电力系统分析潮流计算

电力系统分析潮流计算实验姓名：XXXXXX学号：XXXXXXXXX班级：XXXXXXXX一、实验目的掌握潮流计算计算机算法的，熟悉MATLAB勺程序调试方法。二、实验准备根据课程，熟悉MATLAB^件的使用方法，自行学习MATLAB?序的基础语法，并根据所学知识编写潮流计算牛顿拉夫逊法（或PQ分解法）的计算程序，用相应的算例在MATLA上进行计算、调试和验证。三、实验要求每人一组，在实验课时内，调试和修改运行程序，用算例计算输出潮流结果。四、程序流程启幼i£K=Ofl用戎(446)(4斗咼计尊AP叫胡叭虫鬥|是冷茸裁路功率及平衛节点功率利用式鬥49)(450)求雅可比期半-蓉元素输出五、实验程序%本程序的功能是用牛拉法进行潮流计算%原理介绍详见鞠平著《电气工程》%B1是支路参数矩阵%第一列和第二列是节点编号。节点编号由小到大编写%对于含有变压器的支路，第一列为低压侧节点编号，第二列为高压侧节点编号%第三列为支路的串列阻抗参数，含变压器支路此值为变压器短路电抗%第四列为支路的对地导纳参数，含变压器支路此值不代入计算%第五烈为含变压器支路的变压器的变比，变压器非电压比%第六列为变压器是否是否含有变压器的参数，其中“1”为含有变压器，“0”为不含有变压器%B2为节点参数矩阵%第一列为节点注入发电功率参数%第二列为节点负荷功率参数%第三列为节点电压参数%第四列%第五列%第六列为节点类型参数，“1”为平衡节点，“2”为PQ节点，“3”为PV节点参数%X为节点号和对地参数矩阵%第一列为节点编号%第二列为节点对地参数%默认算例%n=4;%n1=4;%isb=4;%pr=0.00001;%B1=[120.1667i00.88641;130.1302+0.2479i0.0258i10;140.1736+0.3306i0.0344i10;340.2603+0.4959i0.0518i10];%B2=[001002;0-0.5-0.3i1002;0.201.05003;0-0.15-0.1i1.05001];%X=[10;20.05i;30;40];clear;clc;num=input('是否采用默认数据？(1-默认数据;2-手动输入)');ifnum==1n=4;n1=4;isb=4;pr=0.00001;B1=[120.1667i00.88641;130.1302+0.2479i0.0258i10;140.1736+0.3306i0.0344i10;340.2603+0.4959i0.0518i10];B2=[001002;0-0.5-0.3i1002;0.201.05003;0-0.15-0.1i1.05001];X=[10;20.05i;30;40];elsen=input('请输入节点数:n=');n1=input('请输入支路数:n1=');isb=input('请输入平衡节点号:isb=');pr=input('请输入误差精度:pr=');B1=input('请输入支路参数:B1=');B2=input('请输入节点参数:B2=');X=input('节点号和对地参数:X=');endTimes=1;%迭代次数%创建节点导纳矩阵Y=zeros(n);fori=1:n1ifB1(i,6)==0%不含变压器的支路p=B1(i,1);q=B1(i,2);Y(p,q)=Y(p,q)-1/B1(i,3);Y(q,p)=Y(p,q);Y(p,p)=Y(p,p)+1/B1(i,3)+0.5*B1(i,4);Y(q,q)=Y(q,q)+1/B1(i,3)+0.5*B1(i,4);else%含有变压器的支路p=B1(i,1);q=B1(i,2);Y(p,q)=Y(p,q)-B1(i,5)/B1(i,3);Y(q,p)=Y(p,q);Y(p,p)=Y(p,p)+B1(i,5)/B1(i,3)+(1-B1(i,5))/B1(i,3);Y(q,q)=Y(q,q)+B1(i,5)/B1(i,3)+(B1(i,5)*(B1(i,5)-1))/B1(i,3);endendfori=1:n1Y(i,i)=Y(i,i)+X(i,2);%计及补偿电容电纳enddisp('导纳矩阵为：’)；disp(Y);%显示导纳矩阵%初始化OrgS、DetaSOrgS=zeros(2*n-2,1)；DetaS=zeros(2*n-2,1)；%创建OrgS,用于存储初始功率参数h=0；j=0；fori=1:n%对PQ节点的处理ifi〜=isb&B2(i,6)==2%不是平衡点&是PQ点h=h+1;forj=1:n%公式8-74%Pi=ei*(Gij*ej-Bij*fj)+fi*(Gij*fj+Bij*ej)%Qi=fi*(Gij*ej-Bij*fj)-ei*(Gij*fj+Bij*ej)OrgS(2*h-1,1)=OrgS(2*h-1,1)+real(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*real(B2(j,3))-imag(Y(i,j))*imag(B2(j,3)))+imag(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*imag(B2(j,3))+imag(Y(i,j))*real(B2(j,3)));OrgS(2*h,1)=OrgS(2*h,1)+imag(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*real(B2(j,3))-imag(Y(i,j))*imag(B2(j,3)))-real(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*imag(B2(j,3))+imag(Y(i,j))*real(B2(j,3)));endendendfori=1:n%对PV节点的处理，注意这时不可再将h初始化为0ifi~=isb&B2(i,6)==3%不是平衡点&是PV点h=h+1;forj=1:n%公式8-75-a%Pi=ei*(Gij*ej-Bij*fj)+fi*(Gij*fj+Bij*ej)%Qi=fi*(Gij*ej-Bij*fj)-ei*(Gij*fj+Bij*ej)OrgS(2*h-1,1)=OrgS(2*h-1,1)+real(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*real(B2(j,3))-imag(Y(i,j))*imag(B2(j,3)))+imag(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*imag(B2(j,3))+imag(Y(i,j))*real(B2(j,3)));OrgS(2*h,1)=OrgS(2*h,1)+imag(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*real(B2(j,3))-imag(Y(i,j))*imag(B2(j,3)))-real(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*imag(B2(j,3))+imag(Y(i,j))*real(B2(j,3)));endendend%创建PVU用于存储PV节点的初始电压PVU=zeros(n-h-1,1);t=0;fori=1:nifB2(i,6)==3t=t+1;PVU(t,1)=B2(i,3);endend%创建DetaS,用于存储有功功率、无功功率和电压幅值的不平衡量h=0;fori=1:n%对PQ节点的处理ifi~=isb&B2(i,6)==2h=h+1;DetaS(2*h-1,1)=real(B2(i,2))-OrgS(2*h-1,1);%delPiDetaS(2*h,1)=imag(B2(i,2))-OrgS(2*h,1);%delQiendendt=0;fori=1:n%对PV节点的处理，注意这时不可再将h初始化为0ifi~=isb&B2(i,6)==3h=h+1;t=t+1;DetaS(2*h-1,1)=real(B2(i,1))-OrgS(2*h-1,1);%delPiDetaS(2*h,1)=real(PVU(t,1))A2+imag(PVU(t,1))A2-real(B2(i,3))A2-imag(B2(i,3))A2;%delUiendend%DetaS%创建I,用于存储节点电流参数i=zeros(n-1,1);h=0;fori=1:nifi~=isbh=h+1;I(h,1)=(OrgS(2*h-1,1)-OrgS(2*h,1)*sqrt(-1))/conj(B2(i,3));%conj求共轭endend%创建Jacbi(雅可比矩阵)Jacbi=zeros(2*n-2);h=0;k=0;fori=1:n%对PQ节点的处理ifB2(i,6)==2h=h+1;forj=1:nifj~=isbk=k+1;ifi==j%对角元素的处理Jacbi(2*h-1,2*k-1)=-imag(Y(i,j))*real(B2(i,3))+real(Y(i,j))*imag(B2(i,3))+imag(I(h,1));Jacbi(2*h-1,2*k)=real(Y(i,j))*real(B2(i,3))+imag(Y(i,j))*imag(B2(i,3))+real(I(h,1));Jacbi(2*h,2*k-1)=-Jacbi(2*h-1,2*k)+2*real(I(h,1));Jacbi(2*h,2*k)=Jacbi(2*h-1,2*k-1)-2*imag(I(h,1));else%非对角元素的处理Jacbi(2*h-1,2*k-1)=-imag(Y(i,j))*real(B2(i,3))+real(Y(i,j))*imag(B2(i,3));Jacbi(2*h-1,2*k)=real(Y(i,j))*real(B2(i,3))+imag(Y(i,j))*imag(B2(i,3));Jacbi(2*h,2*k-1)=-Jacbi(2*h-1,2*k);Jacbi(2*h,2*k)=Jacbi(2*h-1,2*k-1);endifk==(n-1)%将用于内循环的指针置于初始值，以确保雅可比矩阵换行k=0;endendendendendk=0;fori=1:n%对PV节点的处理ifB2(i,6)==3h=h+1;forj=1:nifj~=isbk=k+1;ifi==j%对角元素的处理Jacbi(2*h-1,2*k-1)=-imag(Y(i,j))*real(B2(i,3))+real(Y(i,j))*imag(B2(i,3))+imag(I(h,1));Jacbi(2*h-1,2*k)=real(Y(i,j))*real(B2(i,3))+imag(Y(i,j))*imag(B2(i,3))+real(I(h,1));Jacbi(2*h,2*k-1)=2*imag(B2(i,3));Jacbi(2*h,2*k)=2*real(B2(i,3));else%非对角元素的处理Jacbi(2*h-1,2*k-1)=-imag(Y(i,j))*real(B2(i,3))+real(Y(i,j))*imag(B2(i,3));Jacbi(2*h-1,2*k)=real(Y(i,j))*real(B2(i,3))+imag(Y(i,j))*imag(B2(i,3));Jacbi(2*h,2*k-1)=0;Jacbi(2*h,2*k)=0;endifk==(n-1)%将用于内循环的指针置于初始值，以确保雅可比矩阵换行k=0;endendendendenddisp('初始雅可比矩阵为：’)；disp(Jacbi);%求解修正方程，获取节点电压的不平衡量DetaU=zeros(2*n-2,1)；DetaU=inv(Jacbi)*DetaS;%inv矩阵求逆%DetaU%修正节点电压j=0;fori=1:n%对PQ节点处理ifB2(i,6)==2j=j+1;B2(i,3)=B2(i,3)+DetaU(2*j,1)+DetaU(2*j-1,1)*sqrt(-1);endendfori=1:n%对PV节点的处理ifB2(i,6)==3j=j+1;B2(i,3)=B2(i,3)+DetaU(2*j,1)+DetaU(2*j-1,1)*sqrt(-1);endend%B2%开始循环**********************************************************************whileabs(max(DetaU))>prOrgS=zeros(2*n-2,1);h=0;j=0;fori=1:nifi~=isb&B2(i,6)==2h=h+1;forj=1:nOrgS(2*h-1,1)=OrgS(2*h-1,1)+real(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*real(B2(j,3))-imag(Y(i,j))*imag(B2(j,3)))+imag(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*imag(B2(j,3))+imag(Y(i,j))*real(B2(j,3)));OrgS(2*h,1)=OrgS(2*h,1)+imag(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*real(B2(j,3))-imag(Y(i,j))*imag(B2(j,3)))-real(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*imag(B2(j,3))+imag(Y(i,j))*real(B2(j,3)));endendendfori=1:nifi~=isb&B2(i,6)==3h=h+1;forj=1:nOrgS(2*h-1,1)=OrgS(2*h-1,1)+real(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*real(B2(j,3))-imag(Y(i,j))*imag(B2(j,3)))+imag(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*imag(B2(j,3))+imag(Y(i,j))*real(B2(j,3)));OrgS(2*h,1)=OrgS(2*h,1)+imag(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*real(B2(j,3))-imag(Y(i,j))*imag(B2(j,3)))-real(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*imag(B2(j,3))+imag(Y(i,j))*real(B2(j,3)));endend%OrgS%创建DetaSh=0;fori=1:nifi~=isb&B2(i,6)==2h=h+1;DetaS(2*h-1,1)=real(B2(i,2))-OrgS(2*h-1,1);DetaS(2*h,1)=imag(B2(i,2))-OrgS(2*h,1);endendt=0;fori=1:nifi~=isb&B2(i,6)==3h=h+1;t=t+1;%DetaS(2*h-1,1)=real(B2(i,2))-OrgS(2*h-1,1);DetaS(2*h-1,1)=real(B2(i,1))-OrgS(2*h-1,1);DetaS(2*h,1)=real(PVU(t,1))A2+imag(PVU(t,1))A2-real(B2(i,3))A2-imag(B2(i,3))A2;endend%DetaS%创建Ii=zeros(n-1,1);h=0;fori=1:nifi~=isbh=h+1;I(h,1)=(OrgS(2*h-1,1)-OrgS(2*h,1)*sqrt(-1))/conj(B2(i,3));endend%I%创建JacbiJacbi=zeros(2*n-2);h=0;k=0;fori=1:nifB2(i,6)==2h=h+1;forj=1:nifj~=isbk=k+1;ifi==jJacbi(2*h-1,2*k-1)=-imag(Y(i,j))*real(B2(i,3))+real(Y(i,j))*imag(B2(i,3))+imag(I(h,1));Jacbi(2*h-1,2*k)=real(Y(i,j))*real(B2(i,3))+imag(Y(i,j))*imag(B2(i,3))+real(I(h,1));Jacbi(2*h,2*k-1)=-Jacbi(2*h-1,2*k)+2*real(I(h,1));Jacbi(2*h,2*k)=Jacbi(2*h-1,2*k-1)-2*imag(I(h,1));elseJacbi(2*h-1,2*k-1)=-imag(Y(i,j))*real(B2(i,3))+real(Y(i,j))*imag(B2(i,3));Jacbi(2*h-1,2*k)=real(Y(i,j))*real(B2(i,3))+imag(Y(i,j))*imag(B2(i,3));Jacbi(2*h,2*k-1)=-Jacbi(2*h-1,2*k);Jacbi(2*h,2*k)=Jacbi(2*h-1,2*k-1);endifk==(n-1)k=0;endendendendendk=0;fori=1:nifB2(i,6)==3h=h+1;forj=1:nifj~=isbk=k+1;ifi==jJacbi(2*h-1,2*k-1)=-imag(Y(i,j))*real(B2(i,3))+real(Y(i,j))*imag(B2(i,3))+imag(I(h,1));Jacbi(2*h-1,2*k)=real(Y(i,j))*real(B2(i,3))+imag(Y(i,j))*imag(B2(i,3))+real(I(h,1));Jacbi(2*h,2*k-1)=2*imag(B2(i,3));Jacbi(2*h,2*k)=2*real(B2(i,3));elseJacbi(2*h-1,2*k-1)=-imag(Y(i,j))*real(B2(i,3))+real(Y(i,j))*imag(B2(i,3));Jacbi(2*h-1,2*k)=real(Y(i,j))*real(B2(i,3))+imag(Y(i,j))*imag(B2(i,3));Jacbi(2*h,2*k-1)=0;Jacbi(2*h,2*k)=0;endifk==(n-1)k=0;endendendendend%JacbiDetaU=zeros(2*n-2,1);DetaU=inv(Jacbi)*DetaS;%DetaU%修正节点电压j=0;fori=1:nifB2(i,6)==2j=j+1;B2(i,3)=B2(i,3)+DetaU(2*j,1)+DetaU(2*j-1,1)*sqrt(-1);endendfori=1:nifB2(i,6)==3j=j+1;B2(i,3)=B2(i,3)+DetaU(2*j,1)+DetaU(2*j-1,1)*sqrt(-1);endend%B2Times=Times+1;%迭代次数加1enddisp('迭代次数为：');disp(Times);disp('收敛时电压修正量为：：’)；disp(DetaU);fork=1:nE(k)=B2(k,3)；e(k)=real(E(k))；f(k)=imag(E(k))；V(k)=sqrt(e(k)A2+f(kF2);sida(k)=atan(f(k)./e(k))*180./pi；end%===============计算各输出量===========================disp('各节点的实际电压标幺值E为(节点号从小到大排列)：’)；disp(E);%显示各节点的实际电压标幺值E用复数示disp('')disp('各节点的电压大小V为(节点号从小到大排列)：');disp(V);%显示各节点的电压大小V的模值disp('');disp('各节点的电压相角sida为(节点号从小到大排列)：');disp(sida);%显示各节点的电压相forp=1:nC(p)=0;forq=1:nC(p)=C(p)+conj(Y(p,q))*conj(E(q));%计算各节点的注入电流的共轭值endS(p)=E(p)*C(p);%计算各节点的功率S=电压X注入电流的共轭值enddisp('各节点的功率S为(节点号从小到大排列)：’)；disp(S);%显示各节点的注入功率Sline=zeros(n1,5)；disp('')；disp('各条支路的首端功率Si为(顺序同您输入B1时一致)：');fori=1:n1p=B1(i,1);q=B1(i,2);Sline(i,1)=B1(i,1);Sline(i,2)=B1(i,2);ifB1(i,6)==0Si(p,q)=E(p)*(conj(E(p))*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(p)*B1(i,5))-conj(E(q)))*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5))));Siz(i)=Si(p,q);elseSi(p,q)=E(p)*(conj(E(p))*((1-B1(i,5))/B1(i,3))+(conj(E(p))-conj(E(q)))*(B1(i,5)/B1(i,3)));Siz(i)=Si(p,q);endSSi(p,q)=Si(p,q);Sline(i,3)=Siz(i);ZF=['S(',num2str(p),',',num2str(q),')=',num2str(SSi(p,q))];disp(ZF);enddisp('');disp('各条支路的末端功率Sj为(顺序同您输入B1时一致)：');fori=1:n1p=B1(i,1);q=B1(i,2);ifB1(i,6)==0Sj(q,p)=E(q)*(conj(E(q))*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(q)./B1(i,5))-conj(E(p)))*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5))));Sjy(i)=Sj(q,p);elseSj(q,p)=E(q)*(conj(E(q))*((B1(i,5)*(B1(i,5)-1))/B1(i,3))+(conj(E(q))-conj(E(p)))*(B1(i,5)/B1(i,3)));Sjy(i)=Sj(q,p);endSSj(q,p)=Sj(q,p);Sline(i,4)=Sjy(i);ZF=['S(',num2str(q),',',num2str(p),')=',num2str(SSj(q,p))];disp(ZF);enddisp('');disp('各条支路的功率损耗DS为(顺序同您输入B1时一致)：’)；fori=1:n1p=B1(i,1)；q=B1(i,2)；DS(i)=Si(p,q)+Sj(q,p)；DDS(i)=DS(i)；Sline(i,5)=DS(i)；ZF=['DS(',num2str(p),',',num2str(q),')=',num2str(DDS(i))]；disp(ZF)；enddisp('')；线路损disp('各支路首端编号末端编号首端功率末端功率耗')；disp(Sline)；六、运行结果及其分析是否采用默认数据？导纳矩阵为：2.9056-11.5015i0.0000+5.3173i-1.6606+3.1617i-1.2450+2.3710i初始雅可比矩阵为：（1-默认数据；2-手动输入）10.0000+5.3173i0.0000-4.6633i0.0000+0.0000i0.0000+0.0000i-1.6606+3.1617i0.0000+0.0000i2.4904-4.7039i-1.2450+2.3710i0.0000+0.0000i-0.8298+1.5809i-0.8298+1.5809i2.0749-3.9089i11.12672.7603-5.31730-3.1617-1.6606-3.050911.87620-5.31731.6606-3.1617-5.317305.31730000-5.317304.009200-3.3198-1.7436004.82172.6980000002.1000迭代次数为：4收敛时电压修正量为：：1.0e-05*0.0349-0.2445-0.0101-0.5713-0.0931-0.0073各节点的实际电压标幺值E为(节点号从小到大排列)：0.9673-0.0655i1.0252-0.1666i1.0495-0.0337i1.0500+0.0000i各节点的电压大小V为（节点号从小到大排列）:0.96951.03871.05001.0500各节点的电压相角sida为（节点号从小到大排列）：-3.8734-9.2315-1.84190各节点的功率S为（节点号从小到大排列）：-0.0000+0.0000i-0.5000-0.3000i0.2000+0.1969i0.3277+0.0443i各条支路的首端功率Si为(顺序同您输入B1时一致):S(1,2)=-0.5-0.30713iS(1,3)=-0.24266-0.197iS(1,4)=-0.25734-0.11013iS(3,4)=-0.055551+0.0017528i各条支路的末端功率Sj为(顺序同您输入B1时一致)：S(2,1)=0.5+0.24606iS(3,1)=0.25555+0.1952iS(4,1)=0.2712+0.1014iS(4,3)=0.056496-0.057061i各条支路的功率损耗DS为（顺序同您输入B1时一致）：DS(1,2)=0-0.06107iDS(1,3)=0.012892-0.0018014iDS(1,4)=0.013863-0.0087295iDS(3,4)=0.00094545-0.055308i1.0000+0.0000i2.0000+0.0000i-0.5000-0.3071i0.5000+0.2461i0.0000-0.0611i1.0000+0.0000i3.0000+0.0000i-0.2427-0.1970i0.2556+0.1952i0.0129-0.0018i1.0000+0.0000i4.0000+0.0000i-0.2573-0.1101i0.2712+0.1014i0.0139-0.0087i3.0000+0.0000i4.0000+0.0000i-0.0556+0.0018i0.0565-0.0571i0.0009-0.0553i各支路首端编号末端编号首端功率末端功率线路损耗七、实验体会及感悟通过这次实验，首先让我对matlab软件有了初步的了解，对它强大的矩阵运算能力有了更深的体会，同时掌握了设置断点和断点调试的一般方法，结合课本上的程序流程图和参考资料上的例子单步跟踪调试，再一次的熟悉了牛顿拉夫逊法潮流计算的一般方法和步骤，对计算机计算潮流计算有了更进一步的认识，在学习潮流计算时，虽然依次学习了节点导纳矩阵，功率方程、雅可比矩阵，但不能将它们联系起来，更不知道其中的原委，通过程序的编写，知道了其中的联系，也知道了每个方程、矩阵在计算中的作用。同时还把直角坐标和极坐标方法进行对比，发现极坐标下的运算还是相对简便一些，但是直角坐标下的计算相对比较容易理解。计算机为我们省去了大量的人工计算，希望在以后的学习中能接触到更多的软件，学习到更多的知识。