极坐标法潮流计算

课程设计（论文）任务书年级专业学生姓名学号题目名称采用极坐标下的牛顿-拉夫逊计算设计时间课程名称潮流计算课程设计课程编号121202306设计地点综合仿真实验室一、课程设计（论文）目的1.掌握电力系统极坐标下的牛顿-拉夫逊计算的基本原理；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.采用计算机语言对极坐标下的牛顿-拉夫逊计算进行计算机编程计算。通过课程设计,使学生巩固电力系统潮流计算的基本原理与方法，掌握潮流计算的数值求解方法(节点导纳矩阵，修正方程)，开发系统潮流计算的计算程序。让学生掌握用计算机仿真分析电力系统的方法。同时，通过软件开发，也有助于计算机操作能力和软件开发能力的提高。二、已知技术参数和条件在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3.04.01js，2.03.02js，4.03P，02.13V，05.14V，04，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00001.0。试求：采用极坐标下的牛顿-拉夫逊计算图1网络的潮流分布。~12341:k44V11jQP22jQP3V3P三、任务和要求任务：熟练掌握计算机语言，并采用计算机编程进行下列计算：根据电力系统网络推导电力网络数学模型，写出节点导纳矩阵；掌握潮流计算的数值求解方法(节点导纳矩阵，修正方程)，开发系统潮流计算的计算程序。要求：1.手工计算，手写，采用A4纸，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）[1]何仰赞等.电力系统分析[M].武汉：华中理工大学出版社，2002.3[2]西安交通大学等.电力系统计算[M].北京：水利电力出版社，1993.12五、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-5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）：年月日七|、主管教学主任意见主管主任（签字）：年月日八、备注指导教师（签字）：学生（签字）：设计主题题目一：在下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3.04.01js，2.03.02js，4.03P，02.13V，05.14V，04，网络各元件参数的标幺值如表1所示，给定电压的初始值如表2所示，收敛系数00001.0。试求：采用极坐标下的牛顿-拉夫逊计算图示网络的潮流计算。~12341:k44V11jQP22jQP3V3P表1网络各元件参数的标幺值支路电阻电抗输电线路cy21变压器变比k1—20.020.060.01—1—30.010.030.01—2—30.030.07——2—40.00.05—0.96253—40.020.05——表2各节点电压（初值）标幺值参数节点i1234)0()0()0(iiijfeU1.00+j0.01.0+j0.01.0+j0.01.05+j0.03潮流计算流程图本次课程设计采用极坐标下的牛顿-拉夫逊计算网络的潮流计算。其牛顿-拉夫逊潮流计算程序框图如下所示。图3.1极坐标下的牛顿-拉夫逊潮流计算程序框图输入原始数据形成节点导纳矩阵设节点电压初值，相角初值用公式计算不平衡功率△P（i）i△Q（i）i△V2（k）iMax（|△P（K）i△Q（i）i△V2（k）i|ε）ε解修正方程求△δ（k）△V（k）δ（k+1）=δ（k）+△δ（k）V（k+1）=V（k）+△V（k）K0计算平衡节点功率及全部路线功率输出K+1=k是4手工计算插入手写的潮流计算过程5MATLAB程序设计5.1程序%电力系统极坐标下的牛顿-拉夫逊法潮流计算disp('电力系统极坐标下的牛顿-拉夫逊法潮流计算:');clearn=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: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(n1+n2,n2);L=zeros(n2,n2);QT1=zeros(1,n1+n2);form=1:nforR=1:nC(m,m)=C(m,m)+y(m,R);ifK(m,R)~=0C(m,m)=C(m,m)+1/(C(m,R)/(K(m,R)*(K(m,R)-1)));C(R,R)=C(R,R)+1/(C(m,R)/(1-K(m,R)));C(m,R)=C(m,R)/K(m,R);C(R,m)=C(m,R);endendendform=1:nforR=1:nifm~=RZ(m)=Z(m)+1/C(m,R);endendendform=1:nforR=1:nifm==RY(m,m)=C(m,m)+Z(m);elseY(m,R)=-1/C(m,R);endendenddisp('结点导纳矩阵:');disp(Y);disp('迭代中的雅克比矩阵:');G=real(Y);B=imag(Y);O=angle(U);U1=abs(U);k=0;PR=1;P=real(S);Q=imag(S);whilePRprform=1:n2UD(m)=U1(m);endform=1:n1+n2forR=1:nPT(R)=U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*cos(O(m)-O(R))+B(m,R)*sin(O(m)-O(R)));endPT1(m)=sum(PT);PP(m)=P(m)-PT1(m);PP1(k+1,m)=PP(m);endform=1:n2forR=1:nQT(R)=U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*sin(O(m)-O(R))-B(m,R)*cos(O(m)-O(R)));endQT1(m)=sum(QT);QQ(m)=Q(m)-QT1(m);QQ1(k+1,m)=QQ(m);endPR1=max(abs(PP));PR2=max(abs(QQ));PR=max(PR1,PR2);form=1:n1+n2forR=1:n1+n2ifm==RH(m,m)=U1(m)^2*B(m,m)+QT1(m);elseH(m,R)=-U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*sin(O(m)-O(R))-B(m,R)*cos(O(m)-O(R)));endendendform=1:n1+n2forR=1:n2ifm==RN(m,m)=-U1(m)^2*G(m,m)-PT1(m);elseN(m,R)=-U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*cos(O(m)-O(R))+B(m,R)*sin(O(m)-O(R)));endendendform=1:n2forR=1:n1+n2ifm==RJ(m,m)=U1(m)^2*G(m,m)-PT1(m);elseJ(m,R)=U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*cos(O(m)-O(R))+B(m,R)*sin(O(m)-O(R)));endendendform=1:n2forR=1:n2ifm==RL(m,m)=U1(m)^2*B(m,m)-QT1(m);elseL(m,R)=-U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*sin(O(m)-O(R))-B(m,R)*cos(O(m)-O(R)));endendendJJ=[HN;JL];disp(JJ);PQ=[PP';QQ'];DA=-inv(JJ)*PQ;DA1=DA';form=1:n1+n2OO(m)=DA1(m);endform=n:n1+n2+n2UU1(m-n1-n2)=DA1(m);endUD2=diag(UD);UU=UU1*UD2;form=1:n1+n2O(m)=O(m)+OO(m);endform=1:n2U1(m)=U1(m)+UU(m);endform=1:n1+n2o(k+1,m)=180/pi*O(m);endform=1:n2u(k+1,m)=U1(m);endk=k+1;endform=1:nb(m)=U1(m)*cos(O(m));c(m)=U1(m)*sin(O(m));endU=b+i*c;forR=1:nPH1(R)=U(isb)*conj(Y(isb,R))*conj(U(R));endPH=sum(PH1);form=1:nforR=1:nifm~=RC1(m,R)=1/C(m,R);elseC1(m,m)=C(m,m);endendendform=1:nforR=1:nif(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));endendenddisp('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);注意：matlab默认输出结果保留4位小数，可在显示屏上输入fomatlong此时小数点后面保留14位小数5.2程序结果请输入结点数：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=0.00001请输入变比矩阵:K=[0000;0000.9625;0000;0000]请输入支路阻抗矩阵：C=[00.02+0.06i0.01+0.03iinf;0.02+0.06i00.03+0.07i0.0+0.05i;0.01+0.03i0.03+0.07i00.02+0.05i;inf0.0+0.05i0.02+0.05i0]注：inf表示两者未连接请输入支路导纳矩阵：y=[00.01i0.01i0;0.01i000;0.01i000;0000]请输入结点电压矩阵：U=[1+0i1+0i1.02+0i1.05+0i]请输入各结点的功率：S=[-0.4-0.3i-0.3-0.2i0.40]结点导纳矩阵:15.0000-44.9800i-5.0000+15.0000i-10.0000+30.0000i0-5.0000+15.0000i10.1724-45.5871i-5.1724+12.0690i0+19.2500i-10.0000+30.0000i-5.1724+12.0690i22.0690-59.3003i-6.8966+17.2414i00+19.2500i-6.8966+17.2414i6.8966-37.2414i迭代中的雅克比矩阵:-45.600015.000030.6000-14.80005.000015.0000-47.522812.31035.0000-10.069030.600012.3103-61.696110.20005.275915.2000-5.0000-