华北电力大学潮流上机课程设计报告.docx

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华北电力大学潮流上机课程设计报告

课程设计报告

（2014—2015年度第一学期）

名称：

电力系统潮流上机

院系：

电气与电子工程学院

班级：

电气1215

学号：

学生姓名：

指导教师：

王莉丽

设计周数：

两周

成绩：

日期：

2015年1月4日

一、课程设计的目的与要求

培养学生的电力系统潮流计算机编程能力，掌握计算机潮流计算的相关知识

二、设计正文（详细内容见附录）

1．手算

2．计算机计算

3．思考题

三、课程设计总结或结论

四、参考文献

1.《电力系统分析基础》，李庚银，机械工业出版社，2011年，第一版；

2.《电力系统稳态分析》，陈珩，中国电力出版社，2007年，第三版；

附录（包括：

1.手算过程及结果；2.计算机计算流程图、表格、数据；3.思考题答案）

附录

1.手算过程及结果

2.

计算机计算流程图

3.完整的潮流程序

头文件（定义变量）：

#defineBus_Num9

#defineLine_Num9

#definePrecision1e-5

structBus

{

intNo;

floatVoltage,Phase,GenP,GenQ,LoadP,LoadQ;

intType;

}gBus[Bus_Num];

structLine

{

intNo,No_I,No_J;

floatR,X,B,k;

}gLine[Line_Num];

floatgY_G[Bus_Num][Bus_Num],gY_B[Bus_Num][Bus_Num];

floatgDelta_P[Bus_Num-1],gDelta_Q[Bus_Num-1],gDelta_PQ[2*（Bus_Num-1）];

floatgJaccobi[2*（Bus_Num-1）][2*（Bus_Num-1）];

floatgDelta_f[Bus_Num-1],gDelta_e[Bus_Num-1],gDelta_fe[2*（Bus_Num-1）];

floatgf[Bus_Num],ge[Bus_Num];

主程序：

//flow.cpp:

主项目文件

#include"stdafx.h"

#include"NEquation.h"

#include"math.h"

#include"stdio.h"

#include"config.h"

usingnamespaceSystem;

voidtest（）

{

NEquationob1;

ob1.SetSize

（2）;

ob1.Data（0,0）=1;

ob1.Data（0,1）=2;

ob1.Data（1,0）=2;

ob1.Data（1,1）=1;

ob1.Value（0）=4;

ob1.Value

（1）=6;

ob1.Run（）;

printf（"x1=%f\n",ob1.Value（0））;

printf（"x2=%f\n",ob1.Value

（1））;

}

voidGetData（）//Readthedata

{

FILE*fp;

inti;

fp=fopen（"E:

\\1121960726\\flow\\data\\data.txt","r"）;

if（fp==NULL）

{

printf（"Cannotopenthefilenamed'data.txt'\n"）;

return;

}

for（i=0;i<=Bus_Num-1;i++）

{

fscanf（fp,"%d,%f,%f,%f,%f,%f,%f,%d",&gBus[i].No,&gBus[i].Voltage,&gBus[i].Phase,

&gBus[i].GenP,&gBus[i].GenQ,&gBus[i].LoadP,&gBus[i].LoadQ,&gBus[i].Type）;

}

for（i=0;i<=Line_Num-1;i++）

{

fscanf（fp,"%d,%d,%d,%f,%f,%f,%f",&gLine[i].No,&gLine[i].No_I,&gLine[i].No_J,

&gLine[i].R,&gLine[i].X,&gLine[i].B,&gLine[i].k）;

}

fclose（fp）;

}

voidGetYMatrix（）

{

inti,j,bus1,bus2;

floatr,x,d,g,b,g1,b1,g2,b2,g3,b3;

FILE*fp;

for（i=0;i<=Bus_Num-1;i++）

{

for（j=0;j<=Bus_Num-1;j++）

{

gY_G[i][j]=0;

gY_B[i][j]=0;

}

}

for（i=0;i<=Line_Num-1;i++）

{

if（gLine[i].k==0）

{

bus1=gLine[i].No_I-1;

bus2=gLine[i].No_J-1;

r=gLine[i].R;

x=gLine[i].X;

d=r*r+x*x;

g=r/d;

b=-x/d;

gY_G[bus1][bus1]=gY_G[bus1][bus1]+g;

gY_G[bus2][bus2]=gY_G[bus2][bus2]+g;

gY_G[bus1][bus2]=gY_G[bus1][bus2]-g;

gY_G[bus2][bus1]=gY_G[bus2][bus1]-g;

gY_B[bus1][bus1]=gY_B[bus1][bus1]+b+gLine[i].B;

gY_B[bus2][bus2]=gY_B[bus2][bus2]+b+gLine[i].B;

gY_B[bus1][bus2]=gY_B[bus1][bus2]-b;

gY_B[bus2][bus1]=gY_B[bus2][bus1]-b;}

else

{

bus1=gLine[i].No_I-1;

bus2=gLine[i].No_J-1;

x=gLine[i].X;

d=r*r+x*x;

g=r/d;

b=-x/d;

g1=g/gLine[i].k;

b1=b/gLine[i].k;

g2=g*（1-gLine[i].k）/（gLine[i].k*gLine[i].k）;

b2=b*（1-gLine[i].k）/（gLine[i].k*gLine[i].k）;

g3=g*（gLine[i].k-1）/gLine[i].k;

b3=b*（gLine[i].k-1）/gLine[i].k;

gY_G[bus1][bus1]=gY_G[bus1][bus1]+g1+g2;

gY_G[bus2][bus2]=gY_G[bus2][bus2]+g1+g3;

gY_G[bus1][bus2]=gY_G[bus1][bus2]-g1;

gY_G[bus2][bus1]=gY_G[bus2][bus1]-g1;

gY_B[bus1][bus1]=gY_B[bus1][bus1]+b1+b2;

gY_B[bus2][bus2]=gY_B[bus2][bus2]+b1+b3;

gY_B[bus1][bus2]=gY_B[bus1][bus2]-b1;

gY_B[bus2][bus1]=gY_B[bus2][bus1]-b1;

}

}

//outputtheYmatrix

fp=fopen（"E:

\\1121960726\\flow\\data\\ymatrix.txt","w"）;

if（fp==NULL）

{

printf（"Cannotopenthefilenamed'ymatrix.txt'\n"）;

return;

}

fprintf（fp,"---YMatrix---\n"）;

for（i=0;i<=Bus_Num-1;i++）

{

for（j=0;j<=Bus_Num-1;j++）

{

fprintf（fp,"Y（%d,%d）=（%10.5f,%10.5f）\n",i+1,j+1,gY_G[i][j],gY_B[i][j]）;

}

}

fclose（fp）;

}

voidSetInitial（）

{

inti;

for（i=0;i<=Bus_Num-1;i++）

{

if（gBus[i].Type==3）

{

gf[i]=gBus[i].Voltage*sin（gBus[i].Phase）;

ge[i]=gBus[i].Voltage*cos（gBus[i].Phase）;

}

else

{

gf[i]=0;

ge[i]=1;

}

}

}

voidGetUnbalance（）

{

inti,j;

FILE*fp;

for（i=0;i<=Bus_Num-2;i++）

{

gDelta_P[i]=gBus[i+1].GenP-gBus[i+1].LoadP;

if（gBus[i+1].Type==2）//PV节¨2点ì?

gDelta_Q[i]=gBus[i+1].Voltage*gBus[i+1].Voltage-（ge[i+1]*ge[i+1]+gf[i+1]*gf[i+1]）;

else

gDelta_Q[i]=gBus[i+1].GenQ-gBus[i+1].LoadQ;

for（j=0;j<=Bus_Num-1;j++）

{

gDelta_P[i]=gDelta_P[i]-ge[i+1]*（gY_G[i+1][j]*ge[j]-gY_B[i+1][j]*gf[j]）-gf[i+1]*（gY_G[i+1][j]*gf[j]+gY_B[i+1][j]*ge[j]）;

if（gBus[i+1].Type==1）//PQ节¨2点ì?

gDelta_Q[i]=gDelta_Q[i]-gf[i+1]*（gY_G[i+1][j]*ge[j]-gY_B[i+1][j]*gf[j]）+ge[i+1]*（gY_G[i+1][j]*gf[j]+gY_B[i+1][j]*ge[j]）;

}

}

for（i=0;i<=Bus_Num-2;i++）//合?

并?

é

{

gDelta_PQ[2*i]=gDelta_P[i];

gDelta_PQ[2*i+1]=gDelta_Q[i];

}

fp=fopen（"E:

\\1121960726\\flow\\data\\unbalance.txt","w"）;

if（fp==NULL）

{

printf（"无法打开文件：

”'unbalance.txt'\n"）;

return;

}

fprintf（fp,"---Unbalance---\n"）;

for（i=0;i<=2*Bus_Num-3;i++）

{

fprintf（fp,"Unbalance[%d]=%10.5f\n",i+1,gDelta_PQ[i]）;

}

fclose（fp）;

}

voidGetJaccobi（）

{

inti,j;

floatga[Bus_Num-1],gb[Bus_Num-1];

FILE*fp;

for（i=0;i<=Bus_Num-2;i++）//计算注入电流

{

ga[i]=0;

gb[i]=0;

for（j=0;j<=Bus_Num-1;j++）

{

ga[i]=ga[i]+gY_G[i+1][j]*ge[j]-gY_B[i+1][j]*gf[j];

gb[i]=gb[i]+gY_G[i+1][j]*gf[j]+gY_B[i+1][j]*ge[j];

}

}

for（i=0;i<=Bus_Num-2;i++）

{

for（j=0;j<=Bus_Num-2;j++）

{

if（i!

=j）

{

gJaccobi[2*i][2*j]=-gY_B[i+1][j+1]*ge[i+1]+gY_G[i+1][j+1]*gf[i+1];

gJaccobi[2*i][2*j+1]=gY_G[i+1][j+1]*ge[i+1]+gY_B[i+1][j+1]*gf[i+1];

if（gBus[i+1].Type==2）//PV节¨2点ì?

{

gJaccobi[2*i+1][2*j]=0;

gJaccobi[2*i+1][2*j+1]=0;

}

else//PQ

{

gJaccobi[2*i+1][2*j]=-gJaccobi[2*i][2*j+1];

gJaccobi[2*i+1][2*j+1]=gJaccobi[2*i][2*j];

}

}

else

{

gJaccobi[2*i][2*j]=-gY_B[i+1][j+1]*ge[i+1]+gY_G[i+1][j+1]*gf[i+1]+gb[i];

gJaccobi[2*i][2*j+1]=gY_G[i+1][j+1]*ge[i+1]+gY_B[i+1][j+1]*gf[i+1]+ga[i];

if（gBus[i+1].Type==2）//PV节¨2点ì?

{

gJaccobi[2*i+1][2*j]=2*gf[i+1];

gJaccobi[2*i+1][2*j+1]=2*ge[i+1];

}

else//PQ节点

{

gJaccobi[2*i+1][2*j]=-gY_G[i+1][j+1]*ge[i+1]-gY_B[i+1][j+1]*gf[i+1]+ga[i];

gJaccobi[2*i+1][2*j+1]=-gY_B[i+1][j+1]*ge[i+1]+gY_G[i+1][j+1]*gf[i+1]-gb[i];

}

}

}

}

fp=fopen（,"w"）;

if（fp==NULL）

{

printf（"无法打开文件：

”'jaccobi.txt'\n"）;

return;

}

fprintf（fp,"---JaccobiMatrix---\n"）;

for（i=0;i<=2*Bus_Num-3;i++）

{

for（j=0;j<=2*Bus_Num-3;j++）

{

fprintf（fp,"jaccobi（%d,%d）=%10.5f\n",i+1,j+1,gJaccobi[i][j]）;

}

}

fclose（fp）;

}

voidGetRevised（）

{

inti,j;

FILE*fp;

NEquationob1;//解矩阵方程

ob1.SetSize（2*（Bus_Num-1））;

for（i=0;i<=2*Bus_Num-3;i++）

for（j=0;j<=2*Bus_Num-3;j++）

ob1.Data（i,j）=gJaccobi[i][j];

for（i=0;i<=2*Bus_Num-3;i++）

ob1.Value（i）=gDelta_PQ[i];

ob1.Run（）;

for（i=0;i<=Bus_Num-2;i++）

{

gDelta_f[i]=ob1.Value（2*i）;

gDelta_e[i]=ob1.Value（2*i+1）;

gDelta_fe[2*i]=gDelta_f[i];

gDelta_fe[2*i+1]=gDelta_e[i];

}

fp=fopen（"E:

\\1121960726\\flow\\data\\revised.txt","w"）;

if（fp==NULL）

{

printf（"无法打开文件：

”'revised.txt'\n"）;

return;

}

fprintf（fp,"---Revised---\n"）;

for（i=0;i<=2*Bus_Num-3;i++）

{

fprintf（fp,"revised[%d]=%10.5f\n",i+1,gDelta_fe[i]）;

}

fclose（fp）;

}

voidGetNewValue（）

{

inti;

FILE*fp;

for（i=0;i<=Bus_Num-2;i++）

{

gf[i+1]=gf[i+1]+gDelta_f[i];

ge[i+1]=ge[i+1]+gDelta_e[i];

}

fp=fopen（"E:

\\1121960726\\flow\\data\\newvalue.txt","w"）;

if（fp==NULL）

{

printf（"无法打开文件：

”'newvalue.txt'\n"）;

return;

}

fprintf（fp,"---NewValue---\n"）;

for（i=0;i<=Bus_Num-2;i++）

{

fprintf（fp,"f（%d）=%10.5f,e（%d）=%10.5f\n",i+1,gf[i+1],i+1,ge[i+1]）;}

fclose（fp）;

}

intmain（array

:

String^>^args）

{

inti,Count_Num;

floatmaxValue;

//test（）;

GetData（）;

GetYMatrix（）;

SetInitial（）;

for（Count_Num=0;Count_Num<=100;Count_Num++）

{

GetUnbalance（）;

GetJaccobi（）;

GetRevised（）;

GetNewValue（）;

maxValue=fabs（gDelta_fe[0]）;

for（i=1;i<=2*（Bus_Num-1）-1;i++）

{

if（maxValue

{

maxValue=fabs（gDelta_fe[i]）;

}

}

if（maxValue

{

break;

}

}

printf（"%d\n",Count_Num）;

for（i=0;i<=Bus_Num-1;i++）

{

printf（"%10.5f\n",sqrt（ge[i]*ge[i]+gf[i]*gf[i]））;

}

while（true）

{

}

return0;

}

计算结果：

（1）原始数据：

（2）节点导纳矩阵：

（3）Jacobi矩阵：

（4）NewVoltageValue:

（5）不平衡量：

（6）修正量：

（6）结果：

3.回答思考题

1.潮流计算的方法有哪些？

各有何特点？

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）

3.设计中遇到的问题和解决的办法。