南昌大学实验报告
电力系统潮流计算实验 学生姓名: 学 号: 专业班级: 实验类型:□ 验证 □ 综合 ■ 设计 □ 创新 实验日期: 实验成绩:
一、实验目的:
本实验通过对电力系统潮流计算的计算机程序的编制与调试,获得对复杂电力系统进行潮流计算的计算机程序,使系统潮流计算能够由计算机自行完成,即根据已知的电力网的数学模型(节点导纳矩阵)及各节点参数,由计算程序运行完成该电力系统的潮流计算。通过实验教学加深学生对复杂电力系统潮流计算计算方法的理解,学会运用电力系统的数学模型,掌握潮流计算的过程及其特点,熟悉各种常用应用软件,熟悉硬件设备的使用方法,加强编制调试计算机程序的能力,提高工程计算的能力,学习如何将理论知识和实际工程问题结合起来。
二、实验内容:
编制调试电力系统潮流计算的计算机程序。程序要求根据已知的电力网的数学模型(节点导纳矩阵)及各节点参数,完成该电力系统的潮流计算,要求计算出节点电压、功率等参数。
1、 在各种潮流计算的算法中选择一种,按照计算方法编制程序。
2、 将事先编制好的电力系统潮流计算的计算程序原代码由自备移动存储设备导入计算机。
3、 在相应的编程环境下对程序进行组织调试。
4、 应用计算例题验证程序的计算效果。
三、实验程序:
function [e,f,p,q]=flow_out(g,b,kind,e,f) %计算潮流后efpq的终值 s=flow(g,b,kind,e,f); k=0;
while max(abs(s))>10^-5 J=J_out(g,b,kind,e,f); J_ni=inv(J); dv=J_ni*s; l=length(dv)/2;
for i=1:l
e(i)=e(i)-dv(2*i-1); f(i)=f(i)-dv(2*i);
end
s=flow(g,b,kind,e,f); end
l=length(e); for i=1:l s1=0; s2=0;
for j=1:l
s1=s1+g(i,j)*e(j)-b(i,j)*f(j); s2=s2+g(i,j)*f(j)+b(i,j)*e(j);
end
p(i)=e(i)*s1+f(i)*s2; q(i)=f(i)*s1-e(i)*s2; end
function s=flow(g,b,kind,e,f) %计算当前ef与规定的pqv的差值 l=length(e); s=zeros(2*l-2,1); for i=1:(l-1) s1=0; s2=0;
for j=1:l
s1=s1+g(i,j)*e(j)-b(i,j)*f(j); s2=s2+g(i,j)*f(j)+b(i,j)*e(j);
end
s(2*i-1)=kind(2,i)-e(i)*s1-f(i)*s2;
if kind(1,i)==1
s(2*i)=kind(3,i)-f(i)*s1+e(i)*s2;
else
s(2*i)=kind(3,i)^2-f(i)^2-e(i)^2;
end end
function J=J_out(g,b,kind,e,f) %计算节点的雅克比矩阵 l=length(e);
J=zeros(2*l-2,2*l-2); for i=1:(l-1);
if kind(1,i)==1
s=PQ_out(g,b,e,f,i);
for j=1:(2*l-2) J(2*i-1,j)=s(1,j); J(2*i,j)=s(2,j);
end
else
s=PV_out(g,b,e,f,i); for j=1:(2*l-2) J(2*i-1,j)=s(1,j); J(2*i,j)=s(2,j);
end
end end
function pq=PQ_out(g,b,e,f,i) %计算pq节点的雅克比矩阵 l=length(e); pq=zeros(2,2*l-2); for j=1:(l-1)
if j==i s=0;
for k=1:l
s=s-(g(i,k)*e(k)-b(i,k)*f(k));
end
pq(1,2*i-1)=s-g(i,i)*e(i)-b(i,i)*f(i); s=0;
for k=1:l
s=s-(g(i,k)*f(k)+b(i,k)*e(k));
end
pq(1,2*i)=s+b(i,i)*e(i)-g(i,i)*f(i); s=0;
for k=1:l
s=s+(g(i,k)*f(k)+b(i,k)*e(k));
end
pq(2,2*i-1)=s+b(i,i)*e(i)-g(i,i)*f(i); s=0;
for k=1:l
s=s-(g(i,k)*e(k)-b(i,k)*f(k));
end
pq(2,2*i)=s+g(i,i)*e(i)+b(i,i)*f(i);
else
pq(1,2*j-1)=-(g(i,j)*e(i)+b(i,j)*f(i)); pq(1,2*j)=b(i,j)*e(i)-g(i,j)*f(i); pq(2,2*j)=-pq(1,2*j-1); pq(2,2*j-1)=pq(1,2*j);
end end
function pv=PV_out(g,b,e,f,i) %计算pv节点的雅克比矩阵 l=length(e); pv=zeros(2,2*l-2); for j=1:(l-1)
if j==i s=0;
for k=1:l
s=s-(g(i,k)*e(k)-b(i,k)*f(k));
end
pv(1,2*i-1)=s-g(i,i)*e(i)-b(i,i)*f(i); s=0; for k=1:l
s=s-(g(i,k)*f(k)+b(i,k)*e(k));
end
pv(1,2*i)=s+b(i,i)*e(i)-g(i,i)*f(i); pv(2,2*i-1)=-2*e(i); pv(2,2*i)=-2*f(i);
else
pv(1,2*j-1)=-(g(i,j)*e(i)+b(i,j)*f(i)); pv(1,2*j)=b(i,j)*e(i)-g(i,j)*f(i);
end end
%数据输入
g=[1.042093 -0.588235 0 -0.453858 -0.588235 1.069005 0 -0.480769 0 0 0 0
-0.453858 -0.480769 0 0.9344627];
b=[-8.242876 2.352941 3.666667 1.891074 2.352941 -4.727377 0 2.403846 3.666667 0 -3.333333 0 1.891074 2.40385 0 4.26159]; e=[1 1 1.1 1.05]; f=[0 0 0 0]; kind=[1 1 2 0 -0.3 -0.55 0.5 1.05 -0.18 -0.13 1.1 0];
[e,f,p,q]=flow_out(g,b,kind,e,f); e f
四、例题及运行结果
在上图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 P1s+jQ1s=-0.30-j0.18 P2s+jQ2s=-0.55-j0.13 P3s=0.5 V3s=1.10 V4s=1.05∠0° 容许误差ε=10-5
节点导纳矩阵:
各节点电压:
节点
e
f
v
ζ
1. 0.984637 -0.008596 0.984675 -0.500172 2. 0.958690 -0.108387 0.964798 -6.450306 3. 1.092415
0.128955 1.100000
6.732347 4. 1.050000
0.000000 1.050000
0.000000
各节点功率:
节点
P
Q 1 -0.300000 -0.180000 2 –0.550000 -0.130000
30.500000 -0.551305
40.367883
0.264698 结果:
五、思考讨论题
1.潮流计算有几种方法?简述各种算法的优缺点。
答:高斯迭代法(高斯塞德尔法),牛顿拉夫逊法以及P-Q分解法。高斯迭代法是直接迭代,对初值要求比较低,程序简单,内存小,但收敛性差,速度慢,多用于配电网或辐射式网络中;牛顿拉夫逊法是将非线性方程线性化之后再迭代的,对初值要求比较高,收敛性好,速度快,迭代次数少,运行时间短,被广泛使用;P-Q分解法是在极坐标牛顿法的基础上进行三个简化所得,有功、无功分开迭代,迭代次数比牛顿多一倍但运算量小,整体速度更快,运行时间更短,多用于110KV以上的高压电网中
2.在潮流计算中,电力网络的节点分几类?各类节点的已知量和待求量是什么?
答: PQ节点:P、Q为已知量,V、为待求量;PV节点:给定P、V,求Q、;平衡节点:给定V、,求P、Q。
3.潮流计算中的雅可比矩阵在每次迭代时是一样的吗?为什么?
答:不一样,因为每次迭代的电压、有功、无功都是与前一次不同的新值,所以每次迭代过程中,雅可比矩阵都是变化的。
六、实验心得
这次实验是通过matlab编写出一个潮流计算的程序。我这用了牛顿法直角坐标系来编写程序的。通过编写这次程序可以更深一步的理解潮流计算的步骤,也明白了在潮流计算中要注意的一些细节。
前 言
电力系统的潮流分布是描述电力系统运行状态的技术术语,它表明电力系统在某一确定的运行方式和接线方式下,系统中从电源经网络到负荷各处的电压、电流、功率的大小和方向的分布情况。电力系统的潮流分布,主要取决于负荷的分布、电力网络参数以及和供电电源间的关系。对电力系统在各种运行方式下进行潮流分布计算,以便确定合理的供电方案,合理地调整负荷。
迄今,电子计算机的运用已经十分普遍,而运用电子计算机计算、分析、研究电力系统时,往往离不开计算其中的潮流分布。本文将以一两机五节点模型(如图1-1,参数给定)为基础,结合MATLAB软件,通过牛顿拉夫逊算法和PQ分解法分析潮流分布情况。
关键词:潮流计算、MATLAB、牛顿拉夫逊法、PQ分解法
I
目录
前 言......................... I
第一章 电力系统潮流计算 .........................
1第一节 电力系统潮流计算简介 ....................... 1
第二节 电力网络方程 ......................... 1
第二章 复杂系统的计算机算法 ........................ 1
第一节 牛顿拉夫逊算法 ..................... 1
第二节 牛顿拉夫逊法潮流计算的基本步骤 .................
3第三节 计算机算法程序(见附件) ............... 3
第三章PQ分解法 ......................... 3
第一节 PQ分解法潮流计算时的修正方程式 ............... 3
第二节 PQ分解法潮流计算基本步骤 ....................
4第三节 PQ分解法的MATLAB实现(见附件) ............... 4
第四章 两种算法的比较 ...................... 4
第一章 电力系统潮流计算