电力系统计算机辅助分析试验报告

1附录：学生实验报告表头格式电力工程学院学生实验报告实验课程名称：《电力系统计算机辅助分析》开课实验室：计算中心4082014年12月11日年级、专业、班学号姓名成绩实验项目名称电力系统计算机辅助分析指导教师教师评语教师签名：年月日实验一MATLAB软件的基本操作及程序的基本结构一、程序流程、源码及仿真结果启动MATLAB软件，识别出常用的四个窗口――命令窗口（CommandWindow）、历史命令窗口（CommandHistory）、工作空间浏览器（WorkspaceBrowser）。熟悉Matlab工作环境。2、上机求解下面的电路问题，脚本文件已经给出。已知某个ＲＣ电路的端电压的表达式为：26,0~10tuet区间时，试绘制电压的波形。提示：在MATLAB的M文件编辑器中键入以下命令语句，并保存为ex.m：％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％％Clear,clc,closet=0:0.5:10;u=6*exp(-2*t);2plot(t,u);title(‘RC电路的电压响应曲线’);xlabel(‘时间/s’);ylabel(‘电压/v’)grid%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%5、对于如下电路图，已知()200cos(90)osuttV，122R，50LmH，233R，100CF，自己编写程序，画出()cut和()sut的波形（四个周期）。1R2RCL()sut()cut+-+-提示：写出()sut的向量表达式用于()cut的计算（写出串联段和并联段的阻抗，利用分压公式），写出()sut和()cut的幅值和相角就能写出波形表达式，设定波形的长度（四个周波）和采样频率（两点间隔）后作图。注意画图时使用标题，横纵坐标及网格线等命令。3.%%%%%%%%%%%%%%%%%clear,clc,closemUsm=200;%的幅值aUsm=(pi/180)*(+90);%的相角Usm=mUsm*exp(j*aUsm);%用于计算w=100*pi;r1=22;l=0.05;r2=33;c=0.0001;z1=r1+j*w*l;z2=r2/(j*w*c*r2+1);Ucm=Usm*z2/(z1+z2);mUcm=abs(Ucm)%求幅值aUcm=angle(Ucm)%求相角T=4*2*pi/w;%用w表示，T表示四个周波N=100;%画图的点数dt=T/N;%两点间隔，即采样频率t=0:dt:T;fork=1:101%画波形us(k)=mUsm*cos(w*t(k)+aUsm);uc(k)=mUcm*cos(w*t(k)+aUcm);endplot(t,us,t,uc)%注意区分两条曲线的线型和颜色gridontitle('')xlabel('','fontsize',16)%fontsize’,16表示横坐标的字体大小为16ylabel('')0123456789100123456RC电路的电压响应曲线时间/s电压/v3legend('us','uc')%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%一、讨论1、MATLAB软件是什么？有什么特点？答：Matlab是一个高级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂的应用程（M文件）后再一起运行。特点：1.编程效率高，2.用户使用方便，3.扩充能力强，交互性好，4.移植性和开放性很好，5.语句简单，内涵丰富，6.高效方便的矩阵和数组运算，7.方便的绘图功能。3.如何获得命令或函数的帮助文档？答：MATLAB的各个函数，不管是内建函数、M文件函数、还是MEX文件函数等，一般它们都有M文件的使用帮助和函数功能说明，各个工具箱通常情况下也具有一个与工具箱名相间的M文件用来说明工具箱的构成内容等，在MATLAB命令窗口中，可以通过指令来获取这些纯文本的帮助信息。通常能够起到帮助作用，获取帮助信息的指令有help、lookfor、which、doc、get、type等。4实验二电力系统计算中常用的数值算法及电力网络的数学模型1、用因子表法求解电路方程中的节点电压；A=[1/10+1/15-1/10-1/15-1-1/101/10+1/50+1/30-1/500-1/15-1/501/15+1/50+1/3001000];B=[00010];[n,m]=size(A);fori=1:nA(i,i)=1/A(i,i);forj=i+1:nA(i,j)=A(i,j)*A(i,i);endfork=i+1:nforj=i+1:nA(k,j)=A(k,j)-A(k,i)*A(i,j);endendenddisp('矩阵A的因子表为：');disp(A)fori=1:nB(i)=B(i)*A(i,i);forj=i+1:nB(j)=B(j)-A(j,i)*B(i);endendfori=n-1:-1:1forj=i+1:-1:2B(j-1)=B(j-1)-A(j-1,i+1)*B(i+1);endenddisp('在因子表的基础上求解线性方程组的解为：x=');disp(B)2、将图2.1中的电压源分别改为2V、4V、6V、8V时，用因子表进行求解，体会该算法带来的益处；①电压源改为2V5②电压源改为4V③电压源改为6V④电压源改为8V3、上机验证课本例17.6－17.7的计算结果；①例17.66②例17.74、设计系统变更时修改导纳矩阵的函数（参考课本P.323），并调试通过，给出导纳矩阵修正函数的调用规则及其主要的实现代码。%n=input('请输入节点数:n=');%nl=input('请输入支路数:nl=');%B=input('请输入由支路参数形成的矩阵:B=');%X=input('请输入由节点号及其对地阻抗形成的矩阵:X=');n=4;nl=4;B=[120.08+0.4i010;230.1+0.4i010;340.3i010;130.12+0.5i010];X=[10;20;30;40]Y=zeros(n);fori=1:nifX(i,2)~=0;p=X(i,1);Y(p,p)=1./X(i,2);endendfori=1:nlifB(i,6)==0p=B(i,1);q=B(i,2);elsep=B(i,2);q=B(i,1);endY(p,q)=Y(p,q)-1./(B(i,3)*B(i,5));Y(q,p)=Y(p,q);Y(q,q)=Y(q,q)+1./(B(i,3)*B(i,5)^2)+B(i,4)./2;Y(p,p)=Y(p,p)+1./B(i,3)+B(i,4)./2;enddisp('导纳矩阵Y=:');disp(Y)B1=input('请输入追加支路参数形成的矩阵:B1=');%B1=[340.3i01.20];%B1=[120.3i010];%B1=[140.3i010];%B1=[350.3i010];z=B1(3);%ifB1(6)==0%p=B1(1);q=B1(2);%else%p=B1(2);q=B1(1);%endp=B1(1);q=B1(2);ifB1(6)==1B1(5)=1/(B1(5));endifB1(2)nY(p,p)=Y(p,p)+1/z;Y(p,q)=-1/z;Y(q,p)=-1/z;Y(q,q)=(1/z)+B1(4);end7ifY(p,q)==0Y(p,p)=Y(p,p)+1/z;Y(q,q)=Y(q,q)+1/z;Y(p,q)=-1/z;Y(q,p)=-1/z;endifY(p,q)~=0&&B1(2)=nfori=1:nlifB(i,1)==B1(1)&&B(i,2)==B1(2)ifB(i,5)==B1(5)Y(p,p)=Y(p,p)+1/z;Y(q,q)=Y(q,q)+1/z;Y(p,q)=Y(p,q)-1/z;Y(q,p)=Y(q,p)-1/z;elseK1=B1(5);K=B(i,5);Y(p,p)=Y(p,p)+(K1^2-K^2)*(1/z);Y(q,q)=Y(q,q);Y(p,q)=Y(p,q)-(K1-K)*(1/z);Y(q,p)=Y(q,p)-(K1-K)*(1/z);endendendendifB1(2)=nn=n;Y1=zeros(n);fori=1:nforj=1:nY1(i,j)=Y(i,j);endendendifB1(2)nn=n+1;Y1=zeros(n);fori=1:nforj=1:nY1(i,j)=Y(i,j);endendenddisp('新的导纳矩阵Y1=');disp(Y1);仿真结果：X=10203040导纳矩阵Y=:0.9346-4.2949i-0.4808+2.4038i-0.4539+1.8911i0-0.4808+2.4038i1.0690-4.7568i-0.5882+2.3529i0-0.4539+1.8911i-0.5882+2.3529i1.0421-7.5773i0+3.3333i000+3.3333i0-3.3333i请输入追加支路参数形成的矩阵:B1=[340.3i01.20];新的导纳矩阵Y1=0.9346-4.2949i-0.4808+2.4038i-0.4539+1.8911i0-0.4808+2.4038i1.0690-4.7568i-0.5882+2.3529i0-0.4539+1.8911i-0.5882+2.3529i1.0421-9.0440i0+4.0000i000+4.0000i0-3.3333i思考题：1、高斯消去法与因子表法有何异同？答：因子表法是以高斯消去法为基础求解线性方程组的一种方法，当线性方程组的系数矩阵不变，而常数项发生变化时，采用因子表法可避免系数矩阵的重复运算。因子表法首先要建立因子表，然后用因子表对常数项进行消去、回代，从而求出线性方程组的解。2、节点导纳阵与节点阻抗阵之间有何关系，二者之间如何转换？电力系统的网络方程式一般都用节点方程式表示，节点方程有导纳型和阻抗型两种。节点导纳矩阵具有对称、稀疏、可以根据网络接线图直接写出、易于修改的特点；节点阻抗矩阵是节点导纳矩阵的逆阵，它具有对称、满阵的特点，它不能由网络接线图直接写出，通常由支路追加法形成。8实验三短路电流计算合并课本第18章例程。即要求实现计算指定节点各种故障条件下，各支路的故障电流分布情况。其中对于实用算法，可只提供计算电抗。提示：尽量使用先前实验中已封装好的函数。2.用新程序验证第18章的各例题。（注意短路电流曲线绘制时，至少包含5~7个点）W=3;switchWcase1clcclearallNF=1fori1=1:NFclear;n1=3n2=3n0=3nl1=5nl2=5nl0=5Lf=1%单相接地短路为1横向故障为0f=3If=0zf=0zg=0B1=[010.15i010;020.075i010;120.1i010;130.1i010;230.1i010]B2=[010.15i010;020.075i010;120.1i010;130.1i010;230.1i010]B0=[010.05i010;020.025i010;120.2i010;130.2i010;230.2i010]A1=[111;1-1./2-i*sqrt(3)/2-1./2+i*sqrt(3)/2;1-1./2+i*sqrt(3)/2-1./2-i*sqrt(3)/2]Vcs=[1;1;1]Z1=zeros(n1);Z2=zeros(n2);Z0=zeros(n0);Y1=zeros(n1);Y2=zeros(n2);Y0=zeros(n0);V1=zeros(n1,1);V2=zeros(n2,1);V0=zeros(n0,1);I1=zeros(nl1,1);I2=zeros(nl2,1);I0=z