两机五节点网络潮流计算方法牛拉法和pq法电力系统稳态分析课程设计Word文件下载.docx
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另外,MATLAB提供了一种特殊的工具:
工具箱(TOOLBOXES).这些工具箱主要包括:
信号处理(SIGNALPROCESSING)、控制系统(CONTROLSYSTEMS)、神经网络(NEURALNETWORKS)、模糊逻辑FUZZYLOGIC、小波WAVELETS和模拟(SIMULATION)等等。
不同领域、不同层次的用户通过相应工具的学习和应用,可以方便地进行计算、分析及设计工作。
MATLAB设计中,原始数据的填写格式是很关键的一个环节,它与程序使用的方便性和灵活性有着直接的关系。
原始数据输入格式的设计,主要应从使用的角度出发,原则是简单明了,便于修改。
常数与矩阵的运算即是同该矩阵的每一元素进行运算。
但需注意进行数除时,常数通常只能做除数。
基本函数运算中,矩阵的函数运算是矩阵运算中最实用的部分,常用的主要有以下几个:
deta求矩阵a的行列式
eiga求矩阵a的特征值
inva或a^-1求矩阵a的逆矩阵
ranka求矩阵a的秩
tracea求矩阵a的迹(对角线元素之和)
我们在进行工程计算时常常遇到矩阵对应元素之间的运算。
这种运算不同于前面讲的数学运算,为有所区别,我们称之为数组运算。
数组的加、减与矩阵的加、减运算完全相同。
而乘除法运算有相当大的区别,数组的乘除法是指两同维数组对应元素之间的乘除法,它们的运算符为“.*”和“./”或“.\”。
前面讲过常数与矩阵的除法运算中常数只能做除数。
在数组运算中有了“对应关系”的规定,数组与常数之间的除法运算没有任何限制。
另外,矩阵的数组运算中还有幂运算(运算符为.^)、指数运算(exp)、对数运算(log)、和开方运算(sqrt)等。
有了“对应元素”的规定,数组的运算实质上就是针对数组内部的每个元素进行的。
矩阵的幂运算与数组的幂运算有很大的区别。
1.3牛顿拉夫逊法计算潮流分布
一、牛顿拉夫逊法求解过程大致可以分为以下步骤:
(1)形成节点导纳矩阵
(2)将各节点电压设初值U
(3)将节点初值代入相关求式,求出修正方程式的常数项向量
(4)将节点电压初值代入求式,求出雅可比矩阵元素
(5)求解修正方程,求修正向量
(6)求取节点电压的新值
(7)检查是否收敛,如不收敛,则以各节点电压的新值作为初值自第3步
重新开始进行狭义次迭代,否则转入下一步
(8)计算支路功率分布,PV节点无功功率和平衡节点柱入功率。
二、直角坐标系计算
1牛顿-拉夫逊法潮流计算的公式。
把牛顿法用于潮流计算,采用直角坐标形式。
其中电压和支路导纳可表示为:
(1-1)
2PQ节点的输出有功功率和无功功率是给定的,则第i节点的给定功率设为和(称为注入功率)。
假定系统中的第1、2、…、m节点为PQ节点,对其中每一个节点的N-R法表达式:
(1、2、…、m)(1-2)
3PV节点的有功功率和节点电压幅值是给定的。
假定系统中的第m+1、m+2、…、n-1节点为PV节点,则对其中每一PV节点可以列写方程:
(1-3)
(m+1、m+2、…、n-1)
4形成雅可比矩阵。
当ji时,对角元素为
(1-4)
当时,矩阵非对角元素为:
(1-5)
三、极坐标计算
对于潮流计算中待于求出功率的节点功率方程组,在某个近似解附近用泰勒级数展开略去二阶及以上的高阶得到已矩阵表示的修正方程:
式中节点n为节点数,m为PV节点,雅阁比矩阵是(2n-2m-2)阶非奇异矩阵,雅可比矩阵各元素表示如下:
牛顿拉夫逊极坐标潮流计算的修正方程的迭代方程为:
2.1设计资料及参数:
课程名称电力系统稳态分析课程设计
设计题目两机五节点网络潮流计算?
牛拉法
指导教师刘景霞时间1周
一、教学要求
电力系统稳态分析课程设计以设计和优化电力系统的潮流分析为重点,提高学生综合能力为目标,尽可能结合实际工程进行。
设计内容的安排要充分考虑学校现有的设备,设计时间及工程实际需要,并使学生初步学会运用所学知识解决工程中的实际问题。
二、设计资料及参数
(一)设计原始资料
1、待设计电气设备系统图
2、电力系统网络各元件参数
3、电力系统电气元件的使用规范
4、电力工程电气设计手册
(二)设计参考资料
1、《电力系统稳态分析》,陈珩,中国电力出版社,2007,第三版
2、《电力系统分析》,韩祯祥,浙江大学出版社,2005,第三版
3、《电力系统分析课程实际设计与综合实验》,祝书萍,中国电力出版社,2007,第一版
三、设计要求及成果
1.根据给定的参数或工程具体要求,收集和查阅资料;
学习相关软件(软件自选)。
2.在给定的电力网络上画出等值电路图。
3.运用计算机进行潮流计算。
4.编写设计说明书。
基本要求:
1.编写潮流计算程序;
2.在计算机上调试通过(?
);
3.运行程序并计算出正确结果(?
4.写出课程设计报告(包括以下内容)(1份)
(1)程序框图;
(2)源程序;
(3)符号说明表;
(4)算例及计算结果
5.编写计算说明书(1份)。
四、进度安排
根据给定的参数或工程具体要求,收集和查阅资料(半天)
学习软件(MATLAB或C语言等)(一天半)
编程计算复杂系统潮流计算(三天)
编写计算设计书(一天)
五、评分标准
课程设计成绩评定依据包括以下几点:
工作态度(占10%);
基本技能的掌握程度(占20%);
程序编写是否合理是否有运行结果40%;
课程设计说明书编写水平占30%。
分为优、良、中、合格、不合格五个等级。
系统接线图
其中节点1为平衡节点,节点2、3、4、5为PQ节点。
%说明:
为了使节点按照先PQ,再PV节点,最后平衡节点的次序编号,以便与公式对照,节点1与节点5对调。
%节点阻抗矩阵
Z[0,0.04+0.12i,0,0.08+0.24i,0;
0.04+0.12i,0,0.06+0.18i,0.06+0.18i,0.02+0.06i;
0,0.06+0.18i,0,0.01+0.03i,0.08+0.24i;
0.08+0.24i,0.06+0.18i,0.01+0.03i,0,0;
0,0.02+0.06i,0.08+0.24i,0,0];
%求互导纳
form1:
5forn1:
5ifZm,n0ym,n0;
elseym,n1/Zm,n;
endend
end
%求导纳
5ifm~nYm,n-ym,n;
elseYm,nsumym,:
;
endendend
%导纳矩阵
GrealY;
BimagY;
%计算各节点功率的不平衡量设UE+jF;
YG+Bj;
YU[1,1,1,1,1.06];
ErealU;
FimagU;
%设SP+Qj;
S[-0.60-0.10i;
0.20+0.20i;
-0.45-0.15i;
-0.40-0.05i;
0]PrealS;
QimagS;
k0;
C1;
whileC0.00001
E51.06;
F50;
4forn1:
5
%计算Pi,Qi,设PiPt;
QiQt,按照书上的公式:
PtnEm*Gm,n*En-Bm,n*Fn+Fm*Gm,n*Fn+Bm,n*En;
QtnFm*Gm,n*En-Bm,n*Fn-Em*Gm,n*Fn+Bm,n*En;
%设P,Q的改变量为dP,dQ
dPmPm-sumPt;
dQmQm-sumQt;
%计算Hii,Nii,Jii,Lii,由公式4-41b左侧公式实现,sumAi,sumBi用于实现公式中的sigerma从j到n的求和;
5BinGm,n*Fn+Bm,n*En;
AinGm,n*En-Bm,n*Fn;
endHm,msumBi-Bm,m*Em+Gm,m*Fm+2*Gm,m*Fm;
Nm,msumAi-Gm,m*Em-Bm,m*Fm+2*Gm,m*Em;
Jm,m-2*Bm,m*Fm+sumAi-Gm,m*Em-Bm,m*Fm;
Lm,m-2*Bm,m*Em-sumBi-Bm,m*Em+Gm,m*Fm;
end%设雅可比矩阵为JJ,以下语句用来实现雅可比矩阵中对角线上元素HNJL的排列
4
JJ2*m-1,2*m-1Hm,m;
JJ2*m-1,2*mNm,m;
JJ2*m,2*m-1Jm,m;
JJ2*m,2*mLm,m;
%以下语句用于实现雅可比矩阵非对角线上元素的排列
4ifmnelseHm,n-Bm,n*Em+Gm,n*Fm;
Nm,nGm,n*Em+Bm,n*Fm;
Jm,n-Bm,n*Fm-Gm,n*Em;
Lm,nGm,n*Fm-Bm,n*Em;
JJ2*m-1,2*n-1Hm,n;
JJ2*m-1,2*nNm,n;
JJ2*m,2*n-1Jm,n;
JJ2*m,2*nLm,n;
endend
JJ
%设由P,Q的改变量组成的8×
1矩阵为PQ,由E,F的改变量组成的8×
1矩阵为dU
4PQ2*m-1dPm;
PQ2*mdQm;
dUinvJJ*PQ'
%求逆矩阵
CabsdU;
%abs绝对值或复数绝对值
forn1:
4FnFn+dU2*n-1;
EnEn+dU2*n;
end
5UnEn+Fn*i;
endkk+1;
k,dUdU'
PQ,U
%计算S5,也就是题目中的S1,即平衡节点功率
5ImY5,m*Um;
end
S5U5*sumconjI
Y3.7500-11.2500i-2.5000+7.5000i0-1.2500+3.7500i0-2.5000+7.5000i10.8333-32.5000i-1.6667+5.0000i-1.6667+5.0000i-5.0000+15.0000i0-1.6667+5.0000i12.9167-38.7500i-10.0000+30.0000i-1.2500+3.7500i-1.2500+3.7500i-1.6667+5.0000i-10.0000+30.0000i12.9167-38.7500i00-5.0000+15.0000i-1.2500+3.7500i06.2500-18.7500i
S-0.6000-0.1000i0.2000+0.2000i-0.4500-0.1500i-0.4000-0.0500i0
k1
dU-0.10760.0093-0.04730.0430-0.08630.0154-0.09220.0141
PQ-0.6000-0.10000.50001.1000-0.37500.0750-0.4000-0.0500
k2
dU0.0032-0.0131-0.0004-0.00750.0017-0.01010.0021-0.0108
PQ0.0164-0.0636-0.0770-0.0220-0.0008-0.03170.0103-0.0362
k3
dU1.0e-003*0.0241-0.1731-0.0025-0.08920.0098-0.12310.0128-0.1327
PQ1.0e-003*-0.0034-0.8423-0.5236-0.2008-0.0815-0.31980.0241-0.3906
k4
dU1.0e-007*0.0232-0.2889-0.0013-0.13520.0054-0.18760.0087-0.2038
PQ1.0e-006*-0.0240-0.1486-0.0424-0.0189-0.0165-0.0415-0.0042-0.0525
S-0.6000-0.1000i0.2000+0.2000i-0.4500-0.1500i-0.4000-0.0500i1.2982+0.2445i
基于MATLAB的PQ分解法潮流计算程序MATLAB已广泛应用于自动控制、数学运算、信号分析、计算机技术、图像信号处理、财务分析、航天工业和生物医学工程等领域。
由于MATLAB语言功能强大、人际界面友好、编程效率高、强大而智能化的作图功能,且具有编程语句简洁、灵活、表达和运算能力强等显著特点。
程序清单
%本程序的功能是用PQ分解法进行潮流计算
ninput‘请输入节点数:
n’;
nlinput‘请输入支路数:
nl’;
isbinput‘请输入平衡母线节点号:
isb’;
prinput‘请输入误差精度:
pr’;
B1input‘请输入由支路参数形成的矩阵:
B1’;
B2input‘请输入由节点参数形成的矩阵:
B2’;
Xinput‘请输入由节点号及其对地阻抗形成的矩阵:
X’;
nainput‘请输入PQ节点号:
na’;
Yzerosn;
YIzerosn;
ezeros1,n;
fzeros1,n;
Vzeros1,n;
Ozeros1,n;
fori1:
n
ifXi,2~0;
pxi,1;
Yp,p1./Xi,2;
nl
ifB1i,60pB1i,1;
qB1i,2;
elsepB1i,2;
qB1i,1;
Yp,qYp,q-1./B1i,3*B1i,5;
YIp,qYIp,q-1./B1i,3;
Yq,pYp,q;
YIq,pYIp,q;
Yq,qYq,q+1./B1i,3*B1i,5~2+B1i,4./2;
YIq,qYIq,q+1./B1i,3;
Yp,pYp,p+1./B1i,3+B1i,4./2;
YIp,pYIp,p+1./B1i,3;
end%求导纳矩阵
BimagYI;
BIimagY;
nSiB2i,1-B2i,2;
BIi,iBIi,i+B2i,5;
PrealS;
eirealB2i,3;
fiimagB2i,3;
ViB2i,4;
ifB2i,62Visqrtei~2+fi~2;
Oiatanfi./ei;
fori2:
ifin
Bi,i1./Bi,i;
elseIC1i+1;
forj1IC1:
nBi,j1Bi,j1./Bi,i;
endBi,i1./Bi,i;
forki+1:
nforj1i+1:
nBk,j1Bk,j1-Bk,i*Bi,j1;
endend
p0;
q0;
ifB2i,62pp+1;
k0;
forj11:
nifB2i1,62kk+1;
Ap,kBIi,j1;
endend
na
ifinaAi,i1./Ai,i;
elseki+1;
forj1k:
naAi,j1Ai,j1./Ai,i;
endAi,i1./Ai,i;
forki+1:
naforj1i+1:
naAk,j1Ak,j1-Ak,i*Ai,j1;
ICT21;
ICT10;
kp1,kq1;
K1;
DET0;
ICT31;
whileICT2~0|ICT3~0
ICT20;
ICT30;
ifi~isb
Ci0;
fork1:
nCiCi+Vk*Gi,k*cosOi-Ok+BIi,k*sinOi-Ok;
DP1iPi-Vi*Ci;
DPiDP1i./Vi;
DETabsDP1i;
ifDETprICT2ICT2+1;
NpKICT2;
ifICT2~0fori2:
nDPiBi,i*DPi;
ifi~nIC1i+1;
forkic1:
nDPkDPk-Bk,i*DPi;
endelseforLZ3:
iLi+3-LZ;
IC4L-1;
forMZ2:
IC4IIC4+2-MZ;
DPIDPI-BI,L*DPL;
endendend
nOiOi-DPi;
kq1;
L0;
nifB2i,62
LL+1;
nCiCi+Vk*Gi,k*sinOi-Ok+BIi,k*cosOi-Ok;
DQ1iQi-Vi*Ci;
DQLDQ1i./Vi;
DETabsDQ1i;
ifDETprICT3ICT3+1;
elsekp0;
ifkq~0;
nifB2i,62Ci0;
fork1:
nCiCi+Vk*Gi,k*sinOi-Ok-BIi,k*cosOi-Ok;
endDQ1iQi-Vi*Ci;
DQLDQ1i./Vi;
DETabsDQ1i;
NqKICT3;
ifICT3~0L0;
DQiAi,i*DQi;
ifina
forLZ2:
iLi+2-LZ;
forMZ1:
IC4IIC4+1-MZ;
DQIDQI-AI,L*DQL;
elseIC1i+1;
forkIC1:
naDQkDQk-Ak,i*DQi;
ifB2i,62LL+1;
ViVi-DQL;
endkp1;
KK+1;
elsekq0;
ifkp~0
nDyK-1,iVi;
disp‘迭代次数‘;
disp(K);
disp(‘每次没有达到精度要求的有功功率个数为‘);
disp(NP);
disp(‘每次没有达到精度要求的无功功率个数为‘);
disp(Nq);
nEkVk*cosOK+Vk*sinOk*j;
OkOk*180./pi;
disp‘各节点的电压标么值E为(节点号从小到大排):
‘;
dispE;
disp‘各节点的电压U大小(节点号从小到大排):
‘为;
dispU;
disp‘各节点的电压相角O(节点号从小到大排):
dispO;
forp1:
nCp0;
forq1:
CpCp+conjYp,q*conjEq;
endSpEp*Cp;
disp‘各节点的功率S(节点号从小到大排):
disp(S);
disp‘各条支路的首端功率Si为(顺序同您输入B1时的一样):
‘)为;
nlifB1i,60
pB1i,1;
q
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- 五节 网络 潮流 计算方法 牛拉法 pq 电力系统 稳态 分析 课程设计