基于XB法的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算程序設(shè)計(jì)

目錄模型簡(jiǎn)介………………………(1)修正方程式的建立……………(2)程序流程圖……………………(6)程序……………(7)計(jì)算結(jié)果及分析………………(9)參考文獻(xiàn)………………………(11)設(shè)計(jì)總結(jié)………………………(12)《電力系統(tǒng)分析》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目基于XB法的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算程序設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)班級(jí)設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1.設(shè)計(jì)要求掌握MATLAB語(yǔ)言編程方法；理解和掌握運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行潮流計(jì)算的基本算法原理；針對(duì)某一具體電網(wǎng)，進(jìn)行潮流計(jì)算程序設(shè)計(jì)。其目的在于加深學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析中課程中基本概念和計(jì)算方法的理解，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力。2.內(nèi)容1）學(xué)習(xí)并掌握MATLAB語(yǔ)言。2）掌握變壓器非標(biāo)準(zhǔn)變比概念及非標(biāo)準(zhǔn)變比變壓器的等值電路。掌握節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的概念及導(dǎo)納矩陣的形成和修改方法。3）掌握電力系統(tǒng)功率方程、變量和節(jié)點(diǎn)分類。4）掌握利用XB法進(jìn)行潮流計(jì)算的方法和步驟。5）選擇一個(gè)某一具體電網(wǎng)，編制程序流程框圖。6）利用MATLAB語(yǔ)言編寫該模型的潮流計(jì)算程序，并上機(jī)調(diào)試程序，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。7）整理課程設(shè)計(jì)論文。起止時(shí)間2011年6月27日至2011年7月4日指導(dǎo)教師簽名2011年7月4日系（教研室）主任簽名2011年7月4日學(xué)生簽名2011年7月4日一、模型簡(jiǎn)介下圖所示電力系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)各元件參數(shù)的標(biāo)幺值如下：圖44節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算圖系統(tǒng)1、2為PQ節(jié)點(diǎn)，3為PV節(jié)點(diǎn)，4為平衡節(jié)點(diǎn)，容許誤差，試?yán)肵B法實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的程序設(shè)計(jì)。修正方程式的建立P-Q分解法潮流計(jì)算時(shí)的修正方程是計(jì)及電力系統(tǒng)的特點(diǎn)后對(duì)牛拉法修正方程式的簡(jiǎn)化。由牛拉法修正方程式，可得出P-Q分解法潮流計(jì)算時(shí)的修正方程式:(2.1)或者簡(jiǎn)寫為（2.2）對(duì)修正方程式的第一個(gè)簡(jiǎn)化是：計(jì)及電力網(wǎng)絡(luò)中的各元件的電抗一般遠(yuǎn)大于電阻，以致各節(jié)點(diǎn)電壓相位角的改變主要影響各元件中的有功功率潮流從而各節(jié)點(diǎn)的注入有功功率；各節(jié)點(diǎn)電壓大小的改變主要影響各元件中的無(wú)功功率潮流，從而各節(jié)點(diǎn)的注入無(wú)功功率；可將修正方程式簡(jiǎn)化為（2.3）電力網(wǎng)絡(luò)的上述特點(diǎn)，可以由《電力系統(tǒng)分析》第三章中對(duì)縱、橫向附加電勢(shì)的討論中得到證實(shí)。對(duì)修正方程式的第二個(gè)簡(jiǎn)化基于對(duì)狀態(tài)變量的約束條件，即不宜過(guò)大。計(jì)及這一條件，在計(jì)及，可以認(rèn)為；于是則有(2.4)再按自導(dǎo)納的定義，上式中的項(xiàng)應(yīng)為各元件電抗遠(yuǎn)大于電阻的前提下，除節(jié)點(diǎn)i外，其它節(jié)點(diǎn)都接地時(shí)，由節(jié)點(diǎn)i注入的無(wú)功功率。這功率必遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行時(shí)節(jié)點(diǎn)的注入無(wú)功功率。雅可比矩陣中的兩個(gè)子陣H、L的元素將有相同的表示式，但是它們的階數(shù)不同。這兩個(gè)子陣都展開(kāi)如下式所示：(2.5)將上式代入(2.1)可得(2.6)(2.7)將上面兩個(gè)式子的左右都前乘以下式可得；（2.8）(2.9)(2.10)上兩式可簡(jiǎn)寫為：(2.11)(2.12)為了加速收斂，使它們能更有效的進(jìn)行修正，可以考慮在中盡量去掉那些與有功功率及電壓向量角度無(wú)關(guān)或影響較小的因素。為此，我們以電力系統(tǒng)導(dǎo)納矩陣的虛部作為，但是去掉了充電電容和變壓器非標(biāo)準(zhǔn)變化的影響。具體地說(shuō)，的非對(duì)角元素和對(duì)角元素分別按下式計(jì)算：，（2.13）式中：和分別為支路的電阻和感抗。與迭代用的按式（2.13）計(jì)算。，（2.14）式中：為節(jié)點(diǎn)的接地支路的電納。三、程序流程圖P-Q法啟動(dòng)啟動(dòng)輸入原始數(shù)據(jù)按式（2.12）和（2.13）形成B’和B”形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣YB設(shè)PQ節(jié)點(diǎn)電壓初值，各節(jié)點(diǎn)電壓相角初值置迭代次數(shù)k=0置初值kp=1,kq=1按式（2.8）計(jì)算不平衡功率ΔPi(k)，計(jì)算ΔPi(k)/Ui(k)∣ΔPi(k)/Ui(k)∣max≤ε？按式（4.14）計(jì)算Δδi(k)I=1,2,3…,n,i≠sδi(k+1)=δi(k)+Δδi(k)置kq=1按式（2.9）計(jì)算不平衡功率ΔQi(k)，計(jì)算ΔQi(k)/Ui(k)∣ΔQi(k)/Ui(k)∣max≤ε？按式（4.15）計(jì)算ΔUi(k)I=1,2,3…,n,i≠sUi(k+1)=Ui(k)+ΔUi(k)置kp=1k+1k計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)功率及全部線路功率輸出置kp=0置kq=0kq=0?kp=0?終止YNNYYN四、程序%輸入原始數(shù)clc;clear;g(1,2)=0.58823;b(1,2)=-2.35294;%各支路導(dǎo)納的標(biāo)幺值g(1,3)=0.00000;b(1,3)=-3.66703;g(1,4)=0.45386;b(1,4)=-1.89107;g(2,4)=0.48077;b(2,4)=-2.40385;g(2,1)=0.58823;b(2,1)=-2.35294;g(3,1)=0.00000;b(3,1)=-3.66703;g(4,1)=0.45386;b(4,1)=-1.89107;g(4,2)=0.48077;b(4,2)=-2.40385;b(1,1)=-0.33219;b(2,2)=0.02941;%各節(jié)點(diǎn)對(duì)地電納的標(biāo)幺值b(3,3)=0.33333;b(4,4)=0.03333;delt(1)=0.0;delt(2)=0.0;delt(3)=0.0;%各節(jié)點(diǎn)電壓相角的初值u(1)=1.0;u(2)=1.0;u(3)=1.1;%各節(jié)點(diǎn)電壓幅值的初值p(1)=-0.30;q(1)=-0.18;%各點(diǎn)給定的輸入功率p(2)=-0.55;q(2)=-0.13;p(3)=0.5;k=0;precision=1;k,delt,uN1=3;%N1是除平衡節(jié)點(diǎn)以外節(jié)點(diǎn)的數(shù)目%形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Yform=1:N1+1forn=1:N1+1ifm==nG(m,m)=g(m,1)+g(m,2)+g(m,3)+g(m,4);B(m,m)=b(m,1)+b(m,2)+b(m,3)+b(m,4);elseG(m,n)=-g(m,n);B(m,n)=-b(m,n);endendendY=G+j*BB1=B(1:2,1:2)%形成系數(shù)矩陣B1和B11B11=B(1:3,1:3)%迭代過(guò)程whileprecision>0.00001delt(4)=0;u(4)=1.05;%平衡節(jié)點(diǎn)的電壓form=1:N1forn=1:N1+1pt(n)=u(m)*u(n)*(G(m,n)*cos(delt(m)-delt(n))+B(m,n)*sin(delt(m)-delt(n)));endpp(m)=p(m)-sum(pt);endform=1:N1PU(m)=pp(m)/u(m);PU1(m)=pp(m)/(u(m)^2);endddelt=-inv(B11)*PU1';%各節(jié)點(diǎn)電壓相位角的變量Δδi(0)precision=max(abs(PU));%收斂判據(jù)（ΔPi/Ui≤ε）forn=1:N1delt(n)=delt(n)+ddelt(n);%各節(jié)點(diǎn)電壓相位角的新值δi(1)endform=1:N1-1forn=1:N1+1qt(n)=u(m)*u(n)*(G(m,n)*sin(delt(m)-delt(n))-B(m,n)*cos(delt(m)-delt(n)));endqq(m)=q(m)-sum(qt);endform=1:N1-1QU(m)=qq(m)/u(m);enduu=-inv(B1)*QU';%各節(jié)點(diǎn)電壓幅值的變量ΔUi(0)precision=max(abs(QU));%收斂判據(jù)（ΔQi/Ui≤ε）forn=1:N1-1u(n)=u(n)+uu(n);%各節(jié)點(diǎn)電壓幅值的新值Ui(1)endk=k+1;k,delt,uend%計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)和線路的功率forn=1:N1+1U(n)=u(n)*(cos(delt(n))+j*sin(delt(n)));%各節(jié)點(diǎn)的電壓值endform=1:N1+1I(m)=Y(4,m)*U(m);endS4=U(4)*sum(conj(I))%平衡節(jié)點(diǎn)的功率form=1:N1+1forn=1:N1+1S(m,n)=U(m)*(conj(U(m))-conj(U(n)))*conj(-Y(m,n));%線路的功率endendSYB1B11ppqqudeltU五、運(yùn)行結(jié)果分析k=0delt=000u=1.00001.00001.1000Y=1.0421-8.2432i-0.5882+2.3529i0+3.6670i-0.4539+1.8911i-0.5882+2.3529i1.0690-4.7274i0-0.4808+2.4038i0+3.6670i00-3.3337i0-0.4539+1.8911i-0.4808+2.4038i00.9346-4.2616iB1=-8.24322.35292.3529-4.7274B11=-8.24322.35293.66702.3529-4.727403.66700-3.3337k=1delt=-0.0278-0.12510.09330u=0.98390.96421.10001.0500k=2delt=-0.0080-0.11190.12010u=0.98460.96491.10001.0500k=3delt=-0.0085-0.11250.11780u=0.98470.96481.10001.0500k=4delt=-0.0088-0.11260.11740u=0.98470.96481.10001.0500k=5delt=-0.0087-0.11260.11750u=0.98470.96481.10001.0500S4=0.3679+0.2647iS=00.2462+0.0002i-0.5000-0.3848i-0.0463-0.1175i-0.2400+0.0248i00-0.3100-0.1275i0.5000+0.4968i0000.0482+0.1257i0.3197+0.1757i00Y=1.0421-8.2432i-0.5882+2.3529i0+3.6670i-0.4539+1.8911i-0.5882+2.3529i1.0690-4.7274i0-0.4808+2.4038i0+3.6670i00-3.3337i0-0.4539+1.8911i-0.4808+2.4038i00.9346-4.2616iB1=-8.24322.35292.3529-4.7274B11=-8.24322.35293.66702.3529-4.727403.66700-3.3337pp=1.0e-003*-0.06380.00280.1268qq=1.0e-005*-0.94120.2572u=0.98470.96481.10001.0500delt=-0.0087-0.11260.11750U=0.9846-0.0086i0.9587-0.1084i1.