潮流上机.docx

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潮流上机

课程设计报告

（2011--2012年度第1学期）

名称：

电力系统潮流上机

院系：

电气与电子工程学院

班级：

电网1101

学号：

学生姓名：

指导教师：

王莉丽

设计周数：

两周

成绩：

日期：

2014年1月

《电力系统综合仿真》课程设计

一、目的与要求

培养学生编程实现电力系统仿真计算的能力，掌握潮流计算、短路计算、暂态稳定计算的相关知识

二、主要内容

1．编写潮流计算程序，要求如下：

据给定的潮流计算任务书整理潮流计算的基础数据：

节点的分类，线路模型，等值变压器模型，电压等级的归算，标幺值的计算；

基础数据的计算机存储：

节点数据，支路数据（包括变压器）；

用牛顿-拉夫逊法计算；

根据所选潮流计算方法画流程图，划分出功能模块，有数据输入模块，导纳阵形成模块，解线性方程组模块，计算不平衡功率模块，形成雅可比矩阵模块，解修正方程模块，计算线路潮流，网损，PV节点无功功率和平衡节点功率，数据输出模块；

据上述模块编制程序并上机调试程序，得出潮流计算结果；

源程序及其程序中的符号说明集、程序流图

2．利用潮流计算结果编写故障计算程序，要求如下：

发电机参数一律为PN=200MW，cosφ=,

变压器一律为Yd11接线，其中三角形侧接发电机，星形侧都直接接地

线路零序参数一律为

负荷都采用Y/Y型变压器接入，中性点与系统相连侧部接地。

负荷按照对称负荷考虑，纯阻抗形式。

计算5节点发生三相对称短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路时的故障电流，以及各支路电流和节点电压。

3．思考题

潮流计算和短路电流计算的元件模型有哪些不同点？

节点导纳矩阵有哪些不同？

计算过程有哪些不同点？

短路电流计算中进行了哪些假设？

如果交给你一个任务，请你用已有的潮流计算软件计算北京城市电网的潮流，你应该做哪些工作？

（收集哪些数据，如何整理，计算结果如何分析）

比较过去的计算机语言上机学习和本课程上机有哪些不同？

设计中遇到的问题和解决的办法。

三、进度计划

序号

设计内容

完成时间

备注

1

教师讲解本次设计的任务及相关知识

课程设计开始前

2

整理潮流计算的原始数据，完成数据的读入读出模块

一天

3

编写及调试形成导纳矩阵模块

一天

4

计算不平衡功率，形成雅可比矩阵

一天

5

解修正方程

一天

6

计算线路潮流，网损，PV节点无功功率和平衡节点功率

一天

7

读入故障计算需要的数据，计算三相短路

一天

8

计算不对称短路

一天

9

写设计报告

一天

10

验收

一天

四、设计成果要求

1．提交任务书

2．计算机计算潮流程序流程图；

3．计算机计算短路电流程序流程图；

4．完整的仿真程序（包括变量的定义，子程序的调用等，计算结果），并有程序注释。

5．回答思考题

五、考核方式

总成绩=考勤+设计报告+面试成绩

学生姓名：

指导教师：

2014年1月

附录：

1.手算：

2.计算机计算潮流程序流程图

3.程序

#include""

#include"fstream"

#include"iostream"

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usingnamespaceSystem;

usingnamespacestd;

#definePI

voidDataRead（）;

voidFormY（）;

voidVoltageInitial（）;

voidSetUnbalance（）;

voidFormJacobi（）;

voidGetRevised（）;

voidGetNewVoltageValue（）;

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voidBranchPQ（）;

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intmain（array

:

String^>^args）

{

DataRead（）;

FormY（）;

VoltageInitial（）;

for（inti=0;i<50;i++）

{

SetUnbalance（）;

FormJacobi（）;

GetRevised（）;

GetNewVoltageValue（）;

um>>Branch[i].BusFirst>>Branch[i].BusEnd>>Branch[i].R>>Branch[i].X>>Branch[i].B>>Branch[i].K;

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for（inti=0;i

cout<

ifstreaminfile2;

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for（inti=0;i

cout<

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Branch[i].X=Branch[i].K*Branch[i].X;

/（Branch[i].K*Branch[i].K）/（Branch[i].R*Branch[i].R+Branch[i].X*Branch[i].X）*Branch[i].R;

B1=-（1-Branch[i].K）/（Branch[i].K*Branch[i].K）/（Branch[i].R*Branch[i].R+Branch[i].X*Branch[i].X）*Branch[i].X;

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/（Branch[i].R*Branch[i].R+Branch[i].X*Branch[i].X）;

BB=-Branch[i].X/（Branch[i].R*Branch[i].R+Branch[i].X*Branch[i].X）;

B0=Branch[i].B;usType==3）

{Ue[i]=;

Uf[i]=;

}

else

{Ue[i]=;

Uf[i]=;

}

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}

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voidSetUnbalance（）usType==1）g-Bus[i].Pl-P[i];

DeltaQU2[i]=Bus[i].Qg-Bus[i].Ql-Q[i];

}

elseif（Bus[i].BusType==2）g-Bus[i].Pl-P[i];

DeltaQU2[i]=Bus[i].Voltage*Bus[i].Voltage-（Ue[i]*Ue[i]+Uf[i]*Uf[i]）;

}

usType==1）

{J[i][i]=-G[i][i]*Ue[i]-B[i][i]*Uf[i]+a[i];

L[i][i]=-B[i][i]*Ue[i]+G[i][i]*Uf[i]-b[i];

}

elseif（Bus[i].BusType==2）

{J[i][i]=2*Uf[i];

L[i][i]=2*Ue[i];

}

}

elseif（i!

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{H[i][j]=-B[i][j]*Ue[i]+G[i][j]*Uf[i];

N[i][j]=G[i][j]*Ue[i]+B[i][j]*Uf[i];

if（Bus[i].BusType==1）

{J[i][j]=-G[i][j]*Ue[i]-B[i][j]*Uf[i];

L[i][j]=-B[i][j]*Ue[i]+G[i][j]*Uf[i];

}

elseif（Bus[i].BusType==2）

{J[i][j]=0;

L[i][j]=0;

}

}

}

}

for（inti=0;i

{for（intj=0;j

{Jacobi[2*i][2*j]=H[i+1][j+1];

Jacobi[2*i][2*j+1]=N[i+1][j+1];

Jacobi[2*i+1][2*j]=J[i+1][j+1];

Jacobi[2*i+1][2*j+1]=L[i+1][j+1];

}

}

ofstreamoutfile4;

（""）;

for（inti=0;i<2*（BusNum-1）;i++）

{

for（intj=0;j<2*（BusNum-1）;j++）

{

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}

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{Ue[i]+=DeltaU[2*i-1];

Uf[i]+=DeltaU[2*i-2];

}

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for（inti=0;i

{usType==1||Bus[i].BusType==2）

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}

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{

P[i]=;

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for（intj=0;j

{

P[i]+=Ue[i]*（G[i][j]*Ue[j]-B[i][j]*Uf[j]）+Uf[i]*（G[i][j]*Uf[j]+B[i][j]*Ue[j]）;usType==3）

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BranchP[i][j]=Ue[i]*（-Uf[i]*B0+Ue[i]*0+（Ue[i]-Ue[j]）*G[i][j]-（Uf[i]-Uf[j]）*B[i][j]）+Uf[i]*（Ue[i]*B0+Uf[i]*0+（Ue[i]-Ue[j]）*B[i][j]+（Uf[i]-Uf[j]）*G[i][j]）;

BranchQ[i][j]=Uf[i]*（-Uf[i]*B0+Ue[i]*0+（Ue[i]-Ue[j]）*G[i][j]-（Uf[i]-Uf[j]）*B[i][j]）-Ue[i]*（Ue[i]*B0+Uf[i]*0+（Ue[i]-Ue[j]）*B[i][j]+（Uf[i]-Uf[j]）*G[i][j]）;

BranchP[j][i]=Ue[j]*（-Uf[j]*B0+Ue[j]*0+（Ue[j]-Ue[i]）*G[j][i]-（Uf[j]-Uf[i]）*B[j][i]）+Uf[j]*（Ue[j]*B0+Uf[j]*0+（Ue[j]-Ue[i]）*B[j][i]+（Uf[j]-Uf[i]）*G[j][i]）;

BranchQ[j][i]=Uf[j]*（-Uf[j]*B0+Ue[j]*0+（Ue[j]-Ue[i]）*G[j][i]-（Uf[j]-Uf[i]）*B[j][i]）-Ue[j]*（Ue[j]*B0+Uf[j]*0+（Ue[j]-Ue[i]）*B[j][i]+（Uf[j]-Uf[i]）*G[j][i]）;

}

}

}

ofstreamoutfile8（""）;

for（inti=0;i

{for（intj=0;j

考题

1潮流计算的方法有哪些？

各有何特点？

潮流计算目前主要的计算方法有：

高斯-赛德尔迭代法、牛顿拉夫逊法和P-Q分解法。

它们各自的特点如下：

1、高斯-赛德尔法

分为以节点导纳矩阵为基础的迭代法和以节点阻抗矩阵为基础的迭代法。

前者原理较为简单，占用的计算机内存也较少，但收敛性较差，随着计算量的增加，迭代次数不断上升，往往出现迭代不收敛的情况；而节点阻抗矩阵改善了电力系统潮流计算的收敛性问题，在当时得到了广泛的应用，但是它的缺点是占用计算机内存比较大，每次迭代的计算量也很大。

当系统逐渐增大时这个问题会变得更加突出。

2、牛顿拉夫逊法

它是数学上典型的收敛性求法，具有较好的收敛性，只要能保证方程式系数矩阵的稀疏性，就能大大提高这种方法的计算效率，牛顿拉夫逊法在占用内存和计算次数与速度上都优于高斯赛德尔法，现在仍在广泛应用。

3、P-Q分解法

这种方法派生于以极坐标表示的牛顿拉夫逊法。

与牛顿拉夫逊法相比，P-Q分解法的修正方程式的系数矩阵B’和B’’分别以（n-1）和（m-1）的方阵，代替了（n+m-2）阶的系数矩阵；并且B’和B’’在迭代过程中保持不变，并且自身对称，提高了计算速度，降低了对存储容量的要求，在计算速度上得到了显着的提高，得到了广泛的应用。

2如果交给你一个任务，请你用已有的潮流计算软件计算北京城市电网的潮流，你应该做哪些工作？

（收集哪些数据，如何整理，计算结果如何分析）

第一步首先要了解北京城市电网的所有节点类型，统计不同节点类型的数据。

在处理PQ类节点时要得到注入有功功率和注入无功功率的数据；PV类节点要得到节点电压的大小、注入的有功功率以及节点能提供的最大和最小无功功率；对于平衡节点要得到节点电压大小及相位，以及节点所能提供的最大和最小无功、有功功率。

第二步应得到支路的电阻电抗大小、变压器的变比以及线路最大的传输容量。

第三步应考虑分析PQ节点的电压大小是否满足约束条件；分析PV节点的电压大小以及无功功率是否满足约束条件，注意PV节点向PQ节点转化的问题；分析平衡节点所提供的有功无功功率是否满足约束条件，在规定的范围内；分析线路上的传输功率是否符合要求；分析全网的网络损耗是否在标准范围内。

3设计中遇到的问题和解决的办法

潮流上机编程是一次对我们电力系统分析知识掌握程度和C语言编程能力的综合考验。

在这次潮流上机的过程中，我遇到了许多问题。

幸而在老师和学姐的帮助下，许多问题才得以迎刃而解。

潮流设计中遇到的主要问题总结如下：

1、对电力系统分析知识掌握不够熟练，导致许多时候编程出现了许多问题。

对于因对电力系统知识掌握不熟而导致的错误，只有仔细看书，把概念理解熟透，再西斯对照课本，确保编程无误。

通过解决编程中出现的问题，加深我对电力系统知识的理解。

亡羊补牢，为时未晚。

2、C语言编程能力还有待提高。

C语言系大一时所学，时至今日，能记得的知识所剩无几。

许多编程方法只能根据老师提供的模板，依样画瓢，缺乏深刻的理解。

在C语言编程的过程中，最困难的部分不是编程，而是调试。

调试的过程是对我们逻辑思维能力的极大的考验，我们必须详尽的考虑到种种逻辑结构问题，才能确保函数的逻辑意义明确，表达清晰。

通过对程序的调试，提高了我的C语言编程能力，而且让我对C语言的各种调试工具有了更进一步的理解，可谓受益匪浅。