《復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)牛頓》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)牛頓（27頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、山東交通學(xué)院 電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計 報告書 院（部）別 信息科學(xué)與電氣工程學(xué)院 班 級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 時 間 2014?06?9-2013?06?13 課程設(shè)計任務(wù)書 題 目 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)牛頓一拉夫遜法潮流分析 院 （部）_ 信息科學(xué)與電氣工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 6 月日至月 13 日共—周 指導(dǎo)教師（簽字） 負(fù)責(zé)人（簽字） 一、 設(shè)計內(nèi)容及要求 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)牛頓一拉夫遜法潮流分析與計算的設(shè)計 電力系統(tǒng)潮流計算是電力系統(tǒng)中一項最基本的計算，設(shè)計內(nèi)容為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)潮 流

2、計算的計算機(jī)算法 牛頓-拉夫遜法。 首先，根據(jù)給定的電力系統(tǒng)簡圖，通過手算一次迭代過程，從而加深對牛頓 -拉夫遜法的理解，有助于計算機(jī)編程的應(yīng)用。 其次，利用計算機(jī)編程對電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的各參數(shù)進(jìn)行解析和計算；編程 完成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成；電力系統(tǒng)支路改變、節(jié)點(diǎn)增減的程序變化； 編程完成各元件的功率損耗、各段網(wǎng)絡(luò)的電壓損耗、各點(diǎn)電壓、功率大小和方向 的計算。 二、 設(shè)計原始資料 給出一個4~6節(jié)點(diǎn)、環(huán)網(wǎng)、兩電源和多引出的電力系統(tǒng)； 參數(shù)給定，可以選用直角坐標(biāo)表示的牛拉公式計算，也可以選用極坐標(biāo)表示的牛 拉公式計算。 具體題目詳見附錄題單 三、設(shè)計完成后提交的文件和圖表

3、 1. 計算說明書部分 設(shè)計報告和手算潮流的步驟及結(jié)果 2. 圖紙部分： 電氣接線圖及等值電路； 潮流計算的計算機(jī)算法，即程序；運(yùn)算結(jié)果等以圖片的形式附在設(shè)計報告中。 四、進(jìn)程安排 第一天上午：選題，查資料，制定設(shè)計方案； 第一天下午——第三天下午：手算完成潮流計算的要求； 第四天上午——第五天上午：編程完成潮流計算，并對照手算結(jié)果，分析誤差 第五天下午：答辯，交設(shè)計報告。 五、主要參考資料 《電力系統(tǒng)分析（第三版）》于永源主編，中國電力出版社，2007年 《電力系統(tǒng)分析》，何仰贊溫增銀編著，華中科技大學(xué)出版社，2002年版; 《電力系統(tǒng)分析》，韓楨祥主編，浙江大學(xué)出版

4、社，2001年版； 《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》，陳珩編，水利電力出版社； 成績評定表 指導(dǎo)教師成績 答辯小組成績 總評成績 目錄 摘要 2 1.1潮流計算 3 1.1.1潮流計算要求 4 1.2 MATLAB 簡介 5 2.1實(shí)驗設(shè)計要求 5 2.2電力系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò) 5 2.2.1牛頓拉夫遜法程序流程圖 5 2.2.2實(shí)驗設(shè)計步驟 7 2.2.3程序輸出結(jié)果 10 心得體會 13 參考文獻(xiàn) 14 附錄 15 摘要 本課程設(shè)計通過對地區(qū)電網(wǎng)的設(shè)計，鞏固和運(yùn)用前面所學(xué)到的基礎(chǔ) 理論知識，掌握電力系統(tǒng)設(shè)計的一般原則和方法，培養(yǎng)分析問題和解 決問題的能

5、力。在此過程中，要考慮到各方面的相互關(guān)系和相互影響， 綜合地運(yùn)用課程中所學(xué)到的知識，進(jìn)行獨(dú)立思考。 潮流計算，電力學(xué)名詞，指在給定電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、元件參?shù) 和發(fā)電、負(fù)荷參量條件下，計算有功功率、無功功率及電壓在電力網(wǎng) 中的分布。潮流計算是電力系統(tǒng)分析中的一種最基本的計算，它的 任務(wù)是對給定的運(yùn)行條件確定系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如各母線上的電 壓（幅值及其相角）、網(wǎng)絡(luò)中的功率分布及功率損耗等。通常給定 的運(yùn)行條件有系統(tǒng)中各電源和負(fù)荷點(diǎn)的功率、樞紐點(diǎn)電壓、平衡點(diǎn)的 電壓和相位角。待求的運(yùn)行狀態(tài)參量包括電網(wǎng)各母線節(jié)點(diǎn)的電壓幅值 和相角，以及各支路的功率分布、網(wǎng)絡(luò)的功率損耗等。 傳運(yùn)用 MATLAB軟件

6、進(jìn)行仿真潮流計算，圖形界面直觀，運(yùn)行穩(wěn)定，計算 準(zhǔn)確，提高了計算速度，各個類的有效封裝又使程序具有很好的模塊 性.可維護(hù)性和可重用性。因此，潮流計算在電力系統(tǒng)的規(guī)劃計算、 生產(chǎn)運(yùn)行、調(diào)度管理及科學(xué)計算中都有著廣泛的應(yīng)用。也就是說，對 于電氣工程及其自動化專業(yè)的學(xué)生來說，掌握潮流計算是非常重要和 必要的。 關(guān)鍵字：潮流計算 牛拉法 Matlab 1潮流計算 1.1潮流計算概述 潮流計算是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況的一種基本電氣計算，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

7、是 電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算和故障分析的基礎(chǔ)。通過潮流計算可以判斷電網(wǎng)母線電壓、支 路電流和功率是否越限，如果有越限，就應(yīng)采取措施，調(diào)整運(yùn)行方式。對于正在 規(guī)劃的電力系統(tǒng)，通過潮流計算，可以為選擇電網(wǎng)供電方案和電氣設(shè)備提供依據(jù)。 潮流計算還可以為繼電保護(hù)和自動裝置定整計算、電力系統(tǒng)故障計算和穩(wěn)定計算 等提供原始數(shù)據(jù)。 具體表現(xiàn)在以下方面： (1) 在電網(wǎng)規(guī)劃階段，通過潮流計算，合理規(guī)劃電源容量及接入點(diǎn)，合理規(guī)劃 網(wǎng)架，選擇無功補(bǔ)償方案，滿足規(guī)劃水平的大、小方式下潮流交換控制、調(diào)峰、調(diào) 相、調(diào)壓的要求。 (2) 在編制年運(yùn)行方式時,在預(yù)計負(fù)荷增長及新設(shè)備投運(yùn)基礎(chǔ)上,選擇典型方 式進(jìn)行潮流計算,發(fā)現(xiàn)

8、電網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié)，供調(diào)度員日常調(diào)度控制參考,并對規(guī)劃、 基建部門提出改進(jìn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，加快基建進(jìn)度的建議。 (3) 正常檢修及特殊運(yùn)行方式下的潮流計算,用于日運(yùn)行方式的編制,指導(dǎo)發(fā) 電廠開機(jī)方式，有功、無功調(diào)整方案及負(fù)荷調(diào)整方案，滿足線路、變壓器熱穩(wěn)定要 求及電壓質(zhì)量要求。 (4) 預(yù)想事故、設(shè)備退出運(yùn)行對靜態(tài)安全的影響分析及作出預(yù)想的運(yùn)行方式 調(diào)整方案。 總結(jié)為在電力系統(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。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

9、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。此外，電力系統(tǒng)潮流計算也是計算系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定和靜態(tài)穩(wěn)定 的基礎(chǔ)。所以潮流計算是研究電力系統(tǒng)的一種很重要和基礎(chǔ)的計算。 1.1.1潮流計算的要求 電力系統(tǒng)運(yùn)行必須滿足一定技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的要求。這些要求夠成了潮流問題 中某些變量的約束條件，常用的約束條件如下： 1. 節(jié)點(diǎn)電壓應(yīng)滿足 U min < U < U 景 T2 〃) 從保證電能質(zhì)量和供電安全的要求來看，電力系統(tǒng)的所有電氣設(shè)備都必須運(yùn) 行在額定電壓附近。PU節(jié)點(diǎn)電壓幅值必須按上述條件給定。因此，這一約束條 件對PQ節(jié)點(diǎn)而言。 2. 節(jié)點(diǎn)的有功功率和無功功率應(yīng)滿足 Gi

10、min Gi Gi max > ^Gi min ^Gi ^Gi max PQ節(jié)點(diǎn)的有功功率和無功功率，以及PU節(jié)點(diǎn)的有功功率，在給定是就必須 滿足上述條件，因此，對平衡節(jié)點(diǎn)的P和Q以及PU節(jié)點(diǎn)的Q應(yīng)按上述條件進(jìn)行 檢驗。 3. 節(jié)點(diǎn)之間電壓的相位差應(yīng)滿足 qi=io.-o.i

11、量的給定值，甚至修改 系統(tǒng)的運(yùn)行方式，重新進(jìn)行計算。 1 MATLAB 簡介 1.2 MATLAB 概述 MATLAB是矩陣實(shí)驗室(Matrix Laboratory)的簡稱，是美國MathWorks 公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算 的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分?；?本功能 MATLAB是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互 式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及 非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境 中

12、，為科學(xué)研究必須進(jìn)行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方 案。 2.1實(shí)驗設(shè)計要求 下圖示網(wǎng)絡(luò)中，變壓器的變比、各支路阻抗和一半的對地電納均以標(biāo)么值標(biāo) 于圖中，設(shè)5節(jié)點(diǎn)為平衡節(jié)點(diǎn)，電壓為1，節(jié)點(diǎn)4為PV節(jié)點(diǎn)，電壓為1,P=0.5。 試求該網(wǎng)絡(luò)的潮流分布，方法不限，求解精度為10e-5。 2.2電力系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò) VO. 8+jO. 53 2.2.1牛頓拉夫遜法程序流程圖 I I 2.2.2實(shí)驗設(shè)計步驟 第一步，節(jié)點(diǎn)編號。由已知條件可知G1為平衡節(jié)點(diǎn)，編號為5； G2 為PV節(jié)點(diǎn)，編號為4；其余為PQ節(jié)點(diǎn)，編號為1，2, 3；列出支路 表與節(jié)點(diǎn)數(shù)

13、據(jù)表如表1-1和1-2所示。 表1-1 支路數(shù)據(jù) i j R X B/2（或 k） 1 2 0.025 0.08 0.07 1 3 0.03 0.1 0.09 2 3 0.02 0.06 0.05 4 2 0 0.1905 1.05 5 3 0 0.1905 1.05 表1-2 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù) i U Pg Qg PD Qd 類別 1 待求 0 0 0.80 0.53 PQ 2 待求 0 0 0.18 0.12 pQ 3 待求 0 0 0 0 PQ 4 1.0 0.5

14、 待定 0 0 PV 5 1.0 待定 待定 0 0 平衡 第二步，求節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣 Yii=j0.09+1/(0?03+j0?1)+j0?07+1/(0?025+j0?08)=6?311-j20?4652 Y尸Y2i=-1/(0?025+j0?08)=-3?5587+j11.3879 Y尸Y3i=-1/(0?03+j0?1)=-2.7523+j9?1743 Y22=1/(1.05*1?05*j0?1905)+j0?05+j0?07+1/(0?025+j0?08)+1/(0?02+j0?06) =8.5587-j31.0292 Y23=Y32=-1/(0.02

15、+j0?06)=-5+j15 Y24=Y42=-1/(1.05*j0?1905)=j4?9993 Y33=1/(1?05*1?05*j0?1905)+j0?09+1/(0?03+j0?1)+j0?05+1/(0?02+j0?06)=7. 7523-j28.7956 Y/Y53=-1/(1.05*j0?1905)=j4?9993 Y44=1/(j0.1905)=-j5?2493 Y/1/(j0?1905)=-j5?2493 Y =Y =Y =Y =Y =Y =Y =Y =Y =Y =0 14 41 15 51 25 52 34 43 45 54 則節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣為IB = YBUB

16、 第三步，設(shè)定初值。給定個節(jié)點(diǎn)電壓初始值e(0)、f (0) 第四步，根據(jù)節(jié)點(diǎn)功率方程 P = P—區(qū)［e(G e -B f )+ f(G f + B e』 i i L i ij j ij j i ij j ij j」 j=1 Q = Q —無「f G f — B f )— e Gf + Be 土 (1) u i i 1- i ij J ij J i ij J ij J 」 j=1 ^U2 = U 2 - (e 2 + f 2) 式，求出修正方程式常數(shù)項向量口 P(0)、、Q (0)、U 2(。) △ P1=-0.8055 △Q1=-0?372; △P2=-0.18 △

17、Q2=0.2475; △ P3=0 △Q3=-0.3875 △ P4=0.5 △U4=-2 第五步：將電壓初始值代入下式， 當(dāng)j豐i時，矩陣中非對角元素是 U =- ^Qr =- (G de j 蚓= df j 求雅克比矩陣方程。 e +B f ) ij i ij i df j * Q & —U_i- =B e -G f de ij 1 ij 1 j 比=華=0 de df 當(dāng)「=?時，對角元素是口p = p -歸 j=i e(G e - B f )+ f(G f + B e 才 1 ij j ij j 1 ij j ij j 」 f -

18、B f )- e (G f + B e 刃 j ij j i ij j ij j □q=q* [ f G j=1 =j (G e - B f )-G e -B f de ij j ij j ii i ii i i j = i =-》(G f +B e )+ B e -G f df ij j ij j ii i ii i i j=1 Qi =國(G f +B e )+ B e -G f de ij j ij j ii i ii i i j =1 =-E (G e - B f )+G e +B f (2) df ij j ij j ii i ii i i j = 1

19、 比=-2e de i i 比=-2f df i j 第六步：解修正方程式，求出修正量口 e(0)、口 f (0) 第七步：修正各節(jié)點(diǎn)電壓『⑴=e(0)+s(0) 、f ⑴寸(0)+口 f (0) 第八步：將e⑴、f (i)再代入(1)式，求出口P(i)、Q(i)、、U2(i) 第九步：校驗是否收斂，其收斂條件為f (x)(k』=uP(k)^Q(k) < s式中，"P(k)，口Q(k)| 為向量口P(k)、、Q(k)中大分量的絕對值。這個收斂條件比較直觀，它可以直接顯示 出最終結(jié)果的功率誤差 第十步：如果收斂，就進(jìn)一步計算各段電力線路潮流和平衡節(jié)點(diǎn)功率，并打印出 計算

20、結(jié)果；如果不收斂，轉(zhuǎn)回3步進(jìn)行下一次迭代計算，直到收斂為止。 2.2.3程序輸出結(jié)果 注意：題目中節(jié)點(diǎn)編號改動，原來的5編為1，原來的4編為5,原來的1編為4 B1 = Columns 1 through 5 4.0000 2.0000 0.0250 + 0.0800i 0 + 0.1400i 1.0000 4.0000 3.0000 0.0300 + 0.1000i 0 + 0.1800i 1.0000 2.0000 3.0000 0.0200 + 0.0600i 0 + 0.1000i 1.0000 1.0000 3.0000 0 + 0.190

21、5i 0 1.0500 5.0000 2.0000 0 + 0.1905i 0 1.0500 Column 6 0 0 0 0 0 B2 = Columns 1 through 5 0 0 1.0000 1.0000 0 0 0.1800 + 0.1200i 1.0000 0 0 0 0 1.0000 0 0 0 0.8000 + 0.5300i 1.0000 0 0 0.5000 0 1.0000 1.0000 0 Column 6 1.0000 2.0000 2.0000 2.0000 3.

22、0000 導(dǎo)納矩陣Y= 0 - 5.2493i 0 0 + 4.9994i 0 0 0 8.5587 -31.0292i -5.0000 +15.0000i -3.5587 +11.3879i 0 + 4.9994i 0 + 4.9994i -5.0000 +15.0000i 7.7523 -28.7956i -2.7523 + 9.1743i 0 0 -3.5587 +11.3879i -2.7523 + 9.1743i 6.3110 -20.4022i 0 0 0 + 4.9994i 0 0 0 - 5.2493i 迭代次數(shù)：

23、 4 沒有達(dá)到精度要求的個數(shù)： 7 7 3 0 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）： 1.0000 1.0104 - 0.1023i 1.0161 - 0.0982i 0.9814 - 0.1275i 1.0000 - 0.0023i — 各節(jié)點(diǎn)的電壓大小V為（節(jié)點(diǎn)號從小到大排列）： 1.0000 1.0155 1.0208 0.9896 1.0000 各節(jié)點(diǎn)的電壓相角sida為（節(jié)點(diǎn)號從小到大排列）： 0 -5.7840 -5.5225 -7.4010 -0.1321 各節(jié)點(diǎn)的功率S為（節(jié)點(diǎn)號從小到大排列）： 0.4911

24、 + 0.1694i -0.1800 - 0.1200i 0.0000 + 0.0000i -0.8000 - 0.5300i 0.5000 + 0.1970i 各條支路的首端功率Si為（順序同您輸入B1時一致）： -0.4127 - 0.2547i S（4,2）=-0.41269-0.25474i -0.3873 - 0.2753i S（4,3）=-0.38731-0.27526i -0.0979 - 0.1087i S（2,3）=-0.097919-0.10873i 0.4911 + 0.1694i 0.5000 + 0.1970i S(5,2)

25、=0.5+0.19702i — 各條支路的末端功率Sj為(順序同您輸入：81時一致)： 0.4179 + 0.1307i S(2,4)=0.41792+0.13073i — 0.3930 + 0.1122i S(3,4)=0.39298+0.11221i — 0.0982 + 0.0058i S(3,2)=0.098168+0.0058104i — -0.4911 - 0.1180i S(3,1)=-0.49115-0.11802i -0.5000 - 0.1420i S(2,5)=-0.5-0.142i 各條支路的功率損耗DS為(順序同您輸入：81

26、時一致): 0.0052 - 0.1240i DS(4,2)=0.0052321-0.12401i 0.0057 - 0.1630i DS(4,3)=0.0056674-0.16305i 0.0002 - 0.1029i DS(2,3)=0.00024932-0.10292i 0 + 0.0514i DS(1,3)=0+0.051424i DS(5,2)=-1.1102e-016+0.05502i 結(jié)果分析： 經(jīng)分析，4節(jié)點(diǎn)既是無功分點(diǎn)，又是有功分點(diǎn)?？偟墓β蕮p耗為 0.01114882-0.283536io 心得體會 在本次電力系統(tǒng)分析課程設(shè)

27、計制作過程中，我投入了極大的熱情 和精力。通過對地區(qū)電網(wǎng)的設(shè)計，鞏固和運(yùn)用前面所學(xué)到的基礎(chǔ)理論 知識，掌握電力系統(tǒng)設(shè)計的一般原則和方法，培養(yǎng)了分析問題和解決 問題的能力。通過對題目“地區(qū)電力網(wǎng)設(shè)計”的設(shè)計，對課上所學(xué)的 知識有了更深刻的理解，學(xué)會了如何實(shí)際進(jìn)行電力網(wǎng)絡(luò)的潮流計算， 既能考慮到細(xì)微之處又能整體統(tǒng)籌規(guī)劃。在設(shè)計過程中，我也了解到 了我國的各地區(qū)電網(wǎng)的現(xiàn)狀，了解了與先進(jìn)技術(shù)的差異，這更激勵我 認(rèn)真學(xué)習(xí)專業(yè)知識，為我國的電力事業(yè)盡一分力量。本次課程設(shè)計運(yùn) 用所學(xué)的基礎(chǔ)知識，綜合考慮了各個方面的相互關(guān)系，在設(shè)計的過程 中培養(yǎng)了我獨(dú)立思考的能力，使所學(xué)的理論知識和實(shí)踐相結(jié)合，對電 力網(wǎng)的基

28、本知識有了初步的了解，為以后的工作打下了一定的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1] .陳珩.《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》[M],中國電力出版社，2007,第三版 [2] .韓禎祥.《電力系統(tǒng)分析》[M]，浙江大學(xué)出版社，2005,第三版 [3] .祝書萍.《電力系統(tǒng)分析課程實(shí)際設(shè)計與綜合實(shí)驗》[M]，中國電力出版社， 2007，第一版 [4] .《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》，百度文庫 [5] .《電力系統(tǒng)分析（第三版）》于永源主編，中國電力出版社，2007年 《電力系統(tǒng)分析》，何仰贊溫增銀編著，華中科技大學(xué)出版社，2002年版； 《電力系統(tǒng)分析》，韓楨祥主編，浙江大學(xué)出版社，2001年版； 《電力系統(tǒng)

29、穩(wěn)態(tài)分析》，陳珩編，水利電力出版社； 附錄 for i=1:nl if B1(i,6)==0 p=B1(i,1);q=B1(i,2); else p=B1(i,2);q=B1(i,1); end Y(p,q)=Y(p,q)-1./(B1(i,3)*B1(i,5)); Y(q,p)=Y(p,q); %支路數(shù) %左節(jié)點(diǎn)處于1側(cè) %左節(jié)點(diǎn)處于K側(cè) %非對角元 %非對角元 Y(q,q)=Y(q,q)+1./(B1(i,3)*B1(i,5)A2)+B1(i,4)./2; Y(p,p)=Y(p,p)+1./B1(i,3)+B1(i,4)./2; end %求導(dǎo)納矩陣

30、 disp('導(dǎo)納矩陣Y='); disp(Y) %對角元K側(cè) %對角元1側(cè) 注意：題目中節(jié)點(diǎn)編號改動， 原來的5編為1 ，原來的4編為5，原來的1編為4 %本程序的功能是用牛頓一一 拉夫遜法進(jìn)行潮流計算 % 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不含變壓器 % 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

31、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); clear; n=5;%input（請輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)：n='）; nl=5;%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=0.0001;%input(請輸入誤差精度：pr-'); B1-[4 2 0.025+0.08i 0.14i 1 0; 43 0.03+0.1i 0.18i 1 0; 23 0.02+0.06i 0.10i 1 0; 13 0.1905i 0

32、 1.05 0; 52 0.1905i 0 1.05 0;] B2-[0 0 11 0 1; 0 0.18+0.12i 1 0 0 2; 0 0 10 0 2; 0 0.8+0.53i 1 0 0 2; 0.5 0 11 0 3;] %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); % % % % G=real(Y);B=imag(Y); for i=1

33、:n %分解出導(dǎo)納陣的實(shí)部和虛部 %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); end for i=1:n S(i)=B2(i,1)-B2(i,2); B(i,i)=B(i,i)+B2(i,5); end %PV節(jié)點(diǎn)電壓給定模值 %給定各節(jié)點(diǎn)注入功率 %i節(jié)點(diǎn)注入功率SG-SL %i節(jié)點(diǎn)無功補(bǔ)償量 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

34、；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); %Z(Gij*ej-Bij*fj) D(i)=D(i)+G(i,j1)*f(j1)+B(i,j1)*e(j1); %S(Gij*fj+Bij*ej) end P1=C(i)*e(i)+f(i)*D(i); % 節(jié)點(diǎn)功率 P 計算 eiS(Gij*ej-Bij

35、*fj)+fiS(Gij*fj+Bij*ej) Q1=C(i)*f(i)-e(i)*D(i); % 節(jié)點(diǎn)功率 Q 計算 fiS(Gij*ej-Bij*fj)-eiS(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)A2+f(i)A2; % 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

36、================= %=================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

37、=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/d

38、e 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)A2-V2; % PV節(jié)點(diǎn)電壓誤差 for j1=1:n if j1?=isb&j1?=i %非平衡

39、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

40、)+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

41、+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△?、△ 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=2: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,

42、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

43、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

44、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) e

45、nd %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)A2+f(k)A2); %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)：'); di

46、sp(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

47、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(

48、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81時一致)：,); for i=1:nl p=B1(i,1);q=B1

49、(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))

50、; 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81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(

51、ZF); disp(' ')； end 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

52、); 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; 心得體會 通過這學(xué)期電力系統(tǒng)分析課程的學(xué)習(xí)和這次課程設(shè)計，我對潮流計算有了更 深刻的認(rèn)識。 潮流計算時電力系統(tǒng)的最基本、最常用的計算。根據(jù)系統(tǒng)給定的運(yùn)

53、行條件、 網(wǎng)絡(luò)接線及元件參數(shù)，通過潮流計算可以確定各母線的電壓（相角及幅值）、各 元件中流過的功率、整個系統(tǒng)的功率損耗等。潮流計算是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì) 發(fā)展的必要手段和重要環(huán)節(jié)。 從本次電力系統(tǒng)潮流計算課程設(shè)計中，通過計算在不同的負(fù)荷下各支路節(jié)點(diǎn) 潮流分布的變化，分析負(fù)荷變動時，對電壓，功率的影響，我們掌握了常用的調(diào) 整電壓的措施。在本次課程設(shè)計過程當(dāng)中，鍛煉了自己實(shí)際操作分析能力，理論 聯(lián)系實(shí)際，采用三種調(diào)整電壓的措施：⑴改變機(jī)端電壓調(diào)壓，一般情況下首先考 慮的就是改變機(jī)端電壓調(diào)壓，通常采用逆調(diào)壓方式，尤其在整體電壓偏高或偏低 時；⑵改變變壓器的變比調(diào)壓，因為改變變壓器的變比不需要二次投

54、資，所以該 種調(diào)壓方式也很重要；⑶加無功補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓，當(dāng)調(diào)節(jié)變壓器的變比后仍然不能 滿足電壓質(zhì)量的要求，或網(wǎng)絡(luò)中無功不足時就需要就地補(bǔ)償無功，減小支路損耗， 改善電壓質(zhì)量，通常我們將調(diào)節(jié)變壓器變比和無功補(bǔ)償一起考慮，盡量做到電容 器投入容量最小。 MATLAB是此次潮流計算中最重要的工具，它是一套高性能的數(shù)學(xué)計算軟件， 它集數(shù)值分析、矩陣計算、信號處理和圖形顯示于一身，構(gòu)成了一個方便的界面 和友好的用戶環(huán)境，其強(qiáng)大的擴(kuò)展功能為各個領(lǐng)域的應(yīng)用提供了方便。在潮流計 算的大量數(shù)值計算過程中更顯示出其優(yōu)勢，是我們應(yīng)該掌握的一門基本技術(shù)。 本次課程設(shè)計讓我對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的潮流分析與計算更加熟練，以及對如何運(yùn)用 牛頓一拉夫遜法有了進(jìn)一步的了解。這一周的時間不僅提高了我的專業(yè)知識水 平，也加強(qiáng)了我與同學(xué)的溝通合作能力，使我受益匪淺。非常感謝老師給我們提 供這次寶貴的實(shí)踐機(jī)會！