電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)-潮流計(jì)算

3 3 3 3 3 4 4 4 5 6 6 7 7 7 8 9 10 12 13 14 14 14 18 18 19 27 29 293.采用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言對(duì)潮流計(jì)算進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程。2.給定題目的輸入，輸出文件；3.程序說(shuō)明；4.給定系統(tǒng)的程序計(jì)算過(guò)程；2.賦予各節(jié)點(diǎn)電壓變量（直角坐標(biāo)系形式）初值后，求解不平衡量；3.形成雅可比矩陣；4.求解修正量后，重新修改初值，從2開(kāi)始重新循環(huán)計(jì)算；5.求解的電壓變量達(dá)到所要求的精度時(shí)，再計(jì)算各支路功率分布、功率損耗和平衡節(jié)點(diǎn)功率；6.上機(jī)編程調(diào)試；7.計(jì)算分析給定系統(tǒng)潮流分析并與手工計(jì)算結(jié)果做比較分析；8.書(shū)寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。和水能資源豐富的地區(qū)又往往遠(yuǎn)離用電比較集中的城市和工礦區(qū)，為了解決這個(gè)矛盾，以及用電設(shè)備有機(jī)連接起來(lái)的整體，即稱為電力系統(tǒng)。等。統(tǒng)穩(wěn)態(tài)問(wèn)題的基礎(chǔ)和前提。流計(jì)算是研究電力系統(tǒng)的一種和重要和基礎(chǔ)的計(jì)算。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。求進(jìn)行的，對(duì)潮流計(jì)算的要求可以歸納為以下幾點(diǎn)：（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。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)和穩(wěn)態(tài)分析都是以潮流計(jì)算為基和方法有直接影響。實(shí)際電力系統(tǒng)的潮流技術(shù)那主要采用牛頓—拉夫遜法。究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)問(wèn)題的基礎(chǔ)和前提。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)提高了計(jì)算速度?？朔杩狗ㄈ秉c(diǎn)是另一個(gè)途徑是采用牛頓-拉夫遜法。這是數(shù)學(xué)中解決非線性方程大提高牛頓法潮流程序的效率。自從60年代中期，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，成為了60年代末期以后廣泛采用的優(yōu)秀方法。1V，θ44k:124~P2+jQ2~V4上θ43▲▲1P3V3P1+jQ1表3-1輸電線路yc—— ———表21234i(0)i(0)+jf(0)i此電力系統(tǒng)是一個(gè)4節(jié)點(diǎn)，5支路的電力網(wǎng)絡(luò)。綜合比較牛頓拉夫遜法（直角坐標(biāo)、因?yàn)榇朔椒ㄋ杞獾姆匠探M最少。對(duì)雅可比矩陣進(jìn)行三角分解，形成因子表，為后面進(jìn)行修正方程計(jì)算作好準(zhǔn)備。第一步，給定PQ節(jié)點(diǎn)初值和各節(jié)點(diǎn)電壓相角初值。第二步，作第一次有功迭代，按公式計(jì)算節(jié)點(diǎn)有功功率不平衡量。第三步，做第一次無(wú)功迭代，按公式計(jì)算無(wú)功功率不平衡量，計(jì)算時(shí)電的修正值。解修正方程式，可得各節(jié)點(diǎn)電壓幅值的修正量。第四步，第一輪有功迭代和無(wú)功迭代便做完了。第五步，按公式計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)功率。直到節(jié)點(diǎn)不平衡功率下降到10-5以下，迭代便可以結(jié)束。本題采用了題目要求的牛頓－拉夫遜潮流計(jì)算的方法。牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算的公式。把牛頓法用于潮流計(jì)算，采用極坐標(biāo)形式表示的如式（1-3）所示的形式。其中電壓和支路導(dǎo)納可表示為：Ui=Ei-jFi=·iE2+F2上artan將上述表示式（1-2）代入（1-1）式的右端，展開(kāi)并分出實(shí)部和虛部，便得：按照以上的分類，PQ節(jié)點(diǎn)的輸出有功功率和無(wú)功n-1節(jié)點(diǎn)為PV節(jié)點(diǎn)，則對(duì)其中每一PV是多維變量的函數(shù)，對(duì)多維變量求偏導(dǎo)當(dāng)j=i時(shí)，對(duì)角元素為iifiiei-Gfi=H}（1-7）由上式不難看出，雅可比矩陣有以下特點(diǎn)。①雅可比矩陣中的諸元素都是節(jié)點(diǎn)電壓的函數(shù)，因此在迭代過(guò)程中，它們將隨著節(jié)點(diǎn)電壓的變化而不斷的變化。Hij=Bijei-Gijfi，Hji=Bijej-Gijfj。稀疏矩陣的求解技巧。正是由于這一點(diǎn)才使N-R法獲得廣泛的應(yīng)用。=-yik各節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)納值如下：迭代中的□P：0.0007 0.00860.0000-0.0000-0.01670.0008值。迭代中的□Q：到這里為止，第一輪有功迭代和無(wú)功迭代便做完了。3按公式計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)功率，得：經(jīng)過(guò)四輪迭代，節(jié)點(diǎn)不平衡功率也下降到10-5以下，迭代到此結(jié)束。全線路各個(gè)點(diǎn)的功率分配如下：0000MATLAB是由美國(guó)mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)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(jì)語(yǔ)言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(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(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)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(lái)解算問(wèn)題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語(yǔ)言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn),使MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對(duì)C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接調(diào)用,用戶也可以將自己編寫(xiě)的實(shí)用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫(kù)中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛(ài)好者都編寫(xiě)了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。MALAB產(chǎn)品族可以用來(lái)進(jìn)行以下各種工作：●數(shù)值分析●數(shù)值和符號(hào)計(jì)算●工程與科學(xué)繪圖●控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真●數(shù)字圖像處理技術(shù)●數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)●通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真●財(cái)務(wù)與金融工程MATLAB的應(yīng)用范圍非常廣，包括信號(hào)和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試和測(cè)量、財(cái)務(wù)建模和分析以及計(jì)算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。附加的工具箱（單獨(dú)提供的專用MATLAB函數(shù)集）擴(kuò)展了MATLAB環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類型的問(wèn)題。常數(shù)與矩陣的運(yùn)算即是同該矩陣的每一元素進(jìn)行計(jì)算。但需注意進(jìn)行數(shù)除時(shí)，常數(shù)通常只能做除量?；竞瘮?shù)運(yùn)算中，矩陣的函數(shù)運(yùn)算是矩陣預(yù)算中最實(shí)用的部分，常用的主個(gè)：eig(a)trace(a)求矩陣我們進(jìn)行工程計(jì)算時(shí)常常遇到矩陣對(duì)應(yīng)元素之間的運(yùn)算。這種運(yùn)算不同于學(xué)運(yùn)算，為有所區(qū)別，我們稱之為數(shù)組運(yùn)算。數(shù)組的加、減與矩陣的加、減運(yùn)算完全相同。而乘除法運(yùn)算有相當(dāng)大的區(qū)別，數(shù)組講過(guò)常數(shù)與矩陣的除法運(yùn)算中常數(shù)只能做除數(shù)。在數(shù)組運(yùn)算中有了“對(duì)應(yīng)關(guān)系”的規(guī)定，數(shù)組與常數(shù)之間的除法運(yùn)算沒(méi)有任何限制。的每個(gè)元素進(jìn)行的。矩陣的冪運(yùn)算與數(shù)組的冪運(yùn)算有很大的區(qū)別。普遍適用的一種運(yùn)算。??)輸出參數(shù)用方括號(hào)，輸入?yún)?shù)用圓括號(hào)如果輸出參數(shù)只有一個(gè)可不使用括號(hào)。3）所有MATLAB命令都用小寫(xiě)字母。大寫(xiě)字母和小寫(xiě)字母分別表示不同的變量。a=之前使用該命令，工作結(jié)束后使用diaryoff則能將整個(gè)工作過(guò)程記錄下來(lái)。..diaryoff一般來(lái)說(shuō)擴(kuò)展名可取，m這樣就可在MATLAB＼BIN＼目錄下存入該文件。該命令存儲(chǔ)定義的變量或演算結(jié)果，也可以用來(lái)存儲(chǔ)指定的變量。顯示當(dāng)前目錄下的所有文件.r命令，則清除整個(gè)工作空間。的不多,因此這里我們只作簡(jiǎn)單介紹。1)在MATLAB中表示一個(gè)矢量要用方括號(hào)，基礎(chǔ)上加轉(zhuǎn)置符(‘)即可。如注意上面兩式的區(qū)別。第一條命令可以在線性空間產(chǎn)生一個(gè)值在10x至10y之間間隔點(diǎn)數(shù)為n的行矢量但是,三個(gè)命令之間存在差別，下面的例子可以說(shuō)明這一點(diǎn)。例三x=[0:1:10]通過(guò)上面三個(gè)例子可以看出例一,例二中n代表步長(zhǎng).我們應(yīng)當(dāng)注意它們的區(qū)別。3)矩陣的加,減,乘,除等,和其它語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)一樣。但要注意的是在表示是元素對(duì)元素的操作.的連接問(wèn)題。parallel命令可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)的并聯(lián)。示意圖如下： u2y2并聯(lián)后的系統(tǒng)傳遞函數(shù)表示式為：s）的傳遞函數(shù)分子、分母系數(shù)行矢量。命令格式：d12b12series命令實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)的串聯(lián)，示意圖如下： u1 u1 命令格式：d122）b122）feedback命令實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)的反饋連接，示意圖如下：u2 u2連接后系統(tǒng)的傳遞函數(shù)表示為：命令格式：2b12ucloop命令可以將系統(tǒng)的輸出反饋到系統(tǒng)的輸入構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，示意圖如下：u±正、負(fù)反饋后閉環(huán)系統(tǒng)為：命令格式：d1通過(guò)以上對(duì)MATLAB基本指令的了解，我們就可以對(duì)所求的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣進(jìn)行畫(huà)編程框架圖。第六章潮流計(jì)算流程圖及源程序本次課程設(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。KK0是isb=input('請(qǐng)輸入平衡結(jié)點(diǎn)：isb=pr=input('請(qǐng)輸入精確度：pr=');y=input('請(qǐng)輸入支路導(dǎo)納矩陣：y=U=input('請(qǐng)輸入結(jié)點(diǎn)電壓矩陣：U=S=input('請(qǐng)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+ifK(m,R)~=0C(R,R)=C(R,R)+1/(C(m,R)/(1ifm~=Rifm==RwhilePR>prPT(R)=U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*cos(O(m)-O(R))+B(m,R)*sin(O(m)-OQT(R)=U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*sin(O(m)-O(R))-B(m,R)*cos(O(ifm==RH(m,m)=U1(m)^2*B(m,m)+QTH(m,R)=-U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*sin(O(m)-O(R))-B(m,R)*cos(O(m)-Oifm==RN(m,m)=-U1(m)^2*G(m,m)-PT1(m);N(m,R)=-U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*cos(O(m)-O(R))+B(m,R)*sin(O(m)-O(R)));ifm==RJ(m,m)=U1(m)^2*G(m,m)-PJ(m,R)=U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*cos(O(m)-O(R))+B(m,R)*sin(O(m)-ifm==RL(m,m)=U1(m)^2*B(m,m)-QL(m,R)=-U1