求（k）V（k）（k

6、+1）=（k）+（k）V（k+1）=V（k）+V（k） K 0計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)功率及全部路線功率 輸出K+1=k是 圖3.1 極坐標(biāo)下的牛頓-拉夫遜潮流計(jì)算程序框圖4 手工計(jì)算插入手寫的潮流計(jì)算過程5 MATLAB程序設(shè)計(jì)5.1 程序%電力系統(tǒng)極坐標(biāo)下的牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算disp('電力系統(tǒng)極坐標(biāo)下的牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算:');clearn=input('請輸入結(jié)點(diǎn)數(shù)：n=');n1=input('請輸入PV結(jié)點(diǎn)數(shù)：n1=');n2=input('請輸入PQ結(jié)點(diǎn)數(shù)：n2=');isb=input('請輸入平衡結(jié)點(diǎn)：isb

7、=');pr=input('請輸入精確度：pr=');K=input('請輸入變比矩陣:K=');C=input('請輸入支路阻抗矩陣：C=');y=input('請輸入支路導(dǎo)納矩陣：y=');U=input('請輸入結(jié)點(diǎn)電壓矩陣：U=');S=input('請輸入各結(jié)點(diǎn)的功率：S=');Z=zeros(1,n);N=zeros(n1+n2,n2);L=zeros(n2,n2);QT1=zeros(1,n1+n2);for m=1:n for R=1:n C(m,m)=C(m,m)+y(m,

8、R); if K(m,R)=0 C(m,m)=C(m,m)+1/(C(m,R) /( K(m,R) * (K(m,R)-1) ; C(R,R)=C(R,R)+1/(C(m,R)/(1-K(m,R); C(m,R)=C(m,R)/K(m,R); C(R,m)=C(m,R); endendendfor m=1:n for R=1:n if m=R Z(m)=Z(m)+1/C(m,R); end endendfor m=1:n for R=1:n if m=R Y(m,m)=C(m,m)+Z(m); else Y(m,R)=-1/C(m,R); end endenddisp('結(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣:

9、');disp(Y);disp('迭代中的雅克比矩陣:');G=real(Y);B=imag(Y);O=angle(U);U1=abs(U);k=0;PR=1;P=real(S);Q=imag(S);while PR>pr for m=1:n2 UD(m)=U1(m); end for m=1:n1+n2 for R=1:n PT(R)=U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*cos(O(m)-O(R)+B(m,R)*sin(O(m)-O(R); end PT1(m)=sum(PT); PP(m)=P(m)-PT1(m); PP1(k+1,m)=PP(m); en

10、d for m=1:n2 for R=1:n QT(R)=U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*sin(O(m)-O(R)-B(m,R)*cos(O(m)-O(R); end QT1(m)=sum(QT); QQ(m)=Q(m)-QT1(m); QQ1(k+1,m)=QQ(m); end PR1=max(abs(PP); PR2=max(abs(QQ); PR=max(PR1,PR2); for m=1:n1+n2 for R=1:n1+n2 if m=R H(m,m)=U1(m)2*B(m,m)+QT1(m); else H(m,R)=-U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*sin(O(

11、m)-O(R)-B(m,R)*cos(O(m)-O(R); end end end for m=1:n1+n2 for R=1:n2 if m=R N(m,m)=-U1(m)2*G(m,m)-PT1(m); else N(m,R)=-U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*cos(O(m)-O(R)+B(m,R)*sin(O(m)-O(R); end end end for m=1:n2 for R=1:n1+n2 if m=R J(m,m)=U1(m)2*G(m,m)-PT1(m); else J(m,R)=U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*cos(O(m)-O(R)+B(m,R)*s

12、in(O(m)-O(R); end end end for m=1:n2 for R=1:n2 if m=R L(m,m)=U1(m)2*B(m,m)-QT1(m); else L(m,R)=-U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*sin(O(m)-O(R)-B(m,R)*cos(O(m)-O(R); end end end JJ=H N;J L; disp(JJ); PQ=PP'QQ' DA=-inv(JJ)*PQ; DA1=DA' for m=1:n1+n2 OO(m)=DA1(m); end for m=n:n1+n2+n2 UU1(m-n1-n2)=DA1(m

13、); end UD2=diag(UD); UU=UU1*UD2; for m=1:n1+n2 O(m)=O(m)+OO(m); end for m=1:n2 U1(m)=U1(m)+UU(m); end for m=1:n1+n2 o(k+1,m)=180/pi*O(m); end for m=1:n2 u(k+1,m)=U1(m); end k=k+1;endfor m=1:n b(m)=U1(m)*cos(O(m); c(m)=U1(m)*sin(O(m);endU=b+i*c;for R=1:n PH1(R)=U(isb)*conj(Y(isb,R)*conj(U(R);endPH=su

14、m(PH1);for m=1:n for R=1:n if m=R C1(m,R)=1/C(m,R); else C1(m,m)=C(m,m); end endendfor m=1:n for R=1:n if (C(m,R)=inf)&(m=R) SS(m,R)=U1(m)2*conj(C1(m,m)+U(m)*(conj(U(m)-conj(U(R)*conj(C1(m,R); end endenddisp('迭代中的P：');disp(PP1);disp('迭代中的Q：');disp(QQ1);disp('迭代中相角:');disp

15、(o);disp('迭代中電壓的模:');disp(u);disp('平衡結(jié)點(diǎn)的功率:');disp(PH);disp('全部線路功率分布:');disp(SS);注意：matlab默認(rèn)輸出結(jié)果保留4位小數(shù)，可在顯示屏上輸入>>fomat long此時小數(shù)點(diǎn)后面保留14位小數(shù)5.2 程序結(jié)果請輸入結(jié)點(diǎn)數(shù)：n=4請輸入PV結(jié)點(diǎn)數(shù)：n1=1請輸入PQ結(jié)點(diǎn)數(shù)：n2=2請輸入平衡結(jié)點(diǎn)：isb=4請輸入精確度：pr=0.00001請輸入變比矩陣:K=0 0 0 0;0 0 0 0.9625;0 0 0 0;0 0 0 0請輸入支路阻抗矩陣：C=

16、0 0.02+0.06i 0.01+0.03i inf; 0.02+0.06i 0 0.03+0.07i 0.0+0.05i;0.01+0.03i 0.03+0.07i 0 0.02+0.05i;inf 0.0+0.05i 0.02+0.05i 0注：inf表示兩者未連接請輸入支路導(dǎo)納矩陣：y=0 0.01i 0.01i 0;0.01i 0 0 0;0.01i 0 0 0;0 0 0 0請輸入結(jié)點(diǎn)電壓矩陣：U=1+0i 1+0i 1.02+0i 1.05+0i請輸入各結(jié)點(diǎn)的功率：S=-0.4-0.3i -0.3-0.2i 0.4 0結(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣:15.0000 -44.9800i -5.000

17、0 +15.0000i -10.0000 +30.0000i 0 -5.0000+15.0000i 10.1724 -45.5871i -5.1724 +12.0690i 0+19.2500i -10.0000+30.0000i -5.1724+12.0690i 22.0690-59.3003i -6.8966 +17.2414i0 0 +19.2500i -6.8966 +17.2414i 6.8966 -37.2414i迭代中的雅克比矩陣: -45.6000 15.0000 30.6000 -14.8000 5.0000 15.0000 -47.5228 12.3103 5.0000 -1

18、0.0690 30.6000 12.3103 -61.6961 10.2000 5.2759 15.2000 -5.0000 -10.2000 -44.3600 15.0000 -5.0000 10.2759 -5.2759 15.0000 -43.6513 -47.0810 15.9997 31.0813 -15.2043 5.2230 15.9335 -49.7730 12.7453 5.4214 -10.7713 31.3325 12.9466 -61.6961 10.0255 5.2705 16.0021 -5.2230 -10.7791 -46.4967 15.9997 -5.421

19、4 11.3898 -5.7404 15.9335 -49.5407 -47.0173 15.9562 31.0611 -15.1794 5.2186 15.8961 -49.6806 12.7277 5.3988 -10.7412 31.3053 12.9190 -61.6961 10.0281 5.2725 15.9793 -5.2186 -10.7607 -46.4173 15.9562 -5.3988 11.3413 -5.7189 15.8961 -49.2810 -47.0171 15.9561 31.0610 -15.1793 5.2185 15.8960 -49.6802 12

20、.7276 5.3989 -10.7411 31.3053 12.9190 -61.6961 10.0279 5.2724 15.9793 -5.2185 -10.7608 -46.4171 15.9561 -5.3989 11.3411 -5.7190 15.8960 -49.2802 -47.0171 15.9561 31.0610 -15.1793 5.2185 15.8960 -49.6802 12.7276 5.3989 -10.7411 31.3053 12.9190 -61.6961 10.0279 5.2724 15.9793 -5.2185 -10.7608 -46.4171

21、 15.9561 -5.3989 11.3411 -5.7190 15.8960 -49.2802迭代中的P： -0.2000 -0.1966 0.3015 -0.0011 0.0093 -0.0167 -0.0000 0.0000 0.0007 0.0000 -0.0000 -0.0000 0.0000 -0.0000 0.0000迭代中的Q： 0.3200 1.7358 -0.0078 -0.0838 -0.0000 -0.0002 -0.0000 -0.0000 -0.0000 -0.0000迭代中相角: -0.2633 -0.6194 0.4284 -0.2841 -0.6082 0.3890 -0.2