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电力系统潮流计算第一题部分课程设计


课程设计(论文)
题 目 名 称 课 程 名 称 学 生 姓 名 学 系 、专 号 业 潮流计算课程设计 电力系统稳态分析 徐玛丽 0841229186 电气工程系 08 电力二班 黄 肇 王晓芳

指 导 教 师

2011 年 1 月 5 日

邵阳学院课程设计(论文)任务书
年级专业 题目名称

08 电气工程及其自动化 学生姓名 徐玛丽 学 号 设 计 时 间 设 计 121202202 地 点 0841229186 2010.12.20 -2011.1.6 综合仿真 实验室

潮流计算课程设计

课程名称

电力系统稳态分析

课程编号

一、课程设计(论文)目的 1.掌握电力系统潮流计算的基本原理; 2.掌握并能熟练运用一门计算机语言(MATLAB 语言或 FORTRAN 或 C 语言或 C++语言) ; 3.采用计算机语言对潮流计算进行计算机编程计算。 二、已知技术参数和条件 题目一:在图 1 所示的简单电力系统中,系统中节点 1、2 为 PQ 节点,节点 3 为 PV 节
V 点, 节点 4 为平衡节点, 已给定 s 1 ? ? 0 . 4 ? j 0 . 3 ,s 2 ? ? 0 . 3 ? j 0 . 2 ,P3 ? 0 . 4 , 3 ? 1 . 02 ,

V 4 ? 1 . 05 ,? 4 ? 0 , 网络各元件参数的标幺值如表 2 所示, 给定电压的初始值如表 2 所示,
?

收敛系数 ? ? 0 . 00001 。试求:采用极坐标下的 P-Q 分解法计算图 1 网络的潮流分布。

4
V4 ?? 4

k :1

2

P2 ? jQ2

~ 3
P3 V3

1
P1 ? jQ1

图 1 简单电力系统 三、任务和要求 1.掌握电力系统潮流计算的基本原理; 2.掌握并能熟练运用一门计算机语言(MATLAB 语言或 FORTRAN 或 C 语言或 C++语言) ; 3.采用计算机语言对潮流计算进行计算机编程计算。 要求:1.手工计算,手写,采用 A4 纸,进行 2 次迭代计算,得出计算结果。2.编写程序: 它包括程序源代码;程序说明;部分程序的流程图;程序运行结果,电子版。
注:1.此表由指导教师填写,经系、教研室审批,指导教师、学生签字后生效; 2.此表 1 式 3 份,学生、指导教师、教研室各 1 份

四、参考资料和现有基础条件(包括实验室、主要仪器设备等) 何仰赞 温增银.《电力系统分析(上册) 》.华中科技大学出版社.第三版.2002 年 何仰赞 温增银.《电力系统分析(下册) 》.华中科技大学出版社.第三版.2002 年 陈衍.《电力系统稳态分析》.北京水利电力出版社.2004 年 1 月 李光琦.《电力系统暂态分析》.北京水利电力出版社.2005 年 2 月 WDT—Ⅲ电力系统综合自动化试验台 综合仿真实验室

五、进度安排 2010 年 12 月 20 日:下达课程设计的计划书,任务书,设计题目及分组情况。 2010 年 12 月 21 日-23 日:学生完成潮流计算的手工计算。 2010 年 12 月 24 日:讲述课程设计编程的思路、要求;举例:用 MATLAB 软件编写的部分程序。 2010 年 12 月 25 日-30 日:学生编写程序。 2011 年 1 月 1 日-3 日:上机调试程序,得出正确结果。 2011 年 1 月 4 日-15 日:整理课程设计报告。 2011 年 1 月 6 日:学生答辩 六、教研室审批意见

教研室主任(签字) : 七|、主管教学主任意见







主管主任(签字) : 八、备注







指导教师(签字) :

学生(签字) :

邵阳学院课程设计(论文)评阅表
学生姓名 系 题目名称 徐 玛 丽 电气工程及其自动化 潮流计算课程设计 学 号 0841229186 08 电力二班 电力系统分析

专业班级 课程名称

一、学生自我总结 通过本次潮流计算课程设计,我对潮流计算的过程有了深刻的理解。潮流计算的每个过程,包 括首先的求取导纳矩阵,到求解因子表,然后赋初值进行第一次有功迭代,然后用的得到的修正量 进行第二次迭代,依次按这些步骤循环知道达到迭代要求。说着过程只有几句话,可这个过程,我 们整个组付出的努力和时间是相当巨大的, 没日没夜的进行手工计算后就是学习 MATLAB 的使用, 进行编程。总而言之,这个课程设计,让我收获巨大。

学生签名:







二、指导教师评定 评分项目 权 重

平时成绩 30%

答辩 30%

课程设计内容 40%

综合成绩

单项成绩 指导教师评语:

指导教师(签名) :







注:1、本表是学生课程设计(论文)成绩评定的依据,装订在设计说明书(或论文)的“任务书”页后面; 2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。

目 录
第 1 章 潮流计算课题及算法 ..................................................................1 1.1 潮流计算课题 ..............................................................................1 1.2 极坐标下 P-Q 法的算法 ..............................................................2 1.2.1 节点导纳矩阵 Y .................................................................2 1.2.2 简化雅可比矩阵 B/和 B// ...................................................2 1.2.3 修正和迭代 ........................................................................2 第 2 章 手工计算 ......................................................................................3 第 3 章 程序设计 ......................................................................................9 3.1 流程图...........................................................................................9 3.2 潮流计算程序 ............................................................................10 3.3 潮流计算程序运行结果 ............................................................16 结束语.......................................................................................................22

第 1 章 潮流计算课题及算法
1.1 潮流计算课题
题目一:在图 1 所示的简单电力系统中,系统中节点 1、2 为 PQ 节点,节点 3 为 PV 节点,节点 4 为平衡节点,已给定 s 1 ? ? 0 . 4 ? j 0 . 3 , s 2 ? ? 0 . 3 ? j 0 . 2 ,
P3 ? 0 . 4 ,V 3 ? 1 . 02

,V 4 ? 1 . 05 ,? 4 ? 0 ? ,网络各元件参数的标幺值如表 2 所示,

给定电压的初始值如表 2 所示,收敛系数 ? ? 0 . 00001 。试求:

4
V4 ?? 4

k :1

2

P2 ? jQ2

~ 3
P3 V3

1
P1 ? jQ1

图 1 简单电力系统 表1 支路 1—2 1—3 2—3 2—4 3—4 表2 电阻 0.02 0.01 0.03 0.0 0.02 网络各元件参数的标幺值 电抗 0.06 0.03 0.07 0.05 0.05 输电线路
1 2 yc

变压器变比 k — — — 0.9625 —

0.01 0.01 — — —

各节点电压(初值)标幺值参数

节点 i
(0) (0) ? (0) U i ? e i ? jf i

1 1.00+j0.0

2 1.0+j0.0

3 1.0+j0.0

4 1.05+j0.0

(3)采用极坐标下的 P ? Q 分解法计算图 1 网络的潮流分布。

1

1.2 极坐标下 P-Q 法的算法
1.2.1 节点导纳矩阵 Y 根据题目提供的各节点的参数,求得节点导纳矩阵

Y =y
ii

?
i0

?
j

y ij

Y

ik

? ?

y

ik

1.2.2 简化雅可比矩阵 B/和 B// 通过上一步的导纳矩阵,形成有功迭代和无功迭代的简化雅可比矩阵 B/和 B// 对雅可比矩阵进行三角分解,形成因子表,为后面进行修正方程计算作好准备。 1.2.3 修正和迭代 第一步,给定 PQ 节点初值和各节点电压相角初值。 第二步,作第一次有功迭代,按公式计算节点有功功率不平衡量。 第三步,做第一次无功迭代,按公式计算无功功率不平衡量,计算时电压相 角最新的修正值。解修正方程式,可得各节点电压幅值的修正量。 第四步,第一轮有功迭代和无功迭代便做完了。 第五步,按公式计算平衡节点功率。直到节点不平衡功率下降到 10 以下, 迭代便可以结束。
-5

2

第 2 章 手工计算

3

第 3 章 程序设计
3.1 流程图

9

3.2 潮流计算程序
电力系统极坐标下的 PQ 分解法潮流计算 disp('电力系统极坐标下的 PQ 分解法潮流计算':); clear n=input('请输入结点数:n='); n1=input('请输入 PV 结点数:n1='); n2=input('请输入 PQ 结点数:n2='); isb=input('请输入平衡结点:isb='); pr=input('请输入精确度:pr='); K=input('请输入变比矩阵看:K=');

C=input('请输入支路阻抗矩阵:C='); y=input('请输入支路导纳矩阵:y='); U=input('请输入结点电压矩阵:U='); S=input('请输入各结点的功率:S='); Z=zeros(1,n);N=zeros(n2,n2+n1);L=zeros(n1+n2,n2);QT1=zeros(1,n1+n2); for m=1:n for R=1:n C(m,m)=C(m,m)+y(m,R); if K(m,R)~=0 C(m,m)=C(m,m)+1/((K(m,R)*C(m,R))/(K(m,R)-1)); C(R,R)=C(R,R)+1/((K(m,R)^2*C(m,R))/(1-K(m,R))); C(m,R)=C(m,R)*K(m,R); C(R,m)=C(m,R); end end end for m=1:n

10

for R=1:n if m~=R Z(m)=Z(m)+1/C(m,R); end end end for m=1:n for R=1:n if m==R Y(m,m)=C(m,m)+Z(m); else Y(m,R)=-1/C(m,R); end end end disp('结点导纳矩阵:'); disp(Y); disp('迭代中关于 B 的矩阵:'); G=real(Y); B=imag(Y); O=angle(U); U1=abs(U); k=0; PR=1; P=real(S); Q=imag(S); while PR>pr for m=1:n2 UD(m)=U1(m);
11

end for m=1:n1+n2 for R=1:n

PT(R)=U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*cos(O(m)-O(R))+B(m,R)*sin(O(m)-O(R))); end PT1(m)=sum(PT); PP(m)=P(m)-PT1(m); PP1(k+1,m)=PP(m); end for m=1:n2 for R=1:n

QT(R)=U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*sin(O(m)-O(R))-B(m,R)*cos(O(m)-O(R))); end QT1(m)=sum(QT); QQ(m)=Q(m)-QT1(m); QQ1(k+1,m)=QQ(m); end PR1=max(abs(PP)); PR2=max(abs(QQ)); PR=max(PR1,PR2); for m=1:n1+n2 for R=1:n1+n2 B1(m,R)=B(m,R); end end for m=1:n2 for R=1:n2
12

B2(m,R)=B(m,R); end end JJ=[B1 L;N B2]; disp(JJ); for m=1:n1+n2 PP2(m)=PP(m)/U(m); end for m=1:n2 QQ2(m)=QQ(m)/U(m); end PQ=[PP2';QQ2']; DA=-inv(JJ)*PQ; DA1=DA'; for m=1:n1+n2 OO(m)=DA1(m)/U(m); end for m=n:n1+n2+n2 UU(m-n1-n2)=DA1(m); end for m=1:n1+n2 O(m)=O(m)+OO(m); end for m=1:n2 U1(m)=U1(m)+UU(m); end for m=1:n1+n2 o(k+1,m)=180/pi*O(m); end
13

for m=1:n2 u(k+1,m)=U1(m); end k=k+1; end for m=1:n b(m)=U1(m)*cos(O(m)); c(m)=U1(m)*sin(O(m)); end U=b+i*c; for R=1:n PH1(R)=U(isb)*conj(Y(isb,R))*conj(U(R)); end PH=sum(PH1); for m=1:n for R=1:n if m~=R C1(m,R)=1/C(m,R); else C1(m,m)=C(m,m); end end end for m=1:n for R=1:n if (C(m,R)~=inf)&(m~=R)

SS(m,R)=U1(m)^2*conj(C1(m,m))+U(m)*(conj(U(m))-conj(U(R)))*conj(C1(m,R)); end
14

end end disp('迭代中的△ P:');disp(PP1); disp('迭代中的△ Q:');disp(QQ1); disp('迭代中相角:');disp(o); disp('迭代中电压的模:');disp(u); disp('平衡结点的功率:');disp(PH); disp('全部线路功率分布:');disp(SS);

15

3.3 潮流计算程序运行结果
电力系统极坐标下的 PQ 分解法潮流计算: 请输入结点数:n=4 请输入 PV 结点数:n1=1 请输入 PQ 结点数:n2=2 请输入平衡结点:isb=4 请输入精确度:pr=10^(-6) 请输入变比矩阵看:K=[0 0 0 0 ;0 0 0 0.9625 ;0 0 0 0 ;0 0 0 0 ] 请输入支路阻抗矩阵:C=[0 0.02+0.06i 0.01+0.03i inf; 0.02+0.06i 0 0.03+0.07i 0.0+0.05i; 0.01+0.03i 0.03+0.07i 0 0.02+0.05i; inf 0.0+0.05i 0.02+0.05i 0] 请输入支路导纳矩阵:y=[0 0.01i 0.01i 0; 0.01i 0 0 0; 0.01i 0 0 0; 0000] 请输入结点电压矩阵:U=[1 1 1.02 1.05] 请输入各结点的功率:S=[-0.3-0.3i -0.3-0.2i -0.4] 结点导纳矩阵: 15.0000 -44.9800i -5.0000 +15.0000i -10.0000 +30.0000i 0 迭代中关于 B 的矩阵: -44.9800 15.0000 30.0000 0 15.0000 -47.0590 12.0690 0 30.0000 12.0690 -59.3003 0 0 0 0 -44.9800 0 0 0 15.0000 -5.0000 +15.0000i -10.0000 +30.0000i 10.1724 -47.0590i -5.1724 +12.0690i 0 +20.7792i -5.1724 +12.0690i 22.0690 -59.3003i -6.8966 +17.2414i 0 0 +20.7792i -6.8966 +17.2414i 6.8966 -38.8302i

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-47.0590

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0 0 0 -44.9800 15.0000

0 0 0 15.0000 -47.0590

-44.9800 15.0000 30.0000 0 0

15.0000 -47.0590 12.0690 0 0

30.0000 12.0690 -59.3003 0 0

0 0 0 -44.9800 15.0000

0 0 0 15.0000 -47.0590

-44.9800 15.0000 30.0000 0 0

15.0000 -47.0590 12.0690 0 0

30.0000 12.0690 -59.3003 0 0

0 0 0 -44.9800 15.0000

0 0 0 15.0000 -47.0590

-44.9800 15.0000 30.0000 0 0

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0 0 0 15.0000 -47.0590

-44.9800 15.0000 30.0000

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0 0 0

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-44.9800 15.0000

15.0000 -47.0590

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0 0 0 15.0000 -47.0590

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30.0000 12.0690 -59.3003 0 0

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0 0 0 15.0000 -47.0590

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0 -44.9800 15.0000

0 15.0000 -47.0590

-44.9800 15.0000 30.0000 0 0

15.0000 -47.0590 12.0690 0 0

30.0000 12.0690 -59.3003 0 0

0 0 0 -44.9800 15.0000

0 0 0 15.0000 -47.0590

-44.9800 15.0000 30.0000 0 0

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30.0000 12.0690 -59.3003 0 0

0 0 0 -44.9800 15.0000

0 0 0 15.0000 -47.0590

迭代中的△P: -0.1000 -0.0824 0.0075 0.0078 -0.0009 -0.0009 0.0001 0.0001 -0.0000 -0.0000 0.0000 0.0000 -0.0000 -0.1966 -0.3300 0.0112 0.0189 -0.0026 -0.0007 0.0002 0.0000 -0.0000 0.0000 -0.0000 -0.0000 0.0000 -0.4985 0.4732 -0.0033 -0.0286 0.0025 0.0018 -0.0003 -0.0001 0.0000 0.0000 -0.0000 -0.0000 0.0000
19

迭代中的△Q: 0.3200 -0.0343 -0.0257 0.0029 0.0026 -0.0003 -0.0003 0.0000 0.0000 -0.0000 -0.0000 0.0000 0.0000 迭代中相角: -1.4090 -1.2909 -1.2596 -1.2600 -1.2618 -1.2622 -1.2620 -1.2619 -1.2619 -1.2620 -1.2620 -1.2620 -1.2620 -1.0470 -1.2937 -1.2654 -1.2486 -1.2521 -1.2528 -1.2525 -1.2525 -1.2525 -1.2525 -1.2525 -1.2525 -1.2525 -1.3707 -0.9218 -0.9038 -0.9272 -0.9264 -0.9251 -0.9252 -0.9253 -0.9253 -0.9253 -0.9253 -0.9253 -0.9253 1.8696 0.0701 -0.1061 0.0056 0.0054 -0.0008 -0.0002 0.0001 -0.0000 -0.0000 0.0000 -0.0000 -0.0000

迭代中电压的模:
20

1.0228 1.0225 1.0210 1.0211 1.0212 1.0212 1.0212 1.0212 1.0212 1.0212 1.0212 1.0212 1.0212

1.0470 1.0484 1.0457 1.0458 1.0460 1.0459 1.0459 1.0459 1.0459 1.0459 1.0459 1.0459 1.0459

平衡结点的功率: 1.0152 + 1.4129i 全部线路功率分布: 0 0.1320 - 0.4763i 0.1715 - 0.1081i 0 -0.1289 - 0.3988i 0 -0.0632 - 0.3610i 0.4988 + 0.9867i -0.1711 + 0.0779i 0.0669 - 0.5043i 0 0.5164 + 1.3188i 0 -0.4988 - 0.9462i -0.5083 - 0.4163i 0

21

结束语
本次潮流计算课程设计, 我们组进行的是极坐标下 P-Q 分解的计算,经过商 讨我们小组又分为了程序组和手工组,接下来我将总结我的收获。 通过本次潮流计算课程设计,我对潮流计算的过程有了深刻的理解。潮流计 算的每个过程,包括首先的求取导纳矩阵,到求解因子表,然后赋初值进行第一 次有功迭代, 然后用的得到的修正量进行第二次迭代,依次按这些步骤循环知道 达到迭代要求。说着过程只有几句话,可这个过程,我们整个组付出的努力和时 间是相当巨大的,没日没夜的进行手工计算后就是学习 MATLAB 的使用,进行编 程。总而言之,这个课程设计,让我收获巨大。 最后, 我想衷心的感谢我们的指导老师黄肇老师和王晓芳老师。对于手工计 算的每个问题,老师都为我们进行最详细的指导,对于程序的设计,老师也全力 帮助我们进行程序语言的学习,谢谢老师!

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