第一篇:基于MATLAB的電力系統(tǒng)潮流計算_張寧
DOI :10.13207
/j.cnki.jnwafu.20
4.12.028
第 32卷 第 12期 402 年 12月
西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)
ruoJ.of
No
rthw
est
Sci-Tech
Univ.o
f
Ag
ri.and
F
or.(Nat.Sci.Ed.)loV.32 No.12
Dec.204
基于 MATLAB的電力系統(tǒng)潮流計算
1張 寧,江紅梅,張 渭2
(1西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院,陜西楊凌 71210
;2哈密市高級中學(xué)計算機(jī)室 ,新疆哈密 83900)
[摘 要] 隨著計算機(jī)語言技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟 ,基于 MAT
LA
B的潮流計算研究近年來得到了長足的發(fā) 展。針對這一現(xiàn)狀,以 P-Q分解法為例,分析了 BA
SIC , FO RT RA
N和 MA
T
LAB高級語言潮流計算的異同 ,指出了 其優(yōu)缺點(diǎn),并針對潮流計算模型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) ,提出了基于 MA
T LAB的潮流算法。
[關(guān)鍵詞] 電力系統(tǒng);潮流計算;MA
T LAB [中圖分類號] T
M715;T M744
[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A
[文章編號] 1671-9387(204)12-0124-03
潮流計算是電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行的基本研究方
法,隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)大系統(tǒng)、強(qiáng)非線性與多元件特 點(diǎn)的日益突出,其計算量與計算復(fù)雜度急劇增
[ 1]
加。在處理潮流計算時,其計算機(jī)軟件的速度已
[ 2] 無法滿足大電網(wǎng)模擬和實(shí)時控制的仿真要求 ,而 高效的潮流問題相關(guān)軟件的研究已成為大規(guī)模電力
3,4] 系統(tǒng)仿真計算的關(guān)鍵[。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷 發(fā)展和成熟,對 MA
T
LA B潮流計算的研究為快速、詳細(xì)地解決大電網(wǎng)仿真技術(shù)問題開辟了新思 路。針對這一現(xiàn)狀,本文以某電力網(wǎng)絡(luò)為例,分 析了 BASIC、FO
RT RA
N和 M A
T
LAB 高級語言潮 流計算的異同,并提出了基于 MA
T LAB 的潮流算 法,以期為電力系統(tǒng)潮流計算提供參考。[ 5,6] 的有效方法。該方法把非線性方程線性化,由于線
性方程的系數(shù)矩陣結(jié)構(gòu)上是稀疏的非對稱矩陣,結(jié) 合稀疏矩陣技術(shù)可使計算機(jī)內(nèi)存占用量大大減少 , 計算速度大大加快;P-Q分解法[
8]是在 N
ew
ton jQ ,(i =1 , 2 ,3 ,…, n)(1)
ji j∑ =P j=1 U*
i nj=1
計算機(jī)潮流計算的基本要求是:計算方法具有
[ 11 , 12 ]
∑·
ji jZ I = 式中,P iQ 分別為節(jié)點(diǎn) i向網(wǎng)絡(luò)注入的有功功率,·i和無功功率;jU為節(jié)點(diǎn) j的電壓相量 ·* P-Q
i,(i =1 ,2 ,3 ,…, n)(2)
ji·
*
Ui
一定的可靠性和收斂性;盡量選用占計算機(jī)內(nèi)
存較少的存儲方式;在可靠收斂的前提下,選用計算 速度較快的方法;人機(jī)交互環(huán)境便于數(shù)據(jù)輸入、校核 和修改,且具有一定的靈活性。
BAS
IC是一種解決數(shù)學(xué)問題的語言,由于其取
;Uii
為節(jié)點(diǎn)
消了編譯工作及連接過程,語言的執(zhí)行時間相應(yīng)較
·
AS
IC語句的標(biāo)識符可為常數(shù)和變量,矩陣也 的電壓共軛相量;jj的電流相量;I為節(jié)點(diǎn) Y為節(jié) 慢。Bji點(diǎn)導(dǎo)納矩陣;Z為節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣。式(1)和式(2)各
ji
[ 13 ]
可規(guī)定為變量進(jìn)行計算。
有 n個非線性復(fù)數(shù)方程,對其作不同的應(yīng)用和處 FO RT RAN 是 1957年發(fā)明的用于科學(xué)計算的
語言理,就形成了不同的潮流計算方法。其中, N ew
ton個工程數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù),可實(shí)現(xiàn)潮流計算中的矩陣求.70141E
+38
[ 15 ]。要達(dá)到題目所要求的計算精積、求逆、稀疏矩陣形成、復(fù)數(shù)運(yùn)算以及初等數(shù)學(xué)運(yùn) 算等[ 1]。MA
T
LA B語言允許用戶以數(shù)學(xué)形式的語 度,且兼顧矩陣程序設(shè)計的難易程度 ,MA
T LA
B則成為
言編寫程序 ,其比 BASIC 語言和 FO RT RA
N等更
首選潮流計算的計算機(jī)語言。對于大矩陣的潮流計 為接近書寫的數(shù)學(xué)表達(dá)格式 ,且程序易調(diào)試。在計
算 ,M A
T LAB提供的 M文件可將輸入矩陣按格式
算要求相同的情況下 ,使用 MA
T LAB編程 ,工作量
先寫入一個文本文件,在編程時 ,按文本文件名在命
將會大為減少。
令窗調(diào)用 ,大矩陣就被輸入到內(nèi)存中了。MA
T LAB 3
基于 MA
T LAB的電力系統(tǒng)潮流計 也能直接創(chuàng)建復(fù)數(shù)矩陣,這兩點(diǎn)也是 BA
SIC
,(2)求系數(shù)矩陣 B
′, B ″的逆陣,計算各節(jié)點(diǎn)電壓
FO RT
RA
N 算 的相位角 語言不可比擬的。Δδ。相位角 iΔiδ計算公式為
:
P-Q分解法計算電力系統(tǒng)的潮流分布 ,其
試用
-(k)
i步驟為:
-(B ′)(ΔP
(k)/ U
(k))=(U
式中 , ΔP
(k), U
(k)為已知量,相位角 Δδ的計算主(1)形成系數(shù)矩陣 B ′, B ″(設(shè)該矩陣為
4×4矩
i要(k)Δδ)是矩陣的求積運(yùn)陣)。
算
。AMA
T L
B和 BA
SIC語言都用命令 inv
(B)或 a
1a
2…
a 14 IN
V
(B)來實(shí)現(xiàn)矩陣的求逆功能,B
′=B
″= a
a
…
MA
T LA
B和 … … … …
a 24 BAS
IC語言求積運(yùn)算均與數(shù)學(xué)書寫格式一致 ,但 a
a
…
BAS
IC語言必須對矩陣進(jìn)行 MA
T說明 ,而且執(zhí)行
a 44
在程序設(shè)計上 ,用 MA
T LA
B語言編寫程序形
時間相應(yīng)較長 ,計算精度較低。FO RT
RAN 語言雖
成的系數(shù)矩陣 B
′和B
″,遠(yuǎn)比 BASIC
,FO
RT RA
N簡
然在參考資料上提供矩陣求逆、求積程序[ 1618
] ,但
單,矩陣輸入、輸出與數(shù)學(xué)書寫格式相似。即在命令
其按線性代數(shù)的矩陣求逆、求積步驟編程[ ] ,編寫窗口輸入
: 的程序至少需用 1個三重循環(huán)語句 , 所以與
>>B
… a
(3)相比計算平衡節(jié)點(diǎn)功率和線路功率MA
T LA
B ,工作量大而效率低。
=[
a
1a
… a 2 2a
a 1平衡節(jié)點(diǎn)功率為 …
a
4]
再在命令窗口輸入 >>B
=,則窗口將顯示出 B
′, B ″矩陣。
… a
… … … a
4
2 ̄S
s
=
+Q
線路功率為
·
*·
U s is
i =P 1 *
Y
U
i =1
n
∑
 ̄S
ij
= U
iI
=P
ji
ji
+Q
ij
平衡節(jié)點(diǎn)功率和線路功率的計算屬復(fù)數(shù)運(yùn)算。MA
T LA
B和 FO RT
RAN 語言都提供復(fù)數(shù)功能語 在 BASIC
, FO RT RAN 語言編程時 , 必須進(jìn)行
句[ 15 ],MA
T LAB 以數(shù)學(xué)上的復(fù)數(shù)書寫格式編寫程 矩陣說明 , BASIC 用 DIM B(4, 4)語句說明矩陣,序 ,方便而且不容易出錯;而 FO RT
RA
N必須對復(fù)
F ORT
RA
N用 DOU
BLE
PRECISION
B(1 ∶4
, 1 ∶4
數(shù)變量進(jìn)行)
CMP LX語句的復(fù)數(shù)類型說明[
],顯
語句同時說明矩陣和矩陣精度;在建立矩陣時, 得較為繁瑣。BA
SIC不提供復(fù)數(shù)功能語句 ,一般將實(shí)
BASIC
,F
ORT RA
N語言用 REA
D語句和 DA
TA 語 數(shù)、虛數(shù)分開計算 ,最后用輸出語句寫在一起 ,所以 句輸入矩陣;FO RT
RAN 語言用 WRIT E語句輸出 一般不用 BASIC 語言編寫復(fù)數(shù)運(yùn)算程序
。矩陣,而 BASIC 語言只能用二重循環(huán)語句輸出二維
另外 ,MA
T LA
B可以提供潮流計算中稀疏矩陣
· ·*
126
西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)
第 32卷 的建立命令 spconvetr,從而將外部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為稀疏 矩陣,而且 MA
T
LA B函數(shù) lu也可直接實(shí)現(xiàn) L
R三 角分解[了
方便。
一步。矩陣輸入、輸出格式簡單 ,與數(shù)學(xué)書寫格式相
似;以雙精度類型進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲和運(yùn)算 ,數(shù)據(jù)精確
;潮流計算中復(fù)雜矩陣的輸入問題可通過創(chuàng)建 M文件來解決;MA
T LA B稱為矩陣實(shí)驗(yàn)室 ,其能進(jìn) 行潮流計算中的各種矩陣運(yùn)算,包括求逆、求積和矩 19 , 20
],從而為現(xiàn)代電力系統(tǒng)潮流計算提供度高 討
論
陣 L
R分解等 ,其程序的編寫也因 M A
T LAB提供 了許多功能函數(shù)而變得簡單易行。另外 , MA
T LAB
稀疏矩陣技術(shù)的引入 ,使電力系統(tǒng)潮流計算由傳統(tǒng) 方法轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)化算法成為可能。通過與 BA
SIC, FO RT RA
N語言的比較,基于 M A
T LAB的電力系統(tǒng)潮流計算使計算機(jī)在計算、分 析、研究復(fù)雜的電力系統(tǒng)潮流分布問題上又前進(jìn)了
[參考文獻(xiàn)] [ 1 ]
薛
巍 ,舒繼武 ,王心豐 ,等.電力系統(tǒng)并行算法的研究進(jìn)展 [ J ]
.清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2002
, 42
(9):1192
-195
.[ 2 ]
F
ernaod
L A
.Computalnoi
complexit
y in
pow
er
systems
[ J ]
.IE
E
T
rans
on
PAS, 1976 , 95(4):1028
-1037
.[ 3 ]
周濟(jì) ,羅應(yīng)立 ,張建華 ,等.基于 MAT
LA B的次同步諧振的特征根分析 [ J ]
.現(xiàn)代電力 , 1999 ,(4):67-71.[ 4 ]
王克英 ,穆
鋼 ,韓學(xué)山 ,等.使潮流方程直接可解的 PMV配置方案研究 [ J ]
.中國電機(jī)工程學(xué)報 , 1999 , 10
(2):67-69.[ 5]
盧天成 ,韓
或 ,李東風(fēng).MA
T LAB在鳴禽語圖分析中的應(yīng)用 [
J ].遼寧師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2001
, 24
(4):56-58.[ 6]
宋維君.基于 MA
T LAB的時域分析法實(shí)現(xiàn) [ J ]
.遼寧師專學(xué)報(自然科學(xué)版), 2002, 1(4):72
-74.[ 9]
邱關(guān)源.電路(下冊)[ M]
.北京 :高等教育出版[ ,7] 0 周孝信等..國電力百科全書 ·電力系統(tǒng)卷 [ M].第 2版.北京 :中國電力出版社 , 2001
.31
.社 199
.67-78 [ 10
]
趙晉泉 ,侯志儉 ,吳際舜.牛頓最優(yōu)潮流算法中離散控制量的新處理方法 [
J ].電力系統(tǒng)自動化 , 1999 , 23
(3):32
[ 8]
陳
珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 [ M]
.北京 :高等教育出版社 ,20
.139
-193
.-34
.[ 11
]
[英]勞頓 M A,塞 M G.電氣工程師技術(shù)手冊 [
M]
.北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 , 1992
.826
-827
.[ 12
]
樓順天 ,陳生潭 ,雷虎明.MA
T LAB5
.X程序設(shè)計語言 [ M]
.西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 , 2001
.57-78;163
-162
.[ 14
]
潭浩強(qiáng) ,田淑清.F
ORT
RA
N語言 ———F ORT
RA
N 77結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計 [
M].北京 :清華大學(xué)出版[ 13
]
王沫然.MA
T LAB
6.0與科學(xué)計算[
M]
.北京 :電子工業(yè)出版社 , 2001
.1
-5;42
.社 , 1995.58;98.[ 15 ]
劉文遠(yuǎn) ,李興成 ,趙
莉.BA
SIC語言與農(nóng)業(yè)實(shí)用程序 [ 041
.[ 16 ]
潭浩強(qiáng) ,崔武子 ,田淑清.FO RT
RA
N程序設(shè)計(二級)教程[
社 , 1998.105
-123
.[ 17 ]
鮑有文 ,周海燕 ,趙重敏 ,等.FO RT
RAN
77程序設(shè)計試題匯編 [ M]
.北京 :清華大學(xué)出版[ 20
]
鄧建中 ,葛仁杰 ,程正興.計算方法[ M]
.西安 :西安交通大學(xué)出版社 , 1998
.21
社 ,.68;107
.-31
1998;201
.[ 18 ]
劉萬春 ,朱玉文 ,龔圓明.FO RT
RA
N程序設(shè)計[
M].北京 :國防工業(yè)出版社 , 2003
.102
-124
.[ 19 ]
同濟(jì)大學(xué)教研室.線性代數(shù)[
M].北京 :高等教育出版社 , 1990
.35
;70-71
.M].北京 :清華大學(xué)出版
M]
.沈陽 :遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 , 1987.139
-Pow
er
flow
computaino
of
the
electir
pow
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system
based
on
MA
TLA
B
1GNAHZ
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71210
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第二篇:用matlab電力系統(tǒng)潮流計算
題目:潮流計算與matlab
教學(xué)單位 電氣信息學(xué)院
姓 名 學(xué) 號
年 級
專 業(yè) 電氣工程及其自動化
指導(dǎo)教師
職 稱 副教授
摘 要
電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析包括潮流計算和靜態(tài)安全分析。本文主要運(yùn)用的事潮流計算,潮流計算是電力網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與運(yùn)行中最基本的運(yùn)算,對電力網(wǎng)絡(luò)的各種設(shè)計方案及各種運(yùn)行方式進(jìn)行潮流計算,可以得到各種電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的電壓,并求得網(wǎng)絡(luò)的潮流及網(wǎng)絡(luò)中的各元件的電力損耗,進(jìn)而求得電能損耗。本位就是運(yùn)用潮流計算具體分析,并有MATLAB仿真。
關(guān)鍵詞: 電力系統(tǒng) 潮流計算 MATLAB
Abstract Electric power system steady flow calculation and analysis of the static safety analysis.This paper, by means of the calculation, flow calculation is the trend of the power network design and operation of the most basic operations of electric power network, various design scheme and the operation ways to tide computation, can get all kinds of each node of the power grid voltage and seek the trend of the network and the network of the components of the power loss, and getting electric power.The standard is to use the power flow calculation and analysis, the specific have MATLAB simulation.Key words: Power system;Flow calculation;MATLAB simulation
目 錄 任務(wù)提出與方案論證....................................................................................................................................2 2 總體設(shè)計........................................................................................................................................................3 2.1潮流計算等值電路.............................................................................................................................3 2.2建立電力系統(tǒng)模型.............................................................................................................................3 2.3模型的調(diào)試與運(yùn)行.............................................................................................................................3 3 詳細(xì)設(shè)計........................................................................................................................................................4 3.1 計算前提............................................................................................................................................4 3.2手工計算.............................................................................................................................................7 4設(shè)計圖及源程序...........................................................................................................................................11 4.1MATLAB仿真.......................................................................................................................................11 4.2潮流計算源程序...............................................................................................................................11 5 總結(jié).............................................................................................................................................................31 參考文獻(xiàn)..........................................................................................................................................................32 任務(wù)提出與方案論證
潮流計算是在給定電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和決定系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的邊界條件的情況下確定系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的一種基本方法,是電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)營中不可缺少的一個重要組成部分??梢哉f,它是電力系統(tǒng)分析中最基本、最重要的計算,是系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)分析和實(shí)時控制與調(diào)度的基礎(chǔ)。常規(guī)潮流計算的任務(wù)是根據(jù)給定的運(yùn)行條件和網(wǎng)路結(jié)構(gòu)確定整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),如各母線上的電壓(幅值及相角)、網(wǎng)絡(luò)中的功率分布以及功率損耗等。潮流計算的結(jié)果是電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算和故障分析的基礎(chǔ)。在電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和規(guī)劃方案的研究中,都需要進(jìn)行潮流計算以比較運(yùn)行方式或規(guī)劃供電方案的可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。同時,為了實(shí)時監(jiān)控電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),也需要進(jìn)行大量而快速的潮流計算。因此,潮流計算是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、最基本和最重要的一種電氣運(yùn)算。在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計和安排系統(tǒng)的運(yùn)行方式時,采用離線潮流計算;在電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控中,則采用在線潮流計算。是電力系統(tǒng)研究人員長期研究的一個課題。它既是對電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計和運(yùn)行方式的合理性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行定量分析的依據(jù),又是電力系統(tǒng)靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定計算的基礎(chǔ)。
潮流計算經(jīng)歷了一個由手工到應(yīng)用數(shù)字電子計算機(jī)的發(fā)展過程,現(xiàn)在的潮流算法都以計算機(jī)的應(yīng)用為前提用計算機(jī)進(jìn)行潮流計算主要步驟在于編制計算機(jī)程序,這是一項非常復(fù)雜的工作。對系統(tǒng)進(jìn)行潮流分析,本文利用 MATLAB中的SimpowerSystems工具箱設(shè)計電力系統(tǒng),在simulink 環(huán)境下,不僅可以仿真系統(tǒng)的動態(tài)過程,還可以對系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)潮流分析。
總體設(shè)計
SimpowerSystems使用Simulink環(huán)境,可以將該系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、變壓器,線路等模型聯(lián)結(jié)起來,形成電力系統(tǒng)仿真模擬圖。在加人測量模塊,并對各元件的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置后,用measurement和sink中的儀器可以觀察各元件的電壓、電流、功率的大小。
2.1潮流計算等值電路
10MWYN,d114?63MWVA15MWGGGG120MW10kV??p0?15.7kW??ps?73kW?I%?0.5?0?Vs%?10.5YN,d1116MWVA4?63MW“?xd?0.134?x2?0.161?x?0.06?0?cos?N?0.8510kV??p0?11kW??ps?50kW?I%?0.55?0?Vs%?10.5YN,d112?10MWVA35kV32km25MW110kV80km25MW110kV70km110kVYN,d112?20MWVA20MWGGG4?15MW”?xd?0.136?x2?0.16?x?0.073?0?cos?N?0.8??p0?18.6kW??ps?89kW?I%?0.530MW?0?Vs%?10.510kV??p0?15.7kW??ps?73kW?I%?0.5GG?0V%?10.5s?YN,d112?16MWVA63MWVA??p0?44kW??ps?121kW10kV?I%?0.35?0?Vs%?10.5GG35MWYN,Y,d112?10MVA10kVGGG3?12MW1?50MW“?xd?0.128?x2?0.154?x?0.054?0?cos?N?0.852?25MW”?xd?0.128?x2?0.157?x?0.0591?0?cos?N?0.8?x?0.136?x2?0.161?x?0.075?0?cos?N?0.8“d
2.2建立電力系統(tǒng)模型
在Simulink中按照電力系統(tǒng)原型選擇元件進(jìn)行建模。所建立的模型和建立的方法在詳細(xì)設(shè)計中詳述。
在電力系統(tǒng)模型的建立工程中主要涉及到的是:元器件的選擇及其參數(shù)的設(shè)置;發(fā)電機(jī)選型;變壓器選擇;線路的選擇;負(fù)荷模型的選擇;母線選擇。
2.3模型的調(diào)試與運(yùn)行
建立系統(tǒng)模型,并設(shè)置好參數(shù)以后,就可以在Simulink環(huán)境下進(jìn)行仿真運(yùn)行。運(yùn)行的具體結(jié)果和分析也在詳細(xì)設(shè)計中詳述。
30km35kV0km31??p0?44kW??ps?121kW?I%?0.35?0?Vs%?10.5??p0?13.2kW??ps?63kW?I0%?0.55?V%?10.5s(1?2)80MW?Vs(2?3)%?6.55MW??Vs(1?3)%?17.53 詳細(xì)設(shè)計
3.1 計算前提
首先是發(fā)電機(jī)的參數(shù)計算,先對5個發(fā)電廠簡化為5臺發(fā)電機(jī)來計算。發(fā)電機(jī)G1:
P1?4?15?60MWQ1?60?tan(arccos0.8)?45MVar發(fā)電機(jī)G2:
P2?4?63?252MWQ2?252?tan(arccos0.85)?156MVar發(fā)電機(jī)G3:
P3?3?12?36MWQ3?36?tan(arccos0.8)?27MVar發(fā)電機(jī)G4:
P4?1?50?50MWQ4?50?tan(arccos0.85)?31MVar發(fā)電機(jī)G5:
P5?2?25?50MWQ5?50?tan(arccos0.8)?37.5MVar
其次是變電站的參數(shù)計算,我們還是對7個變電站簡化為7臺變壓器來計算。變壓器T1:
2?ps?VN73?11023RT1??10??103?3.450?232SN(16?10)2Vs%?VN10.5?1102XT1??10??10?79.406?SN16?103?S01??p0?j變壓器T2:(雙并聯(lián))
I0%?SN?(0.0157?j0.0800)MVA 100RT2XT221?ps?VN189?11023???10???103?1.346?2322SN2(20?10)21Vs%?VN110.5?1102???10???10?31.7625? 32SN220?10?S02?2?(?p0?j變壓器T3:(四并聯(lián))
I0%?SN)?(0.0372?j0.2000)MVA100 1?ps?VN21121?11023RT3???10???103?0.092?2324SN4(63?10)XT31Vs%?VN2110.5?1102???10???10?5.042? 4SN463?103I0%?SN)?(0.1760?j0.8820)MVA100?S03?4?(?p0?j變壓器T4:(雙并聯(lián))
1RT1?1.7250?21 XT4?XT1?39.7030?2?S04?2?S01?(0.0314?j0.1600)MVART4?變壓器T5:
RT5?4RT3?0.3680?XT5?4XT3?20.168??S05?1?S03?(0.0440?j0.2205)MVA4163?3523???10?0.386? 322(10?10)
變壓器T6:(兩個三繞組變壓器并聯(lián))
RT6?1?RT6?2?RT6?31?[Vs(1?2)%?Vs(1?3)%?Vs(2?3)%]?10.7521Vs2%??[Vs(1?2)%?Vs(2?3)%?Vs(1?3)%]??0.25
21Vs3%??[Vs(1?3)%?Vs(2?3)%?Vs(1?2)%]?6.752Vs1%?21Vs1%?VNXT6?1???10?6.584?2SNXT6?2XT6?321Vs2%?VN???10??0.153?2SN21Vs3%?VN???10?4.134? 2SN?S06?2?(?P06?j變壓器T7:(雙并聯(lián))
I0%?10)?(0.0264?j0.1100)MVA 100 RT7XT721?ps?VN150?3523???10???103?0.306?2322SN2(10?10)21Vs%?VN110.5?352???10???10?6.431?2SN210?103
?S07?2?(?p0?jI0%?SN)?(0.0220?j0.1100)MVA100再次是傳輸線參數(shù)計算,5條傳輸線的具體計算如下。
根據(jù)教材查得r0?0.21?/km x0?0.4?/km b0?2.8?10S/km ?6線路L1:
線路L2:
線路L3:(雙回路)
線路L4:
線路L5:(雙回路)RL1?r0?l1?0.21?40?8.4?XL1?x0?l1?0.4?40?16?B?6L1?b0?l1?2.8?10?40?1.12?10?4S ?Q1L1??2BL1V2N??0.6776MVarRL2?r0?l2?0.21?130?27.3?XL2?x0?l2?0.4?130?52?B?6L2?b0?l2?2.8?10?130?3.64?10?4S ?Q1L2??2BL2V2N??2.2022MVarR?12?rl1L30?3?2?0.21?70?7.35?X11L3?2?x0?l3?2?0.4?70?14? BL3?2?b?40?l3?2?2.8?10?6?70?3.92?10S?Q1L3??2B2L3VN??2.3716MVarRL4?r0?l4?0.21?60?12.6?XL4?x0?l4?0.4?60?24?BL4?b0?l4?2.8?10?6?60?1.68?10?4S ?Q12L4??2BL4VN??1.0164MVar
11RL5??r0?l5??0.21?20?2.1?2211XL5??x0?l5??0.4?20?4? 22BL5?2?b0?l5?2?2.8?10?6?20?1.12?10?4S1?QL5??BL3VN2??0.0686MVar23.2手工計算
FLR1:
P2102?ST1?2(RT1?jXT1)?(3.450?j74.406)?(0.0285?j0.6562)MVA2VN110Sa?10MW??ST1??S01?j?QL1?(10.0442?j0.1142)MVAP2?Q210.04422?0.11422?SL1?(RL1?jXL1)?(8.4?j16)?(0.070?j0.1334)MVAVN21102?ST2P2?Q2402?452?(RT2?jXT2)?(1.346?j31.7625)?(0.4032?j9.5156)MVAVN21102FLR2Sb?SG1?20??ST2?60?j45?20?0.4032?j9.5156?(39.5968?j35.4844)MVASc?Sb?Sa?25?jQL1??SL1?(4.4826?j35.9144)MVA:
?ST3P2?Q22522?1562?(RT3?jXT3)?(0.092?j5.042)?(0.6679?j36.6024)MVA22VN110P?Q4.4931?34.1048(R?jX)?(27.3?j52)?(2.67?j5.0854)MVAL2L222VN1102222Sc'?(4.4931?j34.1048)MVA?SL2?FLRSd?SG2?Sc'?120??ST3??S03?jQL2??SL2?(132.9792?j149.229)MVA3:
?ST4P2?Q262?272?(RT4?jXT4)?(1.725?j39.703)?(0.1091?j2.5101)MVAVN21102P2?Q2133.59552?149.99562?(RL3?jXL3)?(7.35?j14)?(24.51?j46.682)MVA22VN110'Sd?(133.5955?j149.9956)MVA?SL3'Se?SG3?Sd?30?25??ST4??S04?jQL3??SL3?(89.945?j130.0151)MVAFLR4: ?ST5P2?Q2502?312?(RT5?jXT5)?(0.368?j20.168)?(0.1052?j5.7687)MVA22VN110P2?Q292.74872?133.99372?(RL4?jXL4)?(12.6?j24)?(27.654?j52.674)MVA22VN110Se'?(92.7481?j133.9937)MVA?SL4Sf?SG4?Se'?80??ST5??S05?jQL4??SL4?(34.9449?j107.3469)MVAFLR5: 152?ST7?2?(0.306?j6.431)?(0.0562?j1.1812)MVA35Sh?15??ST7??S07?j?QL5?(15.0782?j0.3422)MVA15.07822?0.34222?SL5??(2.1?j4)?(0.3899?j0.743)MVA352Si?Sh??SL5??S06?j?QL5?5?(20.4945?j1.1266)MVA 152?37.52?ST6?3??(0.386?j4.34)?(0.514?j5.7793)MVA35220.65052?0.54512?ST6?2??(0.386?j0.153)?(0.1345?j0.0533)MVA23526.3362?98.73692?ST6?1??(0.386?j6.584)?(3.2905?j56.1256)MVA352Sg?Sf??ST6?1?SG5??ST6?2??ST6?3?Si?35?(25.5114?j194.12)MVA計算每一個FLR的功率分布和電壓分布計算如下: FLR1:
?VT2?PR?QX40?1.346?45?31.7625??12.8970kVVN115 Vb?115??VT2?102.1030kVPR?QX10.0442?8.4?0.1442?16?VL1???0.8489kVVb102.1030Va?Vb??VL1?101.2541kVFLR2:
功率分布:
SL2?ZZ?Z*T3*L2*Sd?T3(Vb?VN)Z?ZL2****?VN?(0.092?j5.042)?(132.9792?j149.229)?1418.6727.392?j57.042T3?(4.8812?j13.8097)MVAST3?ZZ?Z*L2*L2*Sd?T3(Vb?VN)Z?ZL2?VN?(27.3?j52)?(132.9792?j149.229)?1418.6727.392?j57.042T3?(108.687?j122.62)MVA 電壓分布:
Sc1?SL2??SL2?(4.8812?j13.8097)?(2.67?j5.0854)?(7.5512?j8.7243)MVA7.5512?27.3?8.7243?52??2.424kV102.1030Vd?Vb??VL2?102.103?(?2.424)?104.527kV?VL2?功率分布:
FLR3:
SL3?ZZ?Z*T4*L3*Se?T4(VG3?Vd)Z?ZL3****?VN?(1.725?j39.703)?(89.945?j130.0151)?1037.9279.075?j53.73T4?(59.444?j16.846)MVAST4?ZZ?Z*L3*L3*Se?T4(Vb?VN)Z?ZL3?VN?(7.35?j14)?(89.945?j130.0151)?1037.9279.075?j53.73T4?(31.811?j60.1256)MVA 電壓分布:
Se1?SL3??SL3?(59.444?j19.846)?(24.51?j46.682)?(83.954?j26.836)MVA83.954?7.35?26.836?14?9.404kV105.5643Ve?Vd??VL3?96.16kV?VL3?功率分布:
FLR4:
SL4?ZZ?Z*T5*L4*Sf?T5(VG3?Vd)Z?ZL4****?VN=(0.368?j20.168)?(34.9449?j107.3469)?1037.92712.968?j44.168T5?(20.843?j19.689)MVAST4?ZZ?Z*L4*L4*Sf?T5(VG3?Vd)Z?ZL4?VN=(12.6?j24)?(34.9449?j107.3469)?1037.92712.968?j44.168T5?(1.398?j44.389)MVA 電壓分布:
Se1?SL3??SL3?(59.444?j16.846)?(24.51?j46.682)?(83.954?j63.528)MVA83.954?12.6?63.528?24?24.464kV105.5643Ve?Vd??VL3?81.10kV?VL4?FLR5: 這里我們先將f點(diǎn)和發(fā)電機(jī)G5當(dāng)做電源,經(jīng)過ZT61和ZT63構(gòu)成兩端供電網(wǎng)絡(luò)以g點(diǎn)作為運(yùn)算負(fù)荷進(jìn)行計算。ST6?ST4(0.386?j4.134)?(20.2656?j70.9293)?(22.0938?37)?35?(3.900?j25.1175)MVA0.772?j10.718(0.386?j6.584)?(20.2656?j70.9293)?(22.0938?37)?35??(16.5061?j91.7905)MVA0.772?j10.718電壓分布:
ST631?ST63??ST63?(16.6421?j97.5698)MVA16.6421?0.386?97.5698?4.134?10.9186kV37Vg?37??VT63?26.0814V?VT63?20.2656?0.386?70.9293?(?0.153)??0.1162kV
26.0814Vi?Vg??VT62?26.1976?VT62?20.4945?2.1?1.1266?4?1.815kV26.1976Vh?Vi??VL5?24.3826?VL5?
4設(shè)計圖及源程序
4.1MATLAB仿真
相關(guān)的原始數(shù)據(jù)輸入格式如下:
1、B1是支路參數(shù)矩陣,第一列和第二列是節(jié)點(diǎn)編號。節(jié)點(diǎn)編號由小到大編寫。
2、對于含有變壓器的支路,第一列為低壓側(cè)節(jié)點(diǎn)編號,第二列為高壓側(cè)節(jié)點(diǎn)編號,將變壓器的串聯(lián)阻抗置于低壓側(cè)處理,第三列為支路的串列阻抗參數(shù),第四列為支路的對地導(dǎo)納參數(shù),第五烈為含變壓器支路的變壓器的變比,第六列為變壓器是否是否含有變壓器的參數(shù),其中“1”為含有變壓器,“0”為不含有變壓器。
3、B2為節(jié)點(diǎn)參數(shù)矩陣,其中第一列為節(jié)點(diǎn)注入發(fā)電功率參數(shù);第二列為節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率參數(shù);第三列為節(jié)點(diǎn)電壓參數(shù);第六列為節(jié)點(diǎn)類型參數(shù),其中“1”為平衡節(jié)點(diǎn),“2”為PQ節(jié)點(diǎn),“3”為PV節(jié)點(diǎn)參數(shù)。
4、X為節(jié)點(diǎn)號和對地參數(shù)矩陣。其中第一列為節(jié)點(diǎn)編號,第二列為節(jié)點(diǎn)對地參數(shù)。
4.2潮流計算源程序
%本程序的功能是用牛頓——拉夫遜法進(jìn)行11節(jié)點(diǎn)潮流計算 clear;n=11;%input('請輸入節(jié)點(diǎn)數(shù):n=');nl=11;%input('請輸入支路數(shù):nl=');isb=1;%input('請輸入平衡母線節(jié)點(diǎn)號:isb=');pr=0.00001;%input('請輸入誤差精度:pr=');B1=[1
0.03512+0.08306i
0.13455i
0;
0.0068+0.18375i
0
1.02381
1;
0.05620+0.13289i
0.05382i
0;
0.00811+0.24549i
0
1.02381
1;
0.05620+0.13289i
0.05382i
0;
0.04215+0.09967i
0.04037i
0;
0.0068+0.18375i
0
1.02381
1;
0.02810+0.06645i
0.10764i
0;
0.05620+0.13289i
0.05382i
0;0.00811+0.24549i
0
1;
0.03512+0.08306i
0.13455i
0] B2=[0
0
1.1
1.1
0
1;
0
0
0
0
2;
0
0.343+0.21256i
0
0
2;
0
0
0
0
2;
0
0.204+0.12638i
0
0
2;
0
0
0
0
2;
0
0.306+0.18962i
0
0
2;
0
0
0
0
2;
0.5
0
1.1
1.1
0
3;
0
0.343+0.21256i
0
0
2;
0
0
0
0
2];% B1矩陣:
1、支路首端號;
2、末端號;
3、支路阻抗;
4、支路對地電納 %
5、支路的變比;
6、支路首端處于K側(cè)為1,1側(cè)為0 % B2矩陣:
1、該節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)功率;
2、該節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率;
3、節(jié)點(diǎn)電壓初始值 %
4、PV節(jié)點(diǎn)電壓V的給定值;
5、節(jié)點(diǎn)所接的無功補(bǔ)償設(shè)備的容量 %
6、節(jié)點(diǎn)分類標(biāo)號:1為平衡節(jié)點(diǎn)(應(yīng)為1號節(jié)點(diǎn));2為PQ節(jié)點(diǎn); %
3為PV節(jié)點(diǎn);
%input('請輸入各節(jié)點(diǎn)參數(shù)形成的矩陣: B2=');Y=zeros(n);e=zeros(1,n);f=zeros(1,n);V=zeros(1,n);sida=zeros(1,n);S1=zeros(nl);% % %--------------------for i=1:nl
%支路數(shù)
if B1(i,6)==0
%左節(jié)點(diǎn)處于1側(cè)
p=B1(i,1);q=B1(i,2);
else
%左節(jié)點(diǎn)處于K側(cè)
p=B1(i,2);q=B1(i,1);
end
Y(p,q)=Y(p,q)-1./(B1(i,3)*B1(i,5));%非對角元
Y(q,p)=Y(p,q);
%非對角元
Y(q,q)=Y(q,q)+1./(B1(i,3)*B1(i,5)^2)+B1(i,4)./2;%對角元K側(cè)
Y(p,p)=Y(p,p)+1./B1(i,3)+B1(i,4)./2;
%對角元1側(cè)
end %求導(dǎo)納矩陣
disp('導(dǎo)納矩陣 Y=');disp(Y)%---------------------------G=real(Y);B=imag(Y);
%分解出導(dǎo)納陣的實(shí)部和虛部
for i=1:n
%給定各節(jié)點(diǎn)初始電壓的實(shí)部和虛部
e(i)=real(B2(i,3));
f(i)=imag(B2(i,3));
V(i)=B2(i,4);
%PV節(jié)點(diǎn)電壓給定模值
end for i=1:n
%給定各節(jié)點(diǎn)注入功率
S(i)=B2(i,1)-B2(i,2);
%i節(jié)點(diǎn)注入功率SG-SL
B(i,i)=B(i,i)+B2(i,5);%i節(jié)點(diǎn)無功補(bǔ)償量
end %===================== P=real(S);Q=imag(S);
%分解出各節(jié)點(diǎn)注入的有功和無功功率 ICT1=0;IT2=1;N0=2*n;N=N0+1;a=0;%迭代次數(shù)ICT1、a;不滿足收斂要求的節(jié)點(diǎn)數(shù)IT2 while IT2~=0
% N0=2*n 雅可比矩陣的階數(shù);N=N0+1擴(kuò)展列
IT2=0;a=a+1;
for i=1:n
if i~=isb
%非平衡節(jié)點(diǎn)
C(i)=0;D(i)=0;
for j1=1:n
C(i)=C(i)+G(i,j1)*e(j1)-B(i,j1)*f(j1);%Σ(Gij*ej-Bij*fj)
D(i)=D(i)+G(i,j1)*f(j1)+B(i,j1)*e(j1);%Σ(Gij*fj+Bij*ej)
end
P1=C(i)*e(i)+f(i)*D(i);%節(jié)點(diǎn)功率P計算eiΣ(Gij*ej-Bij*fj)+fiΣ(Gij*fj+Bij*ej)
Q1=C(i)*f(i)-e(i)*D(i);%節(jié)點(diǎn)功率Q計算fiΣ(Gij*ej-Bij*fj)-eiΣ(Gij*fj+Bij*ej)%求i節(jié)點(diǎn)有功和無功功率P',Q'的計算值
V2=e(i)^2+f(i)^2;
%電壓模平方
%========= 以下針對非PV節(jié)點(diǎn)來求取功率差及Jacobi矩陣元素 =========
if B2(i,6)~=3
%非PV節(jié)點(diǎn)
DP=P(i)-P1;
%節(jié)點(diǎn)有功功率差
DQ=Q(i)-Q1;
%節(jié)點(diǎn)無功功率差
%=============== 以上為除平衡節(jié)點(diǎn)外其它節(jié)點(diǎn)的功率計算 ================= %================= 求取Jacobi矩陣 ===================
for j1=1:n
if j1~=isb&j1~=i
%非平衡節(jié)點(diǎn)&非對角元
X1=-G(i,j1)*e(i)-B(i,j1)*f(i);% dP/de=-dQ/df
X2=B(i,j1)*e(i)-G(i,j1)*f(i);% dP/df=dQ/de
X3=X2;
% X2=dp/df X3=dQ/de
X4=-X1;
% X1=dP/de X4=dQ/df
p=2*i-1;q=2*j1-1;
J(p,q)=X3;J(p,N)=DQ;m=p+1;
% X3=dQ/de J(p,N)=DQ節(jié)點(diǎn)無功功率差
J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;
% X1=dP/de J(m,N)=DP節(jié)點(diǎn)有功功率差
J(p,q)=X4;J(m,q)=X2;
% X4=dQ/df X2=dp/df
elseif j1==i&j1~=isb %非平衡節(jié)點(diǎn)&對角元
X1=-C(i)-G(i,i)*e(i)-B(i,i)*f(i);% dP/de
X2=-D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);% dP/df
X3=D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);% dQ/de
X4=-C(i)+G(i,i)*e(i)+B(i,i)*f(i);% dQ/df
p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X3;J(p,N)=DQ;%擴(kuò)展列△Q
m=p+1;
J(m,q)=X1;q=q+1;J(p,q)=X4;J(m,N)=DP;%擴(kuò)展列△P
J(m,q)=X2;
end
end
else
%=============== 下面是針對PV節(jié)點(diǎn)來求取Jacobi矩陣的元素 ===========
DP=P(i)-P1;
% PV節(jié)點(diǎn)有功誤差
DV=V(i)^2-V2;
% PV節(jié)點(diǎn)電壓誤差
for j1=1:n
if j1~=isb&j1~=i
%非平衡節(jié)點(diǎn)&非對角元
X1=-G(i,j1)*e(i)-B(i,j1)*f(i);
% dP/de
X2=B(i,j1)*e(i)-G(i,j1)*f(i);
% dP/df
X5=0;X6=0;
p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X5;J(p,N)=DV;% PV節(jié)點(diǎn)電壓誤差
m=p+1;
J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;J(p,q)=X6;
% PV節(jié)點(diǎn)有功誤差
J(m,q)=X2;
elseif j1==i&j1~=isb %非平衡節(jié)點(diǎn)&對角元
X1=-C(i)-G(i,i)*e(i)-B(i,i)*f(i);% dP/de
X2=-D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);% dP/df
X5=-2*e(i);
X6=-2*f(i);
p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X5;J(p,N)=DV;% PV節(jié)點(diǎn)電壓誤差
m=p+1;
J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;J(p,q)=X6;
% PV節(jié)點(diǎn)有功誤差
J(m,q)=X2;
end
end
end
end
end %========= 以上為求雅可比矩陣的各個元素及擴(kuò)展列的功率差或電壓差 =====================
for k=3:N0
% N0=2*n(從第三行開始,第一、二行是平衡節(jié)點(diǎn))
k1=k+1;N1=N;
% N=N0+1 即 N=2*n+1擴(kuò)展列△P、△Q 或 △U
for k2=k1:N1
% 從k+1列的Jacobi元素到擴(kuò)展列的△P、△Q 或 △U
J(k,k2)=J(k,k2)./(J(k,k)+eps);% 用K行K列對角元素去除K行K列后的非對角元素進(jìn)行規(guī)格化
end
J(k,k)=1;
% 對角元規(guī)格化K行K列對角元素賦1
%==================== 回代運(yùn)算
=======================================
if k~=3
% 不是第三行
k > 3
k4=k-1;
for k3=3:k4
% 用k3行從第三行開始到當(dāng)前行的前一行k4行消去
for k2=k1:N1 %
k3行后各行上三角元素
J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);%消去運(yùn)算(當(dāng)前行k列元素消為0)
end
%用當(dāng)前行K2列元素減去當(dāng)前行k列元素乘以第k行K14 列元素
J(k3,k)=0;%當(dāng)前行第k列元素已消為0
end
if k==N0
%若已到最后一行
break;
end
%================== 前代運(yùn)算
==================================
for k3=k1:N0
% 從k+1行到2*n最后一行
for k2=k1:N1
% 從k+1列到擴(kuò)展列消去k+1行后各行下三角元素
J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);%消去運(yùn)算
end
%用當(dāng)前行K2列元素減去當(dāng)前行k列元素乘以第k行K2列元素
J(k3,k)=0;%當(dāng)前行第k列元素已消為0
end
else
%是第三行k=3
%====================== 第三行k=3的前代運(yùn)算 ========================
for k3=k1:N0
%從第四行到2n行(最后一行)
for k2=k1:N1
%從第四列到2n+1列(即擴(kuò)展列)
J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);%消去運(yùn)算(當(dāng)前行3列元素消為0)
end
%用當(dāng)前行K2列元素減去當(dāng)前行3列元素乘以第三行K2列元素
J(k3,k)=0;%當(dāng)前行第3列元素已消為0
end
end
end %====上面是用線性變換方式高斯消去法將Jacobi矩陣化成單位矩陣=====
for k=3:2:N0-1
L=(k+1)./2;
e(L)=e(L)-J(k,N);
%修改節(jié)點(diǎn)電壓實(shí)部
k1=k+1;
f(L)=f(L)-J(k1,N);
%修改節(jié)點(diǎn)電壓虛部
end
%------修改節(jié)點(diǎn)電壓-----------
for k=3:N0
DET=abs(J(k,N));
if DET>=pr
%電壓偏差量是否滿足要求
IT2=IT2+1;%不滿足要求的節(jié)點(diǎn)數(shù)加1
end
end
ICT2(a)=IT2;
%不滿足要求的節(jié)點(diǎn)數(shù)
ICT1=ICT1+1;
%迭代次數(shù) end %用高斯消去法解”w=-J*V“
disp('迭代次數(shù):');disp(ICT1);disp('沒有達(dá)到精度要求的個數(shù):');disp(ICT2);for k=1:n
V(k)=sqrt(e(k)^2+f(k)^2);
%計算各節(jié)點(diǎn)電壓的模值
sida(k)=atan(f(k)./e(k))*180./pi;
%計算各節(jié)點(diǎn)電壓的角度
E(k)=e(k)+f(k)*j;
%將各節(jié)點(diǎn)電壓用復(fù)數(shù)表示 end %=============== 計算各輸出量 =========================== disp('各節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓標(biāo)幺值E為(節(jié)點(diǎn)號從小到大排列):');disp(E);
%顯示各節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓標(biāo)幺值E用復(fù)數(shù)表示 disp('----------------------');disp('各節(jié)點(diǎn)的電壓大小V為(節(jié)點(diǎn)號從小到大排列):');disp(V);
%顯示各節(jié)點(diǎn)的電壓大小V的模值 disp('----------------------');disp('各節(jié)點(diǎn)的電壓相角sida為(節(jié)點(diǎn)號從小到大排列):');disp(sida);
%顯示各節(jié)點(diǎn)的電壓相角 for p=1:n
C(p)=0;
for q=1:n
C(p)=C(p)+conj(Y(p,q))*conj(E(q));%計算各節(jié)點(diǎn)的注入電流的共軛值
end
S(p)=E(p)*C(p);
%計算各節(jié)點(diǎn)的功率 S = 電壓 X 注入電流的共軛值 end disp('各節(jié)點(diǎn)的功率S為(節(jié)點(diǎn)號從小到大排列):');disp(S);
%顯示各節(jié)點(diǎn)的注入功率
disp('----------------------');disp('各條支路的首端功率Si為(順序同您輸入B1時一致):');for i=1:nl
p=B1(i,1);q=B1(i,2);
if B1(i,6)==0
Si(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);
else
Si(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);
end
disp(Si(p,q));
SSi(p,q)=Si(p,q);
ZF=['S(',num2str(p),',',num2str(q),')=',num2str(SSi(p,q))];
disp(ZF);
disp('----------------------');end disp('各條支路的末端功率Sj為(順序同您輸入B1時一致):');
for i=1:nl
p=B1(i,1);q=B1(i,2);
if B1(i,6)==0
Sj(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);
else
Sj(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);
end
disp(Sj(q,p));
SSj(q,p)=Sj(q,p);
ZF=['S(',num2str(q),',',num2str(p),')=',num2str(SSj(q,p))];
disp(ZF);
disp('----------------------');end disp('各條支路的功率損耗DS為(順序同您輸入B1時一致):');for i=1:nl
p=B1(i,1);q=B1(i,2);
DS(i)=Si(p,q)+Sj(q,p);
disp(DS(i));
DDS(i)=DS(i);
ZF=['DS(',num2str(p),',',num2str(q),')=',num2str(DDS(i))];
disp(ZF);
disp('----------------------');end
%本程序的功能是用牛頓——拉夫遜法進(jìn)行10節(jié)點(diǎn)潮流計算 %本程序的功能是用牛頓——拉夫遜法進(jìn)行潮流計算 clear;n=10;%input('請輸入節(jié)點(diǎn)數(shù):n=');nl=10;%input('請輸入支路數(shù):nl=');isb=1;%input('請輸入平衡母線節(jié)點(diǎn)號:isb=');pr=0.00001;%input('請輸入誤差精度:pr=');B1=[1
0.03512+0.08306i
0.13455i
0;
0.0068+0.18375i
0
1.02381
1;
0.05620+0.13289i
0.05382i
0;
0.00811+0.24549i
0
1.02381
1;
0.05620+0.13289i
0.05382i
0;
0.04215+0.09967i
0.04037i
0;
0.0068+0.18375i
0
1.02381
1;
0.02810+0.06645i
0.10764i
0;0.00811+0.24549i
0
1;
0.03512+0.08306i
0.13455i
0] B2=[0
0
1.1
1.1
0
1;
0
0
0
0
2;
0
0.343+0.21256i
0
0
2;
0
0
0
0
2;
0
0.204+0.12638i
0
0
2;
0
0
0
0
2;
0
0.306+0.18962i
0
0
2;
0
0
0
0
2;
0.5
0
1.1
1.1
0
3;
0
0.343+0.21256i
0
0
2];% B1矩陣:
1、支路首端號;
2、末端號;
3、支路阻抗;
4、支路對地電納 %
5、支路的變比;
6、支路首端處于K側(cè)為1,1側(cè)為0 % B2矩陣:
1、該節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)功率;
2、該節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率;
3、節(jié)點(diǎn)電壓初始值 %
4、PV節(jié)點(diǎn)電壓V的給定值;
5、節(jié)點(diǎn)所接的無功補(bǔ)償設(shè)備的容量 %
6、節(jié)點(diǎn)分類標(biāo)號:1為平衡節(jié)點(diǎn)(應(yīng)為1號節(jié)點(diǎn));2為PQ節(jié)點(diǎn); %
3為PV節(jié)點(diǎn);
%input('請輸入各節(jié)點(diǎn)參數(shù)形成的矩陣: B2=');Y=zeros(n);e=zeros(1,n);f=zeros(1,n);V=zeros(1,n);sida=zeros(1,n);S1=zeros(nl);% % %--------------------for i=1:nl
%支路數(shù)
if B1(i,6)==0
%左節(jié)點(diǎn)處于1側(cè)
p=B1(i,1);q=B1(i,2);
else
%左節(jié)點(diǎn)處于K側(cè)
p=B1(i,2);q=B1(i,1);
end
Y(p,q)=Y(p,q)-1./(B1(i,3)*B1(i,5));%非對角元
Y(q,p)=Y(p,q);
%非對角元
Y(q,q)=Y(q,q)+1./(B1(i,3)*B1(i,5)^2)+B1(i,4)./2;%對角元K側(cè)
Y(p,p)=Y(p,p)+1./B1(i,3)+B1(i,4)./2;
%對角元1側(cè)
end %求導(dǎo)納矩陣
disp('導(dǎo)納矩陣 Y=');disp(Y)%---------------------------G=real(Y);B=imag(Y);
%分解出導(dǎo)納陣的實(shí)部和虛部
for i=1:n
%給定各節(jié)點(diǎn)初始電壓的實(shí)部和虛部
e(i)=real(B2(i,3));
f(i)=imag(B2(i,3));
V(i)=B2(i,4);
%PV節(jié)點(diǎn)電壓給定模值
end for i=1:n
%給定各節(jié)點(diǎn)注入功率
S(i)=B2(i,1)-B2(i,2);
%i節(jié)點(diǎn)注入功率SG-SL
B(i,i)=B(i,i)+B2(i,5);%i節(jié)點(diǎn)無功補(bǔ)償量
end %===================== P=real(S);Q=imag(S);
%分解出各節(jié)點(diǎn)注入的有功和無功功率
ICT1=0;IT2=1;N0=2*n;N=N0+1;a=0;%迭代次數(shù)ICT1、a;不滿足收斂要求的節(jié)點(diǎn)數(shù)IT2 while IT2~=0
% N0=2*n 雅可比矩陣的階數(shù);N=N0+1擴(kuò)展列
IT2=0;a=a+1;
for i=1:n
if i~=isb
%非平衡節(jié)點(diǎn)
C(i)=0;D(i)=0;
for j1=1:n
C(i)=C(i)+G(i,j1)*e(j1)-B(i,j1)*f(j1);%Σ(Gij*ej-Bij*fj)
D(i)=D(i)+G(i,j1)*f(j1)+B(i,j1)*e(j1);%Σ(Gij*fj+Bij*ej)
end
P1=C(i)*e(i)+f(i)*D(i);%節(jié)點(diǎn)功率P計算eiΣ(Gij*ej-Bij*fj)+fiΣ(Gij*fj+Bij*ej)
Q1=C(i)*f(i)-e(i)*D(i);%節(jié)點(diǎn)功率Q計算fiΣ(Gij*ej-Bij*fj)-eiΣ(Gij*fj+Bij*ej)%求i節(jié)點(diǎn)有功和無功功率P',Q'的計算值
V2=e(i)^2+f(i)^2;
%電壓模平方
%========= 以下針對非PV節(jié)點(diǎn)來求取功率差及Jacobi矩陣元素 =========
if B2(i,6)~=3
%非PV節(jié)點(diǎn)
DP=P(i)-P1;
%節(jié)點(diǎn)有功功率差
DQ=Q(i)-Q1;
%節(jié)點(diǎn)無功功率差
%=============== 以上為除平衡節(jié)點(diǎn)外其它節(jié)點(diǎn)的功率計算 ================= %================= 求取Jacobi矩陣 ===================
for j1=1:n
if j1~=isb&j1~=i
%非平衡節(jié)點(diǎn)&非對角元
X1=-G(i,j1)*e(i)-B(i,j1)*f(i);% dP/de=-dQ/df
X2=B(i,j1)*e(i)-G(i,j1)*f(i);% dP/df=dQ/de
X3=X2;
% X2=dp/df X3=dQ/de
X4=-X1;
% X1=dP/de X4=dQ/df
p=2*i-1;q=2*j1-1;
J(p,q)=X3;J(p,N)=DQ;m=p+1;
% X3=dQ/de J(p,N)=DQ節(jié)點(diǎn)無功功率差
J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;
% X1=dP/de J(m,N)=DP節(jié)點(diǎn)有功功率差
J(p,q)=X4;J(m,q)=X2;
% X4=dQ/df X2=dp/df
elseif j1==i&j1~=isb %非平衡節(jié)點(diǎn)&對角元
X1=-C(i)-G(i,i)*e(i)-B(i,i)*f(i);% dP/de
X2=-D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);% dP/df
X3=D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);% dQ/de
X4=-C(i)+G(i,i)*e(i)+B(i,i)*f(i);% dQ/df
p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X3;J(p,N)=DQ;%擴(kuò)展列△Q
m=p+1;
J(m,q)=X1;q=q+1;J(p,q)=X4;J(m,N)=DP;%擴(kuò)展列△P
J(m,q)=X2;
end
end
else
%=============== 下面是針對PV節(jié)點(diǎn)來求取Jacobi矩陣的元素
===========
DP=P(i)-P1;
% PV節(jié)點(diǎn)有功誤差
DV=V(i)^2-V2;
% PV節(jié)點(diǎn)電壓誤差
for j1=1:n
if j1~=isb&j1~=i
%非平衡節(jié)點(diǎn)&非對角元
X1=-G(i,j1)*e(i)-B(i,j1)*f(i);
% dP/de
X2=B(i,j1)*e(i)-G(i,j1)*f(i);
% dP/df
X5=0;X6=0;
p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X5;J(p,N)=DV;% PV節(jié)點(diǎn)電壓誤差
m=p+1;
J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;J(p,q)=X6;
% PV節(jié)點(diǎn)有功誤差
J(m,q)=X2;
elseif j1==i&j1~=isb %非平衡節(jié)點(diǎn)&對角元
X1=-C(i)-G(i,i)*e(i)-B(i,i)*f(i);% dP/de
X2=-D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);% dP/df
X5=-2*e(i);
X6=-2*f(i);
p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X5;J(p,N)=DV;% PV節(jié)點(diǎn)電壓誤差
m=p+1;
J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;J(p,q)=X6;
% PV節(jié)點(diǎn)有功誤差
J(m,q)=X2;
end
end
end
end
end %========= 以上為求雅可比矩陣的各個元素及擴(kuò)展列的功率差或電壓差 =====================
for k=3:N0
% N0=2*n(從第三行開始,第一、二行是平衡節(jié)點(diǎn))
k1=k+1;N1=N;
% N=N0+1 即 N=2*n+1擴(kuò)展列△P、△Q 或 △U
for k2=k1:N1
% 從k+1列的Jacobi元素到擴(kuò)展列的△P、△Q 或 △U
J(k,k2)=J(k,k2)./J(k,k);% 用K行K列對角元素去除K行K列后的非對角元素進(jìn)行規(guī)格化
end
J(k,k)=1;
% 對角元規(guī)格化K行K列對角元素賦1
%==================== 回代運(yùn)算
=======================================
if k~=3
% 不是第三行
k > 3
k4=k-1;
for k3=3:k4
% 用k3行從第三行開始到當(dāng)前行的前一行k4行消
去
for k2=k1:N1 %
k3行后各行上三角元素
J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);%消去運(yùn)算(當(dāng)前行k列元素消為0)
end
%用當(dāng)前行K2列元素減去當(dāng)前行k列元素乘以第k行K2列元素
J(k3,k)=0;%當(dāng)前行第k列元素已消為0
end
if k==N0
%若已到最后一行
break;
end
%================== 前代運(yùn)算
==================================
for k3=k1:N0
% 從k+1行到2*n最后一行
for k2=k1:N1
% 從k+1列到擴(kuò)展列消去k+1行后各行下三角元素
J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);%消去運(yùn)算
end
%用當(dāng)前行K2列元素減去當(dāng)前行k列元素乘以第k行K2列元素
J(k3,k)=0;%當(dāng)前行第k列元素已消為0
end
else
%是第三行k=3
%====================== 第三行k=3的前代運(yùn)算 ========================
for k3=k1:N0
%從第四行到2n行(最后一行)
for k2=k1:N1
%從第四列到2n+1列(即擴(kuò)展列)
J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);%消去運(yùn)算(當(dāng)前行3列元素消為0)
end
%用當(dāng)前行K2列元素減去當(dāng)前行3列元素乘以第三行K2列元素
J(k3,k)=0;%當(dāng)前行第3列元素已消為0
end
end
end %====上面是用線性變換方式高斯消去法將Jacobi矩陣化成單位矩陣=====
for k=3:2:N0-1
L=(k+1)./2;
e(L)=e(L)-J(k,N);
%修改節(jié)點(diǎn)電壓實(shí)部
k1=k+1;
f(L)=f(L)-J(k1,N);
%修改節(jié)點(diǎn)電壓虛部
end
%------修改節(jié)點(diǎn)電壓-----------
for k=3:N0
DET=abs(J(k,N));
if DET>=pr
%電壓偏差量是否滿足要求
IT2=IT2+1;%不滿足要求的節(jié)點(diǎn)數(shù)加1
end
end
ICT2(a)=IT2;
%不滿足要求的節(jié)點(diǎn)數(shù)
ICT1=ICT1+1;
%迭代次數(shù) end %用高斯消去法解”w=-J*V“ disp('迭代次數(shù):');disp(ICT1);disp('沒有達(dá)到精度要求的個數(shù):');disp(ICT2);for k=1:n
V(k)=sqrt(e(k)^2+f(k)^2);
%計算各節(jié)點(diǎn)電壓的模值
sida(k)=atan(f(k)./e(k))*180./pi;
%計算各節(jié)點(diǎn)電壓的角度
E(k)=e(k)+f(k)*j;
%將各節(jié)點(diǎn)電壓用復(fù)數(shù)表示 end %=============== 計算各輸出量 =========================== disp('各節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓標(biāo)幺值E為(節(jié)點(diǎn)號從小到大排列):');disp(E);
%顯示各節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓標(biāo)幺值E用復(fù)數(shù)表示 disp('----------------------');disp('各節(jié)點(diǎn)的電壓大小V為(節(jié)點(diǎn)號從小到大排列):');disp(V);
%顯示各節(jié)點(diǎn)的電壓大小V的模值 disp('----------------------');disp('各節(jié)點(diǎn)的電壓相角sida為(節(jié)點(diǎn)號從小到大排列):');disp(sida);
%顯示各節(jié)點(diǎn)的電壓相角 for p=1:n
C(p)=0;
for q=1:n
C(p)=C(p)+conj(Y(p,q))*conj(E(q));%計算各節(jié)點(diǎn)的注入電流的共軛值
end
S(p)=E(p)*C(p);
%計算各節(jié)點(diǎn)的功率 S = 電壓 X 注入電流的共軛值 end disp('各節(jié)點(diǎn)的功率S為(節(jié)點(diǎn)號從小到大排列):');disp(S);
%顯示各節(jié)點(diǎn)的注入功率
disp('----------------------');disp('各條支路的首端功率Si為(順序同您輸入B1時一致):');for i=1:nl
p=B1(i,1);q=B1(i,2);
if B1(i,6)==0
Si(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);
else
Si(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);
end
disp(Si(p,q));
SSi(p,q)=Si(p,q);
ZF=['S(',num2str(p),',',num2str(q),')=',num2str(SSi(p,q))];
disp(ZF);
disp('----------------------');end disp('各條支路的末端功率Sj為(順序同您輸入B1時一致):');for i=1:nl
p=B1(i,1);q=B1(i,2);
if B1(i,6)==0
Sj(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);
else
Sj(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);
end
disp(Sj(q,p));
SSj(q,p)=Sj(q,p);
ZF=['S(',num2str(q),',',num2str(p),')=',num2str(SSj(q,p))];
disp(ZF);
disp('----------------------');end disp('各條支路的功率損耗DS為(順序同您輸入B1時一致):');for i=1:nl
p=B1(i,1);q=B1(i,2);
DS(i)=Si(p,q)+Sj(q,p);
disp(DS(i));
DDS(i)=DS(i);
ZF=['DS(',num2str(p),',',num2str(q),')=',num2str(DDS(i))];
disp(ZF);
disp('----------------------');end
%本程序的功能是用牛頓——拉夫遜法進(jìn)行12節(jié)點(diǎn)潮流計算 %本程序的功能是用牛頓——拉夫遜法進(jìn)行潮流計算 clear;n=12;%input('請輸入節(jié)點(diǎn)數(shù):n=');nl=12;%input('請輸入支路數(shù):nl=');isb=1;%input('請輸入平衡母線節(jié)點(diǎn)號:isb=');pr=0.00001;%input('請輸入誤差精度:pr=');B1=[1
0.03512+0.08306i
0.13455i
0;
0.0068+0.18375i
0
1.02381
1;
0.05620+0.13289i
0.05382i
0;
0.00811+0.24549i
0
1.02381
1;
0.05620+0.13289i
0.05382i
0;
0.04215+0.09967i
0.04037i
0;
0.0068+0.18375i
0
1.02381
1;
0.02810+0.06645i
0.10764i
0;
0.05620+0.13289i
0.05382i
0;0.00811+0.24549i
0
1;
0.03512+0.08306i
0.13455i
0;
0.03512+0.08306i
0.13455i
0] B2=[0
0
1.1
1.1
0
1;
0
0
0
0
2;
0
0.343+0.21256i
0
0
2;
0
0
0
0
2;
0
0.204+0.12638i
0
0
2;
0
0
0
0
2;
0
0.306+0.18962i
0
0
2;
0
0
0
0
2;
0.5
0
1.1
1.1
0
3;
0
0.343+0.21256i
0
0
2;
0
0
0
0
2;
0
0
0
0
2];% B1矩陣:
1、支路首端號;
2、末端號;
3、支路阻抗;
4、支路對地電納 %
5、支路的變比;
6、支路首端處于K側(cè)為1,1側(cè)為0 % B2矩陣:
1、該節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)功率;
2、該節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率;
3、節(jié)點(diǎn)電壓初始值 %
4、PV節(jié)點(diǎn)電壓V的給定值;
5、節(jié)點(diǎn)所接的無功補(bǔ)償設(shè)備的容量 %
6、節(jié)點(diǎn)分類標(biāo)號:1為平衡節(jié)點(diǎn)(應(yīng)為1號節(jié)點(diǎn));2為PQ節(jié)點(diǎn); %
3為PV節(jié)點(diǎn);
%input('請輸入各節(jié)點(diǎn)參數(shù)形成的矩陣: B2=');Y=zeros(n);e=zeros(1,n);f=zeros(1,n);V=zeros(1,n);sida=zeros(1,n);S1=zeros(nl);% % %--------------------for i=1:nl
%支路數(shù)
if B1(i,6)==0
%左節(jié)點(diǎn)處于1側(cè)
p=B1(i,1);q=B1(i,2);
else
%左節(jié)點(diǎn)處于K側(cè)
p=B1(i,2);q=B1(i,1);
end
Y(p,q)=Y(p,q)-1./(B1(i,3)*B1(i,5));%非對角元
Y(q,p)=Y(p,q);
%非對角元
Y(q,q)=Y(q,q)+1./(B1(i,3)*B1(i,5)^2)+B1(i,4)./2;%對角元K側(cè)
Y(p,p)=Y(p,p)+1./B1(i,3)+B1(i,4)./2;
%對角元1側(cè)
end %求導(dǎo)納矩陣
disp('導(dǎo)納矩陣 Y=');disp(Y)%---------------------------G=real(Y);B=imag(Y);
%分解出導(dǎo)納陣的實(shí)部和虛部
for i=1:n
%給定各節(jié)點(diǎn)初始電壓的實(shí)部和虛部
e(i)=real(B2(i,3));
f(i)=imag(B2(i,3));
V(i)=B2(i,4);
%PV節(jié)點(diǎn)電壓給定模值
end for i=1:n
%給定各節(jié)點(diǎn)注入功率
S(i)=B2(i,1)-B2(i,2);
%i節(jié)點(diǎn)注入功率SG-SL
B(i,i)=B(i,i)+B2(i,5);%i節(jié)點(diǎn)無功補(bǔ)償量
end %===================== P=real(S);Q=imag(S);
%分解出各節(jié)點(diǎn)注入的有功和無功功率 ICT1=0;IT2=1;N0=2*n;N=N0+1;a=0;%迭代次數(shù)ICT1、a;不滿足收斂要求的節(jié)點(diǎn)數(shù)IT2 while IT2~=0
% N0=2*n 雅可比矩陣的階數(shù);N=N0+1擴(kuò)展列
IT2=0;a=a+1;
for i=1:n
if i~=isb
%非平衡節(jié)點(diǎn)
C(i)=0;D(i)=0;
for j1=1:n
C(i)=C(i)+G(i,j1)*e(j1)-B(i,j1)*f(j1);%Σ(Gij*ej-Bij*fj)
D(i)=D(i)+G(i,j1)*f(j1)+B(i,j1)*e(j1);%Σ(Gij*fj+Bij*ej)
end
P1=C(i)*e(i)+f(i)*D(i);%節(jié)點(diǎn)功率P計算eiΣ(Gij*ej-Bij*fj)+fiΣ(Gij*fj+Bij*ej)
Q1=C(i)*f(i)-e(i)*D(i);%節(jié)點(diǎn)功率Q計算fiΣ(Gij*ej-Bij*fj)-eiΣ(Gij*fj+Bij*ej)%求i節(jié)點(diǎn)有功和無功功率P',Q'的計算值
V2=e(i)^2+f(i)^2;
%電壓模平方
%========= 以下針對非PV節(jié)點(diǎn)來求取功率差及Jacobi矩陣元素 =========
if B2(i,6)~=3
%非PV節(jié)點(diǎn)
DP=P(i)-P1;
%節(jié)點(diǎn)有功功率差
DQ=Q(i)-Q1;
%節(jié)點(diǎn)無功功率差
%=============== 以上為除平衡節(jié)點(diǎn)外其它節(jié)點(diǎn)的功率計算 ================= %================= 求取Jacobi矩陣 ===================
for j1=1:n
if j1~=isb&j1~=i
%非平衡節(jié)點(diǎn)&非對角元
X1=-G(i,j1)*e(i)-B(i,j1)*f(i);% dP/de=-dQ/df
X2=B(i,j1)*e(i)-G(i,j1)*f(i);% dP/df=dQ/de
X3=X2;
% X2=dp/df X3=dQ/de
X4=-X1;
% X1=dP/de X4=dQ/df
p=2*i-1;q=2*j1-1;
J(p,q)=X3;J(p,N)=DQ;m=p+1;
% X3=dQ/de J(p,N)=DQ節(jié)點(diǎn)無功功率差
J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;
% X1=dP/de J(m,N)=DP節(jié)點(diǎn)有功功率差
J(p,q)=X4;J(m,q)=X2;
% X4=dQ/df X2=dp/df
elseif j1==i&j1~=isb %非平衡節(jié)點(diǎn)&對角元
X1=-C(i)-G(i,i)*e(i)-B(i,i)*f(i);% dP/de
X2=-D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);% dP/df
X3=D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);% dQ/de
X4=-C(i)+G(i,i)*e(i)+B(i,i)*f(i);% dQ/df
p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X3;J(p,N)=DQ;%擴(kuò)展列△Q
m=p+1;
J(m,q)=X1;q=q+1;J(p,q)=X4;J(m,N)=DP;%擴(kuò)展列△P
J(m,q)=X2;
end
end
else
%=============== 下面是針對PV節(jié)點(diǎn)來求取Jacobi矩陣的元素 ===========
DP=P(i)-P1;
% PV節(jié)點(diǎn)有功誤差
DV=V(i)^2-V2;
% PV節(jié)點(diǎn)電壓誤差
for j1=1:n
if j1~=isb&j1~=i
%非平衡節(jié)點(diǎn)&非對角元
X1=-G(i,j1)*e(i)-B(i,j1)*f(i);
% dP/de
X2=B(i,j1)*e(i)-G(i,j1)*f(i);
% dP/df
X5=0;X6=0;
p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X5;J(p,N)=DV;% PV節(jié)點(diǎn)電壓誤差
m=p+1;
J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;J(p,q)=X6;
% PV節(jié)點(diǎn)有功誤差
J(m,q)=X2;
elseif j1==i&j1~=isb %非平衡節(jié)點(diǎn)&對角元
X1=-C(i)-G(i,i)*e(i)-B(i,i)*f(i);% dP/de
X2=-D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);% dP/df
X5=-2*e(i);
X6=-2*f(i);
p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X5;J(p,N)=DV;% PV節(jié)點(diǎn)電壓誤差
m=p+1;
J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;J(p,q)=X6;
% PV節(jié)點(diǎn)有功誤差
J(m,q)=X2;
end
end
end
end
end %========= 以上為求雅可比矩陣的各個元素及擴(kuò)展列的功率差或電壓差 =====================
for k=3:N0
% N0=2*n(從第三行開始,第一、二行是平衡節(jié)點(diǎn))
k1=k+1;N1=N;
% N=N0+1 即 N=2*n+1擴(kuò)展列△P、△Q 或 △U
for k2=k1:N1
% 從k+1列的Jacobi元素到擴(kuò)展列的△P、△Q
或 △U
J(k,k2)=J(k,k2)./(J(k,k)+eps);% 用K行K列對角元素去除K行K列后的非對角元素進(jìn)行規(guī)格化
end
J(k,k)=1;
% 對角元規(guī)格化K行K列對角元素賦1
%==================== 回代運(yùn)算
=======================================
if k~=3
% 不是第三行
k > 3
k4=k-1;
for k3=3:k4
% 用k3行從第三行開始到當(dāng)前行的前一行k4行消去
for k2=k1:N1 %
k3行后各行上三角元素
J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);%消去運(yùn)算(當(dāng)前行k列元素消為0)
end
%用當(dāng)前行K2列元素減去當(dāng)前行k列元素乘以第k行K2列元素
J(k3,k)=0;%當(dāng)前行第k列元素已消為0
end
if k==N0
%若已到最后一行
break;
end
%================== 前代運(yùn)算
==================================
for k3=k1:N0
% 從k+1行到2*n最后一行
for k2=k1:N1
% 從k+1列到擴(kuò)展列消去k+1行后各行下三角元素
J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);%消去運(yùn)算
end
%用當(dāng)前行K2列元素減去當(dāng)前行k列元素乘以第k行K2列元素
J(k3,k)=0;%當(dāng)前行第k列元素已消為0
end
else
%是第三行k=3
%====================== 第三行k=3的前代運(yùn)算 ========================
for k3=k1:N0
%從第四行到2n行(最后一行)
for k2=k1:N1
%從第四列到2n+1列(即擴(kuò)展列)
J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);%消去運(yùn)算(當(dāng)前行3列元素消為0)
end
%用當(dāng)前行K2列元素減去當(dāng)前行3列元素乘以第三行K2列元素
J(k3,k)=0;%當(dāng)前行第3列元素已消為0
end
end
end %====上面是用線性變換方式高斯消去法將Jacobi矩陣化成單位矩陣=====
for k=3:2:N0-1
L=(k+1)./2;
e(L)=e(L)-J(k,N);
%修改節(jié)點(diǎn)電壓實(shí)部
k1=k+1;
f(L)=f(L)-J(k1,N);
%修改節(jié)點(diǎn)電壓虛部
end
%------修改節(jié)點(diǎn)電壓-----------
for k=3:N0
DET=abs(J(k,N));
if DET>=pr
%電壓偏差量是否滿足要求
IT2=IT2+1;%不滿足要求的節(jié)點(diǎn)數(shù)加1
end
end
ICT2(a)=IT2;
%不滿足要求的節(jié)點(diǎn)數(shù)
ICT1=ICT1+1;
%迭代次數(shù) end %用高斯消去法解”w=-J*V" disp('迭代次數(shù):');disp(ICT1);disp('沒有達(dá)到精度要求的個數(shù):');disp(ICT2);for k=1:n
V(k)=sqrt(e(k)^2+f(k)^2);
%計算各節(jié)點(diǎn)電壓的模值
sida(k)=atan(f(k)./e(k))*180./pi;
%計算各節(jié)點(diǎn)電壓的角度
E(k)=e(k)+f(k)*j;
%將各節(jié)點(diǎn)電壓用復(fù)數(shù)表示 end %=============== 計算各輸出量 =========================== disp('各節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓標(biāo)幺值E為(節(jié)點(diǎn)號從小到大排列):');disp(E);
%顯示各節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓標(biāo)幺值E用復(fù)數(shù)表示 disp('----------------------');disp('各節(jié)點(diǎn)的電壓大小V為(節(jié)點(diǎn)號從小到大排列):');disp(V);
%顯示各節(jié)點(diǎn)的電壓大小V的模值 disp('----------------------');disp('各節(jié)點(diǎn)的電壓相角sida為(節(jié)點(diǎn)號從小到大排列):');disp(sida);
%顯示各節(jié)點(diǎn)的電壓相角 for p=1:n
C(p)=0;
for q=1:n
C(p)=C(p)+conj(Y(p,q))*conj(E(q));%計算各節(jié)點(diǎn)的注入電流的共軛值
end
S(p)=E(p)*C(p);
%計算各節(jié)點(diǎn)的功率 S = 電壓 X 注入電流的共軛值 end disp('各節(jié)點(diǎn)的功率S為(節(jié)點(diǎn)號從小到大排列):');disp(S);
%顯示各節(jié)點(diǎn)的注入功率
disp('----------------------');disp('各條支路的首端功率Si為(順序同您輸入B1時一致):');for i=1:nl
p=B1(i,1);q=B1(i,2);
if B1(i,6)==0
Si(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);
else
Si(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);
end
disp(Si(p,q));
SSi(p,q)=Si(p,q);
ZF=['S(',num2str(p),',',num2str(q),')=',num2str(SSi(p,q))];
disp(ZF);
disp('----------------------');end disp('各條支路的末端功率Sj為(順序同您輸入B1時一致):');for i=1:nl
p=B1(i,1);q=B1(i,2);
if B1(i,6)==0
Sj(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);
else
Sj(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);
end
disp(Sj(q,p));
SSj(q,p)=Sj(q,p);
ZF=['S(',num2str(q),',',num2str(p),')=',num2str(SSj(q,p))];
disp(ZF);
disp('----------------------');end disp('各條支路的功率損耗DS為(順序同您輸入B1時一致):');for i=1:nl
p=B1(i,1);q=B1(i,2);
DS(i)=Si(p,q)+Sj(q,p);
disp(DS(i));
DDS(i)=DS(i);
ZF=['DS(',num2str(p),',',num2str(q),')=',num2str(DDS(i))];
disp(ZF);
disp('----------------------');end
如果源程序的運(yùn)行結(jié)果需要作圖可用下面的程序
figure(1);subplot(1,2,1);plot(V);xlabel('節(jié)點(diǎn)號');ylabel('電壓標(biāo)幺值');grid on;subplot(1,2,2);plot(sida);xlabel('節(jié)點(diǎn)號');ylabel('電壓角度');grid on;figure(2);subplot(2,2,1);P=real(S);Q=imag(S);bar(P);xlabel('節(jié)點(diǎn)號');ylabel('節(jié)點(diǎn)注入有功');grid on;subplot(2,2,2);bar(Q);xlabel('節(jié)點(diǎn)號');ylabel('節(jié)點(diǎn)注入無功');grid on;subplot(2,2,3);P1=real(Siz);Q1=imag(Siz);bar(P1);xlabel('支路號');ylabel('支路首端注入有功');grid on;subplot(2,2,4);bar(Q1);xlabel('支路號');ylabel('支路首端注入無功');grid on;
總結(jié)
通過本次課程設(shè)計讓我有復(fù)習(xí)了一次潮流計算的相關(guān)知識,跟家清晰了什么事潮流計算以及潮流計算的在電力系統(tǒng)的重要性。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行狀況即是正常運(yùn)行狀況,是指電力系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行條件下電壓、功率的分布,也稱為潮流分布。電力系統(tǒng)分析的潮流計算是電力系統(tǒng)分析的一個重要的部分。通過對電力系統(tǒng)潮流分布的分析和計算,可進(jìn)一步對系統(tǒng)運(yùn)行的安全性,經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析、評估,提出改進(jìn)措施。同時潮流分布也是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的一項基礎(chǔ)工作。
整個計算過程的模型建立并不是十分復(fù)雜,但計算過程十分繁瑣、計算量相當(dāng)?shù)拇?,而且由于枝?jié)太多很容易算錯。不過在計算潮流計算的過程中卻對以往學(xué)過的電力系統(tǒng)分析的相關(guān)知識進(jìn)行了一次較為深入的復(fù)習(xí)。而且整個計算對計算量的要求很大,鍛煉了我們的計算能力。而且對細(xì)節(jié)的把握也得到了鍛煉,做題的精細(xì)程度得到了提高。
參考文獻(xiàn)
[1]何仰贊, 溫增銀《電力系統(tǒng)分析》(第三版)[M].華中科技大學(xué),2002 [2]http://baike.baidu.com/view/627420.[3]王守相,劉玉田 電力系統(tǒng)潮流計算研究現(xiàn)狀--《山東電力技術(shù)》1996年05期
[4]何仰贊,溫增銀.電力系統(tǒng)分析(上冊)第三版[M].湖北:華中科技大學(xué)出版社,2002 [5] 劉同娟.MATLAB在電路分析中的應(yīng)用.電氣電子教學(xué)學(xué)報.2002 [6] 西安交通大學(xué)等.電力系統(tǒng)計算[M].北京:水利電力出版社,1993.12 [7] 李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析[M].北京: 水利電力出版社,2002.5 [8]何仰贊,溫增銀.電力系統(tǒng)分析(下冊)第三版[M].湖北:華中科技大學(xué)出版社,2002 [9]韋化,李濱,杭乃善,等.大規(guī)模水一火電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流的現(xiàn)代內(nèi)點(diǎn)算法實(shí)現(xiàn)[J].中國電機(jī)工程學(xué)報,2003.23(6):13一l8.
[10]Chen Luo—nan,Suzuki Hideki,Katou Kazuo.Mean fieldtheory for optimal power flow[J].IEEE Transactions OilPower Systems,1997,12(4):1481·1486
第三篇:基于MATLAB的電力系統(tǒng)潮流計算
基于MATLAB的電力系統(tǒng)潮流計算
%簡單潮流計算的小程序,相關(guān)的原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸入格式如下:
%B1是支路參數(shù)矩陣,第一列和第二列是節(jié)點(diǎn)編號。節(jié)點(diǎn)編號由小到大編寫 %對于含有變壓器的支路,第一列為低壓側(cè)節(jié)點(diǎn)編號,第二列為高壓側(cè)節(jié)點(diǎn) %編號,將變壓器的串聯(lián)阻抗置于低壓側(cè)處理。%第三列為支路的串列阻抗參數(shù)。%第四列為支路的對地導(dǎo)納參數(shù)。
%第五烈為含變壓器支路的變壓器的變比
%第六列為變壓器是否是否含有變壓器的參數(shù),其中“1”為含有變壓器,%“0”為不含有變壓器。
%B2為節(jié)點(diǎn)參數(shù)矩陣,其中第一列為節(jié)點(diǎn)注入發(fā)電功率參數(shù);第二列為節(jié)點(diǎn) %負(fù)荷功率參數(shù);第三列為節(jié)點(diǎn)電壓參數(shù);第六列為節(jié)點(diǎn)類型參數(shù),其中 %“1”為平衡節(jié)點(diǎn),“2”為PQ節(jié)點(diǎn),“3”為PV節(jié)點(diǎn)參數(shù)。
%X為節(jié)點(diǎn)號和對地參數(shù)矩陣。其中第一列為節(jié)點(diǎn)編號,第二列為節(jié)點(diǎn)對地 %參數(shù)。
n=input('請輸入節(jié)點(diǎn)數(shù):n=');n1=input('請輸入支路數(shù):n1=');isb=input('請輸入平衡節(jié)點(diǎn)號:isb=');pr=input('請輸入誤差精度:pr=');B1=input('請輸入支路參數(shù):B1=');B2=input('請輸入節(jié)點(diǎn)參數(shù):B2=');X=input('節(jié)點(diǎn)號和對地參數(shù):X=');Y=zeros(n);Times=1;%置迭代次數(shù)為初始值 %創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣 for i=1:n1 if B1(i,6)==0 %不含變壓器的支路 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 %含有變壓器的支路 p=B1(i,1);q=B1(i,2);Y(p,q)=Y(p,q)-1/(B1(i,3)*B1(i,5));Y(q,p)=Y(p,q);Y(p,p)=Y(p,p)+1/B1(i,3);Y(q,q)=Y(q,q)+1/(B1(i,5)^2*B1(i,3));end end Y OrgS=zeros(2*n-2,1);DetaS=zeros(2*n-2,1);%將OrgS、DetaS初始化
%創(chuàng)建OrgS,用于存儲初始功率參數(shù) h=0;j=0;for i=1:n %對PQ節(jié)點(diǎn)的處理 if i~=isb&B2(i,6)==2 h=h+1;for j=1:n 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)));end end end for i=1:n %對PV節(jié)點(diǎn)的處理,注意這時不可再將h初始化為0 if i~=isb&B2(i,6)==3 h=h+1;for j=1:n 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)));end end end OrgS %創(chuàng)建PVU 用于存儲PV節(jié)點(diǎn)的初始電壓 PVU=zeros(n-h-1,1);t=0;for i=1:n if B2(i,6)==3 t=t+1;PVU(t,1)=B2(i,3);end end PVU %創(chuàng)建DetaS,用于存儲有功功率、無功功率和電壓幅值的不平衡量 h=0;for i=1:n %對PQ節(jié)點(diǎn)的處理 if i~=isb&B2(i,6)==2 h=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);end end t=0;for i=1:n %對PV節(jié)點(diǎn)的處理,注意這時不可再將h初始化為0 if i~=isb&B2(i,6)==3 h=h+1;t=t+1;DetaS(2*h-1,1)=real(B2(i,2))-OrgS(2*h-1,1);DetaS(2*h,1)=real(PVU(t,1))^2+imag(PVU(t,1))^2-real(B2(i,3))^2-imag(B2(i,3))^2;end end DetaS %創(chuàng)建I,用于存儲節(jié)點(diǎn)電流參數(shù) i=zeros(n-1,1);h=0;for i=1:n if i~=isb h=h+1;I(h,1)=(OrgS(2*h-1,1)-OrgS(2*h,1)*sqrt(-1))/conj(B2(i,3));end end I %創(chuàng)建Jacbi(雅可比矩陣)Jacbi=zeros(2*n-2);h=0;k=0;for i=1:n %對PQ節(jié)點(diǎn)的處理 if B2(i,6)==2 h=h+1;for j=1:n if j~=isb k=k+1;if i==j %對角元素的處理
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 %非對角元素的處理
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);end if k==(n-1)%將用于內(nèi)循環(huán)的指針置于初始值,以確保雅可比矩陣換行
k=0;end end end end end k=0;for i=1:n %對PV節(jié)點(diǎn)的處理 if B2(i,6)==3 h=h+1;for j=1:n if j~=isb k=k+1;if i==j %對角元素的處理
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 %非對角元素的處理
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;end if k==(n-1)%將用于內(nèi)循環(huán)的指針置于初始值,以確保雅可比矩陣換行
k=0;end end end end end Jacbi %求解修正方程,獲取節(jié)點(diǎn)電壓的不平衡量 DetaU=zeros(2*n-2,1);DetaU=inv(Jacbi)*DetaS;DetaU %修正節(jié)點(diǎn)電壓 j=0;for i=1:n %對PQ節(jié)點(diǎn)處理 if B2(i,6)==2 j=j+1;B2(i,3)=B2(i,3)+DetaU(2*j,1)+DetaU(2*j-1,1)*sqrt(-1);end end for i=1:n %對PV節(jié)點(diǎn)的處理 if B2(i,6)==3 j=j+1;B2(i,3)=B2(i,3)+DetaU(2*j,1)+DetaU(2*j-1,1)*sqrt(-1);end end B2 %開始循環(huán)********************************************************************** while abs(max(DetaU))>pr OrgS=zeros(2*n-2,1);%!!初始功率參數(shù)在迭代過程中是不累加的,所以在這里必須將其初始化為零矩陣 h=0;j=0;for i=1:n if i~=isb&B2(i,6)==2 h=h+1;for j=1:n 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)));end end end for i=1:n if i~=isb&B2(i,6)==3 h=h+1;for j=1:n 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)));end end end OrgS %創(chuàng)建DetaS h=0;for i=1:n if i~=isb&B2(i,6)==2 h=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);end end t=0;for i=1:n if i~=isb&B2(i,6)==3 h=h+1;t=t+1;DetaS(2*h-1,1)=real(B2(i,2))-OrgS(2*h-1,1);DetaS(2*h,1)=real(PVU(t,1))^2+imag(PVU(t,1))^2-real(B2(i,3))^2-imag(B2(i,3))^2;end end DetaS %創(chuàng)建I i=zeros(n-1,1);h=0;for i=1:n if i~=isb h=h+1;I(h,1)=(OrgS(2*h-1,1)-OrgS(2*h,1)*sqrt(-1))/conj(B2(i,3));end end I %創(chuàng)建Jacbi Jacbi=zeros(2*n-2);h=0;k=0;for i=1:n if B2(i,6)==2 h=h+1;for j=1:n if j~=isb k=k+1;if i==j 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 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);end if k==(n-1)k=0;end end end end end k=0;for i=1:n if B2(i,6)==3 h=h+1;for j=1:n if j~=isb k=k+1;if i==j 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 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;end if k==(n-1)k=0;end end end end end Jacbi DetaU=zeros(2*n-2,1);DetaU=inv(Jacbi)*DetaS;DetaU %修正節(jié)點(diǎn)電壓 j=0;for i=1:n if B2(i,6)==2 j=j+1;B2(i,3)=B2(i,3)+DetaU(2*j,1)+DetaU(2*j-1,1)*sqrt(-1);end end for i=1:n if B2(i,6)==3 j=j+1;B2(i,3)=B2(i,3)+DetaU(2*j,1)+DetaU(2*j-1,1)*sqrt(-1);end end B2 Times=Times+1;%迭代次數(shù)加1 end Times 一個原始數(shù)據(jù)的例子 節(jié)點(diǎn)數(shù) 5 支路數(shù) 5平衡節(jié)點(diǎn)編號 5 精度pr 0.000001 B1(支路參數(shù)矩陣)[1 2 0.04+0.25i 0.5i 1 0;1 3 0.1+0.35i 0 1 0;2 3 0.08+0.30i 0.5i 1 0;4 2 0.015i 0 1.05 1;5 3 0.03i 0 1.05 1] B2(節(jié)點(diǎn)參數(shù)矩陣)[0-1.6-0.8i 1 0 0 2;0-2-1i 1 0 0 2;0-3.7-1.3i 1 0 0 2;0 5+0i 1.05 1.05 0 3;0 0 1.05 1.05 0 1] X(節(jié)點(diǎn)號和對地參數(shù))[1 0;2 0;3 0;4 0;5 0]
電力系統(tǒng)潮流計算
——9結(jié)點(diǎn)算例-PQ法
原始數(shù)據(jù)錄入data.txt文檔:
標(biāo)號,起始結(jié)點(diǎn),終止結(jié)點(diǎn),支路電阻參數(shù),支路電抗參數(shù),支路對地導(dǎo)納參數(shù) 1,2,5,0.0,0.063,0.0, 2,5,9,0.019,0.072,0.075, 3,6,9,0.012,0.101,0.105, 4,3,6,0.0,0.059,0.0, 5,6,8,0.039,0.17,0.179, 6,4,8,0.017,0.092,0.079, 7,5,7,0.032,0.161,0.153, 8,4,7,0.01,0.085,0.088, 9,1,4,0.0,0.058,0.0, 潮流程序chaoliu.txt文檔: #include ; float x1[N-1],x2 ;for(i=1;i guass(1,N-1,y1,B,x1);for(i=1;i guass(N-M,M,y2,B,x2);for(i=N-M;i else { kp=0;if(kq==0)val(u,g,b,r,ku,kr,h);else goto top;} } } void val(float u[N],float g[N][N],float b[N][N],float r[N],int ku, int kr,float h[N][N]){ float ps=0,pv1=0,pv2=0;float qs=0,qv1=0,qv2=0;float p[N][N]={0};float q[N][N]={0};float s[N][N];float dp[N][N]={0};float dq[N][N]={0};float ds[N][N];float dSp=0,dSq=0;int i,j;FILE *fp1;printf(”n=====ping heng jie dian gong lv =====n“);getch();for(i=0;i printf(”n=======shu ju bao cun=====n“);fp1=fopen(”jieguo.txt“,”w+“);{ fprintf(fp1,”xian lu cao liu:n“);for(i=0;i 關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng)分析;潮流計算;matlab仿真 中圖分類號:tm744 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:a 文章編號:1006-4311(2016)21-0185-03 0 引言 潮流計算是電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中的基本計算方法中的一種計算方法,也是電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中最重要的運(yùn)算。潮流計算是保證電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的根本。在新電網(wǎng)建設(shè)的初期規(guī)劃中,有了潮流計算,可規(guī)劃出電源的容量及其接入點(diǎn),可計算出無功補(bǔ)償?shù)娜萘?,選擇合適的補(bǔ)償方式,以滿足在電網(wǎng)潮流的控制、調(diào)壓、調(diào)相、調(diào)峰的交換要求。潮流計算可以選擇電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式,便于定期對電力系統(tǒng)中的元件進(jìn)行檢修。 潮流計算的過程 1.1 原始資料 ①系統(tǒng)圖:兩個發(fā)電廠分別通過變壓器和輸電線路與四個變電所相連。(圖1) ②發(fā)電廠資料: ③變電所資料: 1)變電所1、2、3、4低壓母線的電壓等級分別為:10kv,35kv,10kv,35kv。 3)每個變電所的功率因數(shù)均為cosφ=0.9。 ④輸電線路資料: 發(fā)電廠和變電所之間的輸電線路的電壓等級及長度標(biāo)于圖中,單位長度的電阻為0.17ω,單位長度的電抗為0.402ω,單位長度的電納為2.78*10-6s。 1.2 基本要求 ①對給定的網(wǎng)絡(luò)查找潮流計算所需的各元件等值參數(shù),畫出等值電路圖。 ②輸入各支路數(shù)據(jù),各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù),利用simulink搭建仿真模型等方法,進(jìn)行在變電所的某一負(fù)荷情況下的潮流計算及仿真,并對計算結(jié)果進(jìn)行分析。 ③如果各母線電壓不滿足要求,進(jìn)行電壓的調(diào)整。(變電所低壓母線電壓10kv要求調(diào)整范圍在9.5-10.5之間;電壓35kv要求調(diào)整范圍在35-36之間)。 ④利用matlab軟件,進(jìn)行上述各種情況潮流的計算及仿真。 1.3 節(jié)點(diǎn)設(shè)置及分析 由上述系統(tǒng)圖可知,該系統(tǒng)圖為雙端供電網(wǎng)絡(luò)。將母線1,2設(shè)為節(jié)點(diǎn)1,10,將變電所1、2、3、4的高低壓側(cè)分別設(shè)為節(jié)點(diǎn)2、3、4、5、6、7、8、9。并且,將節(jié)點(diǎn)1設(shè)為平衡節(jié)點(diǎn),將節(jié)點(diǎn)10設(shè)為pv節(jié)點(diǎn),其余節(jié)點(diǎn)設(shè)為pq節(jié)點(diǎn)。 1.4 參數(shù)求取 將參數(shù)整理如表 1、表2所示。 1.5 進(jìn)行潮流計算 圖2為仿真模型圖。 從潮流計算的結(jié)果可得到,系統(tǒng)的各個節(jié)點(diǎn)電壓的標(biāo)幺值可歸納為表3。 由matlab編程調(diào)節(jié)后,可得到表4的發(fā)電廠電壓和變壓器分接頭電壓得標(biāo)幺值。 在得到了上述調(diào)節(jié)后的電壓標(biāo)幺值,對電機(jī)模型和變壓器模型進(jìn)行更改。表5為調(diào)節(jié)前后各節(jié)點(diǎn)的電壓標(biāo)幺值。 由題意可知,變電所低壓母線電壓10kv要求調(diào)整范圍在9.5-10.5之間;電壓35kv要求調(diào)整范圍在35-36之間。因此我們可以看出,經(jīng)過調(diào)節(jié)后,節(jié)點(diǎn)3、5、7、9點(diǎn)電壓已經(jīng)滿足了系統(tǒng)的要求。表6是電壓調(diào)節(jié)前后對線路損耗進(jìn)行分析的記錄。 由表6的電壓調(diào)節(jié)前后功率損耗對比,可以看出有功功率隨著變壓器分接頭變比的增大而逐漸增大,使得變壓器的低壓側(cè)的電壓處于允許范圍內(nèi),符合其要求。 表7為調(diào)節(jié)后的各支路電壓首末端的功率整理表 表8為各節(jié)點(diǎn)功率s的標(biāo)幺值。 1.6 對比 由上面的三種方法簡單地比較,我們可以看出,在同一個電力系統(tǒng)中,用不同的方法進(jìn)行潮流計算,所得到的結(jié)果是大致相同的。 結(jié)束語 南 京 理 工 大 學(xué) 《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》 課程報告 姓名 XX 學(xué) 號: 5*** 自動化學(xué)院 電氣工程 基于牛頓-拉夫遜法的潮流計算例題編程報學(xué)院(系): 專 業(yè): 題 目: 任課教師 碩士導(dǎo)師 告 楊偉 XX 2015年6月10號 基于牛頓-拉夫遜法的潮流計算例題編程報告 摘要:電力系統(tǒng)潮流計算的目的在于:確定電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式、檢查系統(tǒng)中各元件是否過壓或者過載、為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的整定提供依據(jù)、為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定計算提供初值、為電力系統(tǒng)規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供分析的基礎(chǔ)。潮流計算的計算機(jī)算法包含高斯—賽德爾迭代法、牛頓-拉夫遜法和P—Q分解法等,其中牛拉法計算原理較簡單、計算過程也不復(fù)雜,而且由于人們引入泰勒級數(shù)和非線性代數(shù)方程等在算法里從而進(jìn)一步提高了算法的收斂性和計算速度。同時基于MATLAB的計算機(jī)算法以雙精度類型進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲和運(yùn)算, 數(shù)據(jù)精確度高,能進(jìn)行潮流計算中的各種矩陣運(yùn)算,使得傳統(tǒng)潮流計算方法更加優(yōu)化。 一 研究內(nèi)容 通過一道例題來認(rèn)真分析牛頓-拉夫遜法的原理和方法(采用極坐標(biāo)形式的牛拉法),同時掌握潮流計算計算機(jī)算法的相關(guān)知識,能看懂并初步使用MATLAB軟件進(jìn)行編程,培養(yǎng)自己電力系統(tǒng)潮流計算機(jī)算法編程能力。 例題如下:用牛頓-拉夫遜法計算下圖所示系統(tǒng)的潮流分布,其中系統(tǒng)中5為平衡節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)5電壓保持U=1.05為定值,其他四個節(jié)點(diǎn)分別為PQ節(jié)點(diǎn),給定的注入功率如圖所示。計算精度要求各節(jié)點(diǎn)電壓修正量不大于10-6。 二 牛頓-拉夫遜法潮流計算 1 基本原理 牛頓法是取近似解x(k)之后,在這個基礎(chǔ)上,找到比x(k)更接近的方程的根,一步步地迭代,找到盡可能接近方程根的近似根。牛頓迭代法其最大優(yōu)點(diǎn)是在方程f(x)=0的單根附近時誤差將呈平方減少,而且該法還可以用來求方程的重根、復(fù)根。電力系統(tǒng)潮流計算,一般來說,各個母線所供負(fù)荷的功率是已知的,各個節(jié)點(diǎn)的電壓是未知的(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(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,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(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)成節(jié)點(diǎn)電壓新的初值,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。2 基本步驟和設(shè)計流程圖 形成了雅克比矩陣并建立了修正方程式,運(yùn)用牛頓-拉夫遜法計算潮流的核心問題已經(jīng)解決,已有可能列出基本計算步驟并編制流程圖。由課本總結(jié)基本步驟如下: 1)形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y; 2)設(shè)各節(jié)點(diǎn)電壓的初值,如果是直角坐標(biāo)的話設(shè)電壓的實(shí)部e和虛部f;如果是極坐標(biāo)的話則設(shè)電壓的幅值U和相角a; 3)將各個節(jié)點(diǎn)電壓的初值代入公式求修正方程中的不平衡量以及修正方程的系數(shù)矩陣的雅克比矩陣; 4)解修正方程式,求各節(jié)點(diǎn)電壓的變化量,即修正量; 5)計算各個節(jié)點(diǎn)電壓的新值,即修正后的值; 6)利用新值從第(3)步開始進(jìn)入下一次迭代,直至達(dá)到精度退出循環(huán); 7)計算平衡節(jié)點(diǎn)的功率和線路功率,輸出最后計算結(jié)果; ① 公式推導(dǎo) ② 流程圖 三 matlab編程代碼 clear; % 如圖所示1,2,3,4為PQ節(jié)點(diǎn),5為平衡節(jié)點(diǎn) y=0; % 輸入原始數(shù)據(jù),求節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣 y(1,2)=1/(0.07+0.21j); y(4,5)=0;y(1,3)=1/(0.06+0.18j); y(1,4)=1/(0.05+0.10j); y(1,5)=1/(0.04+0.12j); y(2,3)=1/(0.05+0.10j); y(2,5)=1/(0.08+0.24j); y(3,4)=1/(0.06+0.18j); for i=1:5 for j=i:5 y(j,i)=y(i,j); end end Y=0; % 求節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中互導(dǎo)納 for i=1:5 for j=1:5 if i~=j Y(i,j)=-y(i,j); end end end % 求節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中自導(dǎo)納 for i=1:5 Y(i,i)=sum(y(i,:)); end Y % Y為導(dǎo)納矩陣 G=real(Y); B=imag(Y);% 輸入原始節(jié)點(diǎn)的給定注入功率 S(1)=0.3+0.3j; S(2)=-0.5-0.15j; S(3)=-0.6-0.25j; S(4)=-0.7-0.2j; S(5)=0; P=real(S); Q=imag(S); % 賦初值,U為節(jié)點(diǎn)電壓的幅值,a為節(jié)點(diǎn)電壓的相位角 U=ones(1,5); U(5)=1.05; a=zeros(1,5); x1=ones(8,1); x2=ones(8,1); k=0; while max(x2)>1e-6 for i=1:4 for j=1:4 H(i,j)=0; N(i,j)=0; M(i,j)=0; L(i,j)=0; oP(i)=0; oQ(i)=0; end end % 求有功、無功功率不平衡量 for i=1:4 for j=1:5 oP(i)=oP(i)-U(i)*U(j)*(G(i,j)*cos(a(i)-a(j))+B(i,j)*sin(a(i)-a(j))); oQ(i)=oQ(i)-U(i)*U(j)*(G(i,j)*sin(a(i)-a(j))-B(i,j)*cos(a(i)-a(j))); end oP(i)=oP(i)+P(i); oQ(i)=oQ(i)+Q(i); end x2=[oP,oQ]'; % x2為不平衡量列向量 % 求雅克比矩陣 % 當(dāng)i~=j時,求H,N,M,L for i=1:4 for j=1:4 if i~=j H(i,j)=-U(i)*U(j)*(G(i,j)*sin(a(i)-a(j))-B(i,j)*cos(a(i)-a(j))); N(i,j)=-U(i)*U(j)*(G(i,j)*cos(a(i)-a(j))+B(i,j)*sin(a(i)-a(j))); L(i,j)=H(i,j); M(i,j)=-N(i,j); end end end % 當(dāng)i=j時,求H,N,M,L for i=1:4 for j=1:5 if i~=j H(i,i)=H(i,i)+U(i)*U(j)*(G(i,j)*sin(a(i)-a(j))-B(i,j)*cos(a(i)-a(j)));N(i,i)=N(i,i)-U(i)*U(j)*(G(i,j)*cos(a(i)-a(j))+B(i,j)*sin(a(i)-a(j))); M(i,i)=M(i,i)-U(i)*U(j)*(G(i,j)*cos(a(i)-a(j))+B(i,j)*sin(a(i)-a(j))); L(i,i)=L(i,i)-U(i)*U(j)*(G(i,j)*sin(a(i)-a(j))-B(i,j)*cos(a(i)-a(j))) end end N(i,i)=N(i,i)-2*(U(i))^2*G(i,i); L(i,i)=L(i,i)+2*(U(i))^2*B(i,i); end J=[H,N;M,L] % J為雅克比矩陣 x1=-((inv(J))*x2); % x1為所求△x的列向量 % 求節(jié)點(diǎn)電壓新值,準(zhǔn)備下一次迭代 for i=1:4 oa(i)=x1(i); oU(i)=x1(i+4)*U(i); end for i=1:4 a(i)=a(i)+oa(i); U(i)=U(i)+oU(i); end k=k+1; end k,U,a % 求節(jié)點(diǎn)注入功率 i=5; for j=1:5 P(i)=U(i)*U(j)*(G(i,j)*cos(a(i)-a(j))+B(i,j)*sin(a(i)-a(j)))+P(i); Q(i)=U(i)*U(j)*(G(i,j)*sin(a(i)-a(j))-B(i,j)*cos(a(i)-a(j)))+Q(i); end S(5)=P(5)+Q(5)*sqrt(-1); S % 求節(jié)點(diǎn)注入電流 I=Y*U' 四 運(yùn)行結(jié)果 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣 經(jīng)過五次迭代后的雅克比矩陣 迭代次數(shù)以及節(jié)點(diǎn)電壓的幅值和相角(弧度數(shù)) 節(jié)點(diǎn)注入功率和電流 五 結(jié)果分析 在這次學(xué)習(xí)和實(shí)際操作過程里:首先,對電力系統(tǒng)分析中潮流計算的部分特別是潮流計算的計算機(jī)算法中的牛頓-拉夫遜法進(jìn)行深入的研讀,弄明白了其原理、計算過程、公式推導(dǎo)以及設(shè)計流程。牛頓-拉夫遜法是求解非線性方程的迭代過程,其計算公式為?F?J?X,式中J為所求函數(shù)的雅可比矩陣;?X為需要求的修正值;?F為不平衡的列向量。利用x(*)=x(k+1)+?X(k+1)進(jìn)行多次迭代,通過迭代判據(jù)得到所需要的精度值即準(zhǔn)確值x(*)。六 結(jié)論 通過這個任務(wù),自己在matlab編程,潮流計算,word文檔的編輯功能等方面均有提高,但也暴漏出一些問題:理論知識儲備不足,對matlab的性能和特點(diǎn)還不能有一個全面的把握,對word軟件也不是很熟練,相信通過以后的學(xué)習(xí)能彌補(bǔ)這些不足,達(dá)到一個新的層次。第四篇:基于MATLAB的電力系統(tǒng)潮流計算設(shè)計
第五篇:電力系統(tǒng)潮流計算