電力系統(tǒng)課程設(shè)計(第四講)

1、電力系統(tǒng)課程設(shè)計電力系統(tǒng)課程設(shè)計第四講第四講: : 潮流程序的實現(xiàn)潮流程序的實現(xiàn)王康元王康元浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院 Outlinev潮流計算程序的流程潮流計算程序的流程v數(shù)據(jù)文件的建立數(shù)據(jù)文件的建立v節(jié)點編號節(jié)點編號v節(jié)點導(dǎo)納矩陣的形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣的形成v 網(wǎng)絡(luò)方程的求解網(wǎng)絡(luò)方程的求解潮流方程的牛頓潮流方程的牛頓拉夫遜迭代（拉夫遜迭代（1）程序流程：程序流程：（1 1）輸入初始數(shù)據(jù)，節(jié)點編號，形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣。）輸入初始數(shù)據(jù)，節(jié)點編號，形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣。（2 2）對于初始值）對于初始值 和和 ，求出功率偏差，求出功率偏差 和和(0)P(0)Q(0)(0)(0)1(0)(0)(

2、0)1(cossin)(sincos)niisijijijijijjniisijijijijijjPPUUGBQQUUGB(0)(0)U潮流方程的牛頓潮流方程的牛頓拉夫遜迭代（拉夫遜迭代（2 2(0)(0)(0)1(0)(0)DPJUUQ（2 2）依據(jù)公式算出雅可比矩陣）依據(jù)公式算出雅可比矩陣（3 3）應(yīng)用高斯消元法解線性方程組，得到）應(yīng)用高斯消元法解線性方程組，得到 、(0)(0)U(0)J（4 4）依據(jù)如下公式計算修正量，并形成迭代公式：）依據(jù)如下公式計算修正量，并形成迭代公式：這樣反復(fù)迭代計算，直至所有節(jié)點這樣反復(fù)迭代計算，直至所有節(jié)點| |U|U|和和| |0表示變壓器線路的非標準變比

3、；表示變壓器線路的非標準變比； line = 1 2 0.04 0.25 0.0 0.25 0; 1 3 0.10 0.35 0.0 0.0 0; 2 3 0.08 0.30 0.0 0.25 0; 5 3 0.00 0.03 0.0 0.0 1.05; 4 2 0.00 0.015 0.0 0.0 1.05;完整的潮流計算數(shù)據(jù)文件test.m% (bus#)(volt)(ang)(p)(q)(bus type)bus= 1 1.00 0.00 -1.60 -0.80 1; 2 1.00 0.00 -2.00 -1.00 1; 3 1.00 0.00 -3.70 -1.30 1; 4 1.05

4、 0.00 5.00 0.00 2; 5 1.05 0.00 0.00 0.00 3;% b#1 b#2 ( R )( X )( G )( B ) ( K )line = 1 2 0.04 0.25 0.0 0.25 0; 1 3 0.10 0.35 0.0 0.0 0; 2 3 0.08 0.30 0.0 0.25 0; 5 3 0.00 0.03 0.0 0.0 1.05; 4 2 0.00 0.015 0.0 0.0 1.05; 節(jié)點重新編號的問題v在前面講到的電力系統(tǒng)的潮流計算中，總是假設(shè)節(jié)點編號依在前面講到的電力系統(tǒng)的潮流計算中，總是假設(shè)節(jié)點編號依據(jù)據(jù)PQ節(jié)點、節(jié)點、PV節(jié)點、平衡節(jié)

5、點的次序進行編號的。節(jié)點、平衡節(jié)點的次序進行編號的。v但是，實際電力系統(tǒng)的節(jié)點編號具有一定的隨意性，并不總但是，實際電力系統(tǒng)的節(jié)點編號具有一定的隨意性，并不總是按照這個原則形成原始數(shù)據(jù)的。是按照這個原則形成原始數(shù)據(jù)的。v此外，有些時候需要改變節(jié)點類型，如改變原來的平衡節(jié)點此外，有些時候需要改變節(jié)點類型，如改變原來的平衡節(jié)點3為為PV節(jié)點，將原來的節(jié)點，將原來的PV節(jié)點節(jié)點4變?yōu)槠胶夤?jié)點等。變?yōu)槠胶夤?jié)點等。v因此，當(dāng)原始節(jié)點數(shù)據(jù)不按照因此，當(dāng)原始節(jié)點數(shù)據(jù)不按照PQ節(jié)點、節(jié)點、PV節(jié)點、平衡節(jié)點節(jié)點、平衡節(jié)點的次序進行編號時，需要我們自己寫一個節(jié)點重新編號子程的次序進行編號時，需要我們自己寫一個節(jié)

6、點重新編號子程序。序。 例如，當(dāng)原始數(shù)據(jù)如下時，如何將節(jié)點按照例如，當(dāng)原始數(shù)據(jù)如下時，如何將節(jié)點按照PQ節(jié)點、節(jié)點、PV節(jié)點、平衡節(jié)點的節(jié)點、平衡節(jié)點的次序排列，并重新編號。次序排列，并重新編號。 bus = 1 1.0300 0.00 7.00 0.00 2 ; 2 1.0100 0.00 7.00 0.00 2 ; 3 1.0300 0.00 0.00 0.00 3 ; 4 1.0100 0.00 7.00 0.00 2 ; 5 1.0000 0.00 0.00 0.00 1 ; 6 1.0000 0.00 0.00 0.00 1 ; 7 1.0000 0.00 -9.67 -1.00 1

7、 ; 8 1.0000 0.00 0.00 0.00 1 ; 9 1.0000 0.00 -17.67 -1.00 1 ; 10 1.0000 0.00 0.00 0.00 1 ; 11 1.0000 0.00 0.00 0.00 1 ; line = 1 5 0.0 0.016667 0 0.00 1.0 ;5 6 0.0025 0.025 0 0.04375 0 ;2 6 0.0 0.0167 0 0.00 1.0 ; 6 7 0.001 0.01 0 0.0175 0 ;7 8 0.011 0.110 0 0.1925 0 ;7 8 0.011 0.110 0 0.1925 0 ;8 9

8、 0.011 0.110 0 0.1925 0 ;8 9 0.011 0.110 0 0.1925 0 ;9 10 0.001 0.01 0 0.0175 0 ;4 10 0.0 0.016667 0 0.00 1.0 ;10 11 0.0025 0.025 0 0.04375 0 ;3 11 0.0 0.016667 0 0.00 1.0 ;7 0 0.0 0.0 0 2.10 0;9 0 0.0 0.0 0 3.60 0; 具體實現(xiàn)步驟如下： （1 1）首先依據(jù)）首先依據(jù)bus確定系統(tǒng)的確定系統(tǒng)的PQ節(jié)點、節(jié)點、PV節(jié)點、平衡節(jié)點數(shù)分別為節(jié)點、平衡節(jié)點數(shù)分別為nPQ、nPV和和nSW，并分

9、別將并分別將PQ節(jié)點、節(jié)點、PV節(jié)點、平衡節(jié)點的數(shù)據(jù)分別放入數(shù)節(jié)點、平衡節(jié)點的數(shù)據(jù)分別放入數(shù)組組PQ、PV和和SW中：中： nb,mb=size(bus); nl,ml=size(line); nSW = 0; % number of swing bus counter nPV = 0; % number of PV bus counter nPQ = 0; % number of PQ bus counter for i = 1:nb, % nb為總節(jié)點數(shù) type= bus(i,6); if type = 3, nSW = nSW + 1; % increment swing bus co

10、unter SW(nSW,:)=bus(i,:); elseif type = 2, nPV = nPV +1; % increment PV bus counter PV(nPV,:)=bus(i,:); else nPQ = nPQ + 1; % increment PQ bus counter PQ(nPQ,:)=bus(i,:); end end; （2）按照PQ節(jié)點、PV節(jié)點、平衡節(jié)點的次序形成bus數(shù)據(jù)，并建立節(jié)點編號的對應(yīng)關(guān)系： bus=PQ;PV;SW; newbus=1:nb; nodenum=newbus bus(:,1); bus(:,1)=newbus; nodenum

11、= 1 5 2 6 3 7 4 8 5 9 6 10 7 11 8 1 9 2 10 4 11 3 （3 3）依據(jù)新的節(jié)點編號修改）依據(jù)新的節(jié)點編號修改line數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)： for i=1:nl for j=1:2 for k=1:nb if line(i,j)=nodenum(k,2) line(i,j)=nodenum(k,1); break end end end end line = .1 5 0.0 0.016667 0 0.00 1.0 ;5 6 0.0025 0.025 0 0.04375 0 ;2 6 0.0 0.0167 0 0.00 1.0 ; 6 7 0.001 0.01

12、 0 0.0175 0 ;7 8 0.011 0.110 0 0.1925 0 ;7 8 0.011 0.110 0 0.1925 0 ;8 9 0.011 0.110 0 0.1925 0 ;8 9 0.011 0.110 0 0.1925 0 ;9 10 0.001 0.01 0 0.0175 0 ;4 10 0.0 0.016667 0 0.00 1.0 ;10 11 0.0025 0.025 0 0.04375 0 ;3 11 0.0 0.016667 0 0.00 1.0 ;7 0 0.0 0.0 0 2.10 0;9 0 0.0 0.0 0 3.60 0; （4）在潮流計算完成后還

13、需要重新將計算結(jié)果重新還原為原來的節(jié)點編號：這一部分的方法與前面剛好相反，這里就不重復(fù)了，請同學(xué)們自己好好琢磨一下。 設(shè)電壓幅值和相角的初值設(shè)迭代次數(shù) M=0M Mmax？NOYES不收斂，停止迭代2 數(shù)據(jù)文件的打開數(shù)據(jù)文件的打開dfile,pathname=uigetfile(*.m,Select Data File);if pathname = 0 error( you must select a valid data file)else lfile =length(dfile); % strip off .m eval(dfile(1:lfile-2);end注：全局變量的定義：glob

14、al 將結(jié)果輸入到文件將結(jié)果輸入到文件向向output.datoutput.dat寫入數(shù)據(jù)：寫入數(shù)據(jù)： myf=fopen(I:mfilesoutput.dat,w);myf=fopen(I:mfilesoutput.dat,w); fprintf(myf, -Linear equation input data-n); fprintf(myf, -Linear equation input data-n); for i=1:n, for i=1:n, for j=1:n, for j=1:n, fprintf(myf, %8.4f , a(i,j); fprintf(myf, %8.4f ,

15、 a(i,j); end end fprintf(myf, | %8.4f, b(i); fprintf(myf, | %8.4f, b(i); fprintf(myf, n); fprintf(myf, n); end end fclose(myf); fclose(myf);如果執(zhí)行結(jié)果如下：如果執(zhí)行結(jié)果如下：-Linear equation input data-Linear equation input data- 0.4721 0.2352 -0.2613 0.8421 | -0.2317 0.4721 0.2352 -0.2613 0.8421 | -0.2317 0.2352 0

16、.7411 -0.0463 0.1569 | 0.3219 0.2352 0.7411 -0.0463 0.1569 | 0.3219 -0.2613 -0.0463 -0.8955 0.1748 | 0.6217 -0.2613 -0.0463 -0.8955 0.1748 | 0.6217 0.8421 0.1569 0.1748 0.9841 | 0.9838 0.8421 0.1569 0.1748 0.9841 | 0.9838function Y= y(bus,line)function Y= y(bus,line)節(jié)點導(dǎo)納矩陣的形成子函數(shù)節(jié)點導(dǎo)納矩陣的形成子函數(shù)n讀取讀取原始數(shù)據(jù)

17、原始數(shù)據(jù)，可以得到：，可以得到：nZt=R+jXZt=R+jX；nYt=1/Zt;Yt=1/Zt;nYm=G+jB/2;Ym=G+jB/2;n設(shè)導(dǎo)納矩陣為設(shè)導(dǎo)納矩陣為Y Y，開始設(shè)開始設(shè)Y=0Y=0（1）普通線路（k0，j不等于0）TyijmYY(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(J,J)=Y(J,J)+Yt+Ym;Y(J,J)=Y(J,J)+Yt+Ym;Y(I,J)=Y(I,J)-Yt;Y(I,J)=Y(I,J)-Yt;Y(J,I)=Y(I,J)Y(J,I)=Y(I,J)； （2）對于對地支路：k0，j0 imYY(I,I)=Y(I,I)+Ym;

18、Y(I,I)=Y(I,I)+Ym; 3）變壓器支路（K0，非標準變比在j側(cè)）*1 : KijTymY*/TyK*2*1TKyK*1TKyKijmY Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym; Y(J,J)=Y(J,J)+Yt/K/K; Y(J,J)=Y(J,J)+Yt/K/K; Y(I,J)=Y(I,J)-Yt/K; Y(I,J)=Y(I,J)-Yt/K; Y(J,I)=Y(I,J); Y(J,I)=Y(I,J); 4）變壓器支路（k0 % 變壓器線路變壓器線路: Zt和和Ym為折算到為折算到i側(cè)的值側(cè)的值,K在在j側(cè)側(cè)v Y(I,I)=Y(I,I)+Yt

19、+Ym;v Y(J,J)=Y(J,J)+Yt/K/K;v Y(I,J)=Y(I,J)-Yt/K;v Y(J,I)=Y(I,J);v endv if K0 % 變壓器線路變壓器線路: Zt和和Ym為折算到為折算到K側(cè)的值側(cè)的值,K在在i側(cè)側(cè)v Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;v Y(J,J)=Y(J,J)+K*K*Yt;v Y(I,J)=Y(I,J)+K*Yt;v Y(J,I)=Y(I,J);v endvend計算功率偏差11(cossin)0 1,2,1-(sincos)01,2,niisijijijijijjniisijijijijijjPPUU GBinQQUU GBimfunct

20、ion delP,delQ =dPQ(Y,bus)雅可比矩陣雅可比矩陣的計算子函數(shù)的計算子函數(shù)function J=form_jac(bus,Y)雅可比矩陣的形成是潮流計算中最關(guān)鍵的子程序之一，下雅可比矩陣的形成是潮流計算中最關(guān)鍵的子程序之一，下面將講解它的形成過程。面將講解它的形成過程。 v設(shè)一個系統(tǒng)，含有設(shè)一個系統(tǒng)，含有n個節(jié)點，其中個節(jié)點，其中m個個PQ節(jié)節(jié)點，點，1個平衡節(jié)點，個平衡節(jié)點，n-m-1個個PV節(jié)點，則節(jié)點，則1DPHNQKLUU12DmUUUU121nPPPP12mQQQQ121n12mUUUU其中其中HNJKL(1)( -1) ( -1)(2)( -1)(3)( -1)

21、(4)iijjiijjjiijjiijjjPHnnHPNnmNUUQKmnKQLm mLUU是階矩陣：是階矩陣：是階矩陣：是階矩陣： 在程序?qū)崿F(xiàn)中，通常分兩種情況：在程序?qū)崿F(xiàn)中，通常分兩種情況： (1) ij(sincos)(1,1)(cossin)(11,1)(cossin)(1,11)(sincosiijijijijijijjiijjijijijijijjiijijijijijijijjiijjijijijijijjPHUUGBi jnPNUUUGBinjmUQKUUGBNimjnQLUUUGBU -)(1,)ijHi jm12121(sincos)(11)(cossin)2(1)(cos

22、sin)2(1)niiiijijijijijjij iniiiiijijijijijiiijij iniiiijijijijijiiiiijij iiiiiiiPHUUGBinPNUUUGBU GimUQKUUGBNU GimQLUUU-221(sincos)22(1)njijijijijiiiiiiiijj iUGBU BHU Bim-(2) ij2222iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiHUBQNUGPKUGPLUBQ-11(cossin) (sincos)niijijijijijjniijijijijijjPUU GBQUU GB線性方程組求解高斯選列主元消去法高斯選列主元

23、消去法11121(1)11121121222(1)212222(1)1(1)2(1)(1)(1)1(1)2(1)1111121(1)11121221222(1)2122nmnmnnnnnnnmnnmnmHHHNNNPHHHNNNPHHHNNNPQKKKLLLQKKKLLQ1211122212(1)12/nmmmmmm nmmmmUUUULUUKKKLLL 計算線路損耗和線路潮流v線路損耗的求取是潮流計算中最后的子程序線路損耗的求取是潮流計算中最后的子程序之一，下面將講解它的形成過程。之一，下面將講解它的形成過程。 v設(shè)一個系統(tǒng)，含有設(shè)一個系統(tǒng)，含有n個節(jié)點，其中個節(jié)點，其中m個個PQ節(jié)節(jié)點，點

24、，1個平衡節(jié)點，個平衡節(jié)點，n-m-1個個PV節(jié)點。通過牛節(jié)點。通過牛頓拉夫遜法可以求出了所有頓拉夫遜法可以求出了所有PQ節(jié)點的電壓、節(jié)點的電壓、PQ節(jié)點和節(jié)點和PV節(jié)點的相角，即已知節(jié)點的相角，即已知 121.Tn12.TmUUUv至此，我們可以得到整個系統(tǒng)的節(jié)點電壓和至此，我們可以得到整個系統(tǒng)的節(jié)點電壓和相角相角 121nn121nnUUUUUv在已知所有節(jié)點電壓和相角之后，可以通過公式求在已知所有節(jié)點電壓和相角之后，可以通過公式求出所有出所有PV節(jié)點的無功注入節(jié)點的無功注入Q和平衡節(jié)點的有功和無和平衡節(jié)點的有功和無功功率注入，即功功率注入，即 v至此，我們得到了所有節(jié)點（包括平衡節(jié)點）的四至此，我們得到了所有節(jié)點（包括平衡節(jié)點）