潮流計算上機分析報告華電

1、電力系統(tǒng)潮流上機課程設計報告院系:班級:學號:學生姓名:指導教師:設計倜數(shù):成績:電氣與電子工程學院兩周日期：2012年1月5日年壯把 a大耳課程設計報告5一、課程設計的目的與要求培養(yǎng)學生的電力系統(tǒng)潮流計算機編程能力，掌握計算機潮流計算的相關知識二、設計正文（詳細內容見附錄）1. 手算：要求應用牛頓-拉夫遜法或P-Q分解法手算求解，要求精度為0.001MW節(jié)點1為平衡節(jié)點，電壓Uii.ONO。，節(jié)點§2=0.8匚0.6，節(jié)點3是PV節(jié)點，巳"4,Z13 =0.01 + j0.04 , Z12 =0.05 +jO.2，對地支路 丫302.計算機計算1.導納陣；'1 Y

2、( 1,1 )=(1.01534, -8.19201)1Y( 1,2 )=( -0.56148,2.30208)-'Y( 1,3 )=(0.00000,3.66667)Y( 1,4 )=( -0.45386,1.89107)1Y( 2,1 )=( -0.56148,2.30208)Y( 2,2 )=(1.04225, -4.67651)Y( 2,4 )=( -0.48077,2.40385)Y( 3,1 )=(0.00000,3.66667)Y( 3,3 )=(0.00000, -3.33333)Y( 4,1 )=( -0.45386,1.89107)Y( 4,2 )=( -0.480

3、77,2.40385)Y( 4,4 )=(0.93463, -4.26159)2為PQ節(jié)點，負荷功率Uni.1，兩條支路分別為= j0.33。2.設定電壓初值+jf 1(0) =1 +j0eV +jf 20) =1 + j 0；e30) +jf30) =1.1+j03.計算功率和電壓偏移;=Rs+ Bje10) = -0.277314 P0) =Ps一閏送(Gje(0)j丄4-Bjf1(0) +f1(0)2 (Gjfjj丄4Q = Qs - f 1 S (Gj ejj丄4-Bjf10) -e忽(Gf0)j J-Bjd0) = -0.05097同理可算出顯0)=P2s-py) = -0. 525

4、96 AQ20)-Q2S - q20) = 0. 0196也 p30)= P3s-P3(0)= 0. 5Au30)2-u30)2 二 0.04 .根據(jù)求的第一次迭代時雅可比矩陣各元素的公式計算雅可比矩陣各個元素的具體值:8. 32104I-1. 038030. 992658. 06298-2. 30208-0. 56148-3. 666670. 56148-2. 30208-3. 66667-2. 30208-0. 561484. 826121. 018210. 56148-2.30208-1. 066294. 526913. 66667-4. 033342. 200005. 求高斯計算后的修

5、正量:f 1(0)'陽。) 1匚 0.007919 1Ae10)g(0)-0.006511f 2=J(0)p20)-0.108546Ae20)辺0)-0.023566f 3帆0)0.127652皿012230).0.000000 .6. 計算各節(jié)點電壓的一次近似值:=0. 99349e21)=e20)十 Ae20)=0. 97643e31)=e(30)十 Ae30)=1. 10000f1（1）=fT + 込f1(0)=-0. 00792f21)= f20) + 込fy)=-0. 10855f3（1）= f30)+ 也f30)=0. 12765返回第三步重新迭代，并校驗收斂與否，令8=1

6、0。經(jīng)過四次迭代后，收斂條件滿足，停止迭代，求出的電壓終值:U1U2U3U4=0. 98459=0. 95859=1. 09229=1. 05000-j 0. 00764-j 0. 10910-j 0. 13002-j 0. 000007.計算出平衡節(jié)點4的注入功率。S4=0. 36787 +j 0. 265138.各節(jié)點間功率%S14S21=-0.24437 -j 0. 00094=0. 04437 _j 0. 11804=0.23821 -j 0. 02432S24541542=0. 31179 +j 0. 12694=-0. 04634 - j 0. 12624=-0. 32153 -

7、j 0. 175649.網(wǎng)損為：S = 0. 01787 - j 0. 0448710.網(wǎng)損效率為：2.05896%3. 思考題3.1潮流計算的方法有哪些？各有何特點?答：潮流計算方法主要包括：高斯-賽德爾迭代法、牛頓-拉夫遜迭代法、P-Q分解法等算法。年壯把 a大耳課程設計報告各方法特點如下所示:方法高斯-賽德爾法牛頓-拉夫遜迭代法P-Q分解法初值要求不咼高高迭代次數(shù)多少多收斂速度慢較快最快精度一樣一樣一樣應用早期應用多，現(xiàn)在較少廣泛應用應用較多3.2如果交給你一個任務，請你用已有的潮流計算軟件計算北京城市電網(wǎng)的潮流，你應該做哪些工作？（收集哪些數(shù)據(jù)，如何整理, 計算結果如何分析）答：1所需

8、要收集的數(shù)據(jù):A.電網(wǎng)中所有節(jié)點的數(shù)據(jù)：a. 各節(jié)點的類型，包括平衡節(jié)點、PV節(jié)點、PQ節(jié)點b. 對于平衡節(jié)點要了解節(jié)點的電壓大小相位、及節(jié) 點所能提供的最大最小有功無功功率C. PV節(jié)點要知道節(jié)點電壓大小注入有功功率及節(jié)點 所能提供的最大和最小無功功.率d. PQ節(jié)點要知道節(jié)點的注入有功和無功功率B.電網(wǎng)中所有支路的數(shù)據(jù)：a. 各支路類型，即是否含有變壓器b. 各支路的電阻、電感、電納C.各變壓器的變比。2. 數(shù)據(jù)整理：將上述數(shù)據(jù)資料進行分類整理，并為每個節(jié)點及支路編上編號。將整理的結果寫成本 實驗中所要求的格式（原始數(shù)據(jù)的txt文檔），再用本實驗所編制的程序進行求解， 得到各節(jié) 點電壓、相

9、位，各線路傳輸功率、 損耗，平衡節(jié)點注入功率等數(shù)值。3. 計算結果分析：可以大致了解整個電網(wǎng)的運行狀況并按照電力系統(tǒng)知識依次進行所需的調整。如調 節(jié)各節(jié)點電壓的大小以防止超出規(guī)定限度， 調整各線路的有功無功分布狀況分析整個系統(tǒng)的網(wǎng)損是否達到標準等。3.3設計中遇到的問題和解決的辦法。1.在設計最開始遇到的問題就是由于以前C語言所學習的知識遺忘較多，對于程序的使用不太熟練，通過老師講解、看書、 詢問同學逐漸掃除了這個障礙。2.設計的時候對于電力系統(tǒng)整體的知識脈絡不是很清晰，編寫程序時所定義的變量容易弄混淆，編寫的程序產生了較多的 錯誤，經(jīng)過仔細學習和對每一排程序的排查，找出了產生錯 誤的地方。同

10、時也對潮流計算的過程有了更清楚的認識。三、課程設計總結或結論I I該門課程的主要目的是培養(yǎng)學生的電力系統(tǒng)潮流計算機編程能力，掌握計 算機潮流計算的相關知識。潮流計算是電力系統(tǒng)非常重要的分析計算，是電力系統(tǒng)最基本的計算，主要用以研究系統(tǒng)規(guī)劃和運行中提出的各種問題?，F(xiàn)代 電力系統(tǒng)潮流就算過程比較復雜，手算有很大的困難，而計算機作為一種處理 數(shù)據(jù)的工具，具有計算速度快，準確率高的優(yōu)點，因此現(xiàn)在電力系統(tǒng)的潮流大 多也都采用計算機的算法求解。對于寫程序而言，C語言是一種簡單但很實用的語言，利用C語言編程實現(xiàn)潮流計算不僅簡單易行，而且還能加深對電力系 統(tǒng)潮流這一物理感念的理解。通過這次潮流對C+的面向對象

11、編程及其過程有了更深入的了解。對于潮 流計算，我更深刻的掌握了牛拉法解潮流方程的方法以及對數(shù)學高次多元方程 線性化在迭代求解的方法有了更深入的認識。通過這次課程設計，自己動手編 寫潮流計算的程序，仔細分析了潮流計算各個步驟，理論與實踐相結合，對潮流計算的思想和方法以及過程有了更深入的理解。在這兩周的學習里，我不僅對C語言的學習有了更深層次的理解，還對自己在電力系統(tǒng)分析這門課程里所學到的知識進行了查缺補漏，對電力系統(tǒng)的運行分析等有了更加深入的了解， 受益匪淺。四、參考文獻1.電力系統(tǒng)計算：電子數(shù)字計算機的應用，西安交通大學等合編。北京:7年壯聽 a大警課程設計報告水利電力出版社；92.現(xiàn)代電力系

12、統(tǒng)分析，王錫凡主編，科學出版社;3.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析，陳珩，中國電力出版社，1995年，第二版;附錄（設計流程圖、程序、表格、數(shù)據(jù)等）1.設計流程圖:華；* t，啟程動J課程設計報告輸入原始數(shù)據(jù)形成節(jié)點導纟納矩陣設非平衡節(jié)點電壓初值1e0r（0）i令迭代次數(shù)fr對PQ節(jié)點計算APi（k）4Qi（k）對PV節(jié)點計算"糾（k）,AUi2（k令節(jié)，點號雅客比矩陣是否形成，i>n?計算雅客比矩陣各元素(k)“(k), (k), (k) c(k)_(k)j 八-IJ J WJJ 十 ij迭增解修正方程，由iPi（k）.AQi（k）AUi2（k）及雅客比矩陣用高斯法求各節(jié)點的電壓增計算節(jié)點

13、的新(k電壓11年壯把 a大耳課程設計報告2.程序設計： #i nclude"stdio.h" #i nclude"stdlib.h" #i nclude"stri ng.h" #i nclude"math.h"#defi ne NBUS 5 #defi ne NLINE 7/* Global variables */ int nL,n SH, nBUS, nVA;double d,t;int L;struct Lineint Num,Numl,NumJ;double R;double X;double B;dou

14、ble K;struct Busint Num ;double VOlt ,P hase,Ge nP ,Ge nQLoad P 丄oadQ;int Type;struct Shuntint Num,Numl;double G,B;void mai n()FILE *fp;FILE *fpout;int i,j,k,l,h,c;int i1,i2,i3,k p,kq,LH100;double d,d1,d2,d3,d4,d5,d6,t,r,x,g,b,tt,LL,e, ps,qs,shsh,sum,w;struct Line sLNLINE;struct Bus sBusNBUS;struct

15、Shunt sSHNBUS;double Y GNBUSNBUS, YBNBUSNBUS;doubleV1002,U100,d PQ100, PQ1002,JJ100100=0,H100100,J100100,N100100丄100100,s P NBUSNBUS二0,sQNBUSNBUS二0,ds p,dsq,s umge n,dp;i1=i2=i3=0;d1=d2=d3=d4=d5=d6二 ps二qs=0.0;e=0.00001;for(i=0;ivNBUS;i+) /*Read the input data*/ if(fp=fo pen ("data.txt",&qu

16、ot;r")=NULL) prin tf("Ca n not open the file n amed 'in .txt' n");exit(0);fsca nf(fp,"%d,%d,%d",&n BUS,&n L,&n SH);for(i=0;i< nBUS;i+)sBusi.Num=sBusi.T yp e=0;sBusi.V olt=1.0;sBusi. Phase二sBusi.Ge nP 二sBusi.Ge nQ二sBusi.Load P=sBusi.LoadQ=0.0; fsca nf(f

17、p,"%d,%lf,%lf,%lf,%lf,%lf,%lf,%d",&i1,&d1,&d2,&d3,&d4,&d5,&d6,&i2);sBusi.Num二i1;sBusi.V olt=d1;sBusi.Phase二d2;sBusi.GenP二d3;sBusi.GenQ二 d4;sBusi.Load P=d5,sBusi.LoadQ二d6;sBusi.T yp e=i2;for(i=0;i< nL;i+)sLi.Num二sLi.Numl二sLi.NumJ=O;sLi. R=sLi.X=sLi.B=0.0;s

18、Li.K=1.0;fsca nf(fp,"%2d %3d %3d %lf %lf %lf %lf",&i1,&i2,&i3,&d1,&d2,&d3,&d4);sLi.Num=i1;sLi.NumI=i2;sLi.NumJ=i3;sLi. R=d1;sLi.X=d2;sLi.B=d3;sLi .K=d4;for(i=0;i< nSH;i+)sSHi.Num二sSHi.Numl=0;sSHi.G二sSHi.B=0.0;fsca nf(fp,"%2d %3d %lf",&i1,&i2

19、,& d1);sSHi.Num=i1;sSHi.NumI=i2;sSHi.B=d1;if(fp!=NULL) fclose(fp);/*Make Y Matrix*/ for(i=1;iv nBUS+1;i+)for(j=1;jv nBUS+1;j+)Y Gij=O.O;Y Bij=0.0;for(l=0; KnL; l+)i=sLl.Numl;j=sLl.NumJ;r=sLl.R;x=sLl.X;d1=r*r+x*x;g=r/d1;b=-x/d1;if(fabs(sLl.K-1.0)<0.000001)/*Normal li nes or tran sformers*/YGii

20、=YGii+g;Y Gjj=YGjj+g;Y Bii=YBii+b+sLl.B;Y Bjj=YBjj+b+sLl.B;YGij=YGij-g;15年壯把 a大耳課程設計報告YGji=YGji-g;Y Bij=YBij-b;Y Bji=YBji-b;else/*ab no rmal tran sformer ratio*/if(fabs(sLl.B)>0.000001)Y Gii=YGii+g/sLl.B/sLl.B;Y Bii=YBii+b/sLl.B/sLl.B;Y Gjj=YGjj+g;Y Bjj=YBjj+b;Y Gij=YGij-g/sLl.B;Y Gji=YGji-g/sLl.

21、B;Y Bij=YBij-b/sLl.B;Y Bji=YBji-b/sLl.B;elseprintf（”節(jié)點2d,%-2d之間變壓器變比為0 n",i,j）;/Check the Y matrix if(fp二fo pen ("GGBB.txt","w")=NULL)prin tf("Can n ot o pen the file named GGBB.txt' n");exit(0); fprin tf(fp,"-Y Matrix-n");for(i=1;i< nBUS+1;i+)for(

22、j=1;jv nBUS+1;j+)if(fabs( YBij-0.0)>0.000001) fprin tf(fp," Y(%3d,%-3d)=(%10.5f,%10.5f)n",i,j, YGij, YBij);if(fp!=NULL) fclose(fp);/*設定電壓初值*/ for(i=1;i< nBUS+1;i+)if(sBusi-1.Ty pe=0)Vi0=0.0;Vi1=1.0;for(i=1;i< nBUS+1;i+)if(sBusi-1.Ty pe=1)Vi1=sBusi-1.V olt;Vi0=0.0;for(i=1;i< nBU

23、S+1;i+)if(sBusi-1.Ty pe=2)Vi1=sBusi-1.V olt;Vi0=sBusi-1. Phase;/*輸出電壓初值電壓初值.txt","w")=NULL)printf("Can not open the file named 電壓初值.txt' n");exit(0);fprintf(fp,"-電壓初值-n");for(i=1;i< nBUS+1;i+)for(j=1;j<2;j+) fprin tf(fp," Y(%2d )=(%10.5f,%10.5f)n&quo

24、t;,i,Vi0,Vi1);if(fp!=NULL) fclose(fp);*/19年壯把 a大耳課程設計報告for(c=1;c+)/*計算偏移量*/for(i=1;i< nBUS+1;i+)if(sBusi-1.Ty pe!=2)P QiO=O;P Qi1=0;for(j=1;j< nBUS+1;j+)P Qi0-=Vi1*Vj1*( YGij*cos(Vi0-Vj0)+YBij*si n(Vi0-V j0);P Qi1-=Vi1*Vj1*( YGij*si n( Vi0-Vj0)-YBij*cos(Vi0-Vj0);#年壯把 a大耳課程設計報告h=1;for(i=1;iv nB

25、US+1;i+)if(sBusi-1.Ty pe=O)dP Qh二P Qi0+sBusi-1Ge nP-sBusi-1.Load P;h+;dP Qh二P Qi1+sBusi-1Ge nQ-sBusi-1丄oadQ;h+;if(sBusi-1.Ty pe=1)dP Qh二P Qi0+sBusi-1.Ge nP-sBusi-1.Load P;h+;/*輸出偏移量偏移量.txt","w")=NULL)printf("Can not open the file named 偏移量.txt' n");exit(O);fprintf(fp,&qu

26、ot;-偏移量-n");for(i=1;i<h;i+)fprin tf(fp,"d PQ(%2d )=(%10.5f)n",i,d PQi);if(fp!=NULL) fclose(fp);*/*計算雅克比矩陣*/for(i=1;i< nBUS+1;i+)for(j=1;j< nBUS+1;j+)if(i=j)Hij=P Qi1-Vi1*Vi1* YBij;Jij=-PQi0-Vi1*Vi1* YGij;Nij=-PQi0+Vi1*Vi1* YGij;23年壯把 a大耳課程設計報告Lij=-PQi1-Vi1*Vi1* YBij;elseHij=V

27、i1*Vj1*( YGij*si n(ViO-VjO)-YBij*cos(Vi0-Vj 0)；Jij=-Vi1*Vj1*( YGij*cos(Vi0-Vj0)+YBij*si n( Vi0-Vj 0)；Nij=Vi1*Vj1*( YGij*cos(Vi0-Vj0)+, YBij*s in( Vi0-Vj 0)；Lij=Vi1*Vj1*( YGij*si n( Vi0-Vj0)-YBij*cos(Vi0-Vj 0)；h=1;for(i=1;i< nBUS+1;i+)if(sBusi-1.Ty pe=O)for(j=1;j< nBUS+1;j+)if(sBusj-1.Ty pe=O)J

28、Jhl=Hij;l+；JJhl=Nij;l+;if(sBusj-1.Ty pe=1)JJhl=Hij;l+;h+;l=1;for(j=1;j< nBUS+1;j+)if(sBusj-1.Ty pe=0)25年壯把 a大耳課程設計報告I+;I+;27I+;JJhI=Lij;I+；if(sBusj-1.Ty pe=1)JJhI=Jij；I+；h+;if(sBusi-1.Ty pe=1)for(j=1;j< nBUS+1;j+)if(sBusj-1.Ty pe=O)JJhI=Hij;JJhI=Nij;年壯把 a大耳課程設計報告29if(sBusj-1.Ty pe=1)I+;h+;/*輸出

29、雅克比矩陣雅克比矩陣.txt","w")=NULL)printf("Can not open the file named 雅克比矩陣.txt' n");exit(0);fprintf(fp,"-雅克比矩陣-n");");fprin tf(fp," for(i=1;i<h;i+)fprin tf(fp,"%dtt",i);fprin tf(fp,"n");*/ for(i=1;ivh;i+)fprin tf(fp,"%2d",i)；

30、for(j=1;j<h;j+)fprin tf(fp,"%10.5ft",JJij);fprin tf(fp,"n");if(fp!二NULL) fclose(fp);/*高斯法求解方程組*/ 1=1;for(i=1;i<h;i+)LHi=0;for(k=1;kvh;k+)d=0.0;for(j=k;j<h;j+)年壯把 a大耳課程設計報告if(fabs(JJkj)>d)d=fabs(JJkj);/*在一行中找到一個最大值賦值 d,并用JSK記住這個最大值所在的列號*/LHk=j;35if(fabs(d)vO.OOOOO1)/*如

31、果d的數(shù)值太小，做為被除數(shù)將帶來很大的誤差*/l=O;else if(LHk!=k)for(i=1;i<h;i+)t=JJik;JJik=JJiLHk;/*進行列交換，讓最大值始終在對角元上*/JJiLHk=t;if(l=O)break;for(j二k+1;j<h;j+)JJkj=JJkj/JJkk;/* 對角元上的元素消為1*/ dP Qk=d PQk/JJkk;for(i=k+1;i<h;i+)for(j=k+1;j<h;j+)JJij=JJij-JJik*JJkj;/* 使下三角陣的元素為 0*/dP Qi=d PQi-JJik*d PQk;if(fabs(JJh

32、-1h-1)>0.00001)/*用追趕法，解方程組，求未知數(shù)X*/Uh-1=d PQh-1;for(i=h-2;i>=0;i-)t=0.0;for(j二i+1;jvh;j+)Ui=(d PQi-t);/*輸出高斯結果高斯.txt","w")=NULL)prin tf("err");exit(0);for(i=1;i<h;i+)fprin tf(fp,"%f",Ui);fprin tf(fp,"n");fclose(fp);*/*得到電壓值*/h=1;for(i=1;iv nBUS+1;

33、i+)if(sBusi-1.Ty pe=O)ViO+=Uh;h+;Vi1+=Uh;h+;if(sBusi-1.Ty pe=1)ViO+=Uh;h+;/*輸出電壓值電壓值.txt","w")=NULL)printf("Can not open the file named 電壓值.txt' n");exit(0);fprintf(fp,"-電壓初值-n");for(i=1;iv nBUS+1;i+)for(j=1;j<2;j+)fprin tf(fp," Y(%2d )=(%10.5f,%10.5f)n

34、",i,Vi0,Vi1);if(fp!二NULL) fclose(fp);*/*求最大變化值*/w=0;for(i=1;i<h;i+)if(Ui>w)w=Ui;if(w<0.00001)break;/*輸出電壓終值年壯把 a大耳課程設計報告電壓終值.txt","w")=NULL)printf("Can not open the file named 電壓終值.txt' n");exit(O);fprintf(fp,"-電壓終值-n");fprintf(fp,"循環(huán) %d 次門&q

35、uot;,c);for(i=1;i< nBUS+1;i+)for(j=1;j<2;j+)fprin tf(fp," Y(%2d )=(%10.5f,%10.5f)n",i,Vi0*180/3.1415926,Vi1);if(fp!=NULL) fclose(fp);*/ ps=0;qs=0;for(i=1;i< nBUS+1;i+)if(sBusi-1.Ty pe=2)for(j=1;j< nBUS+1;j+)ps+=Vi1*Vj1*( YGij*cos(Vi0-Vj0)+YBij*si n( Vi0-Vj037年壯把 a大耳課程設計報告);qs+二

36、Vi1*Vj1*( YGij*si n( ViO-VjO)-YBij*cos(Vi0-Vj0) ）； for(i=1;i< nBUS+1;i+)for(j=1;j< nBUS+1;j+)sP ij=0;sQij=0;for(l=0; KnL; l+)i=sLl.NumI;j=sLl.NumJ;r二sLl.R;X二sLl.X;d1=r*r+x*x;g=r/d1;b=-x/d1;if(fabs(sLl.K-1.O)vO.OOOOO1)/*Normal li nes or tran sformers*/sP ij=Vi1*Vi1*g-Vi1*Vj1*(g*cos(Vi0-Vj0)+b*s

37、i n( Vi0 -VjO);sQij=-(Vi1*Vi1*sLl.B+Vi1*Vi1*b+Vi1*Vj1*(g*si n(ViI0-Vj0)-b*cos(Vi0-Vj0);sP ji=Vj1*Vj1*g-Vi1*Vj1*(g*cos(Vj0-Vi0)+b*si n( VjO -Vi0);sQji=-(Vj1*Vj1*sLl.B+Vj1*Vj1*b+Vi1*Vj1*(g*si n(Vj 0-Vi0)-b*cos(Vj0-Vi0);else/*ab no rmal tran sformer ratio*/sP ij=Vi1*Vi1*g/sLl.B/sLl.B-Vi1*Vj1*(g*cos(Vi0

38、-Vj0)/sLl.B+b*si n(ViO-VjO)/sLl.B);sQij=-(Vi1*Vi1*b/sLl.B/sLl.B+Vi1*Vj1*(g*si n( ViO-Vj 0)/sLl.B-b*cos(Vi0-Vj0)/sLl.B);sP ji=Vj1*Vj1*g-Vi1*Vj1*(g*cos(Vj0-Vi0)/sLl.B+b*sin (VjO-ViO)/sLl.B);sQji=-(Vi1*Vi1*b+Vi1*Vj1*(g*si n( VjO-ViO)/sLl.B-b*c os(Vj0-Vi0)/sLl.B);dsp二ps； dsq=qs;sumge n=ps;for(i=O;i< nBUS;i+)dsp+=sBusi.Ge nP-sBusi.Load P;dsq+=sBusi.Ge nQ-sBusi.LoadQ;sumge n+二sBusi.Ge nP;dp 二ds p/sumg