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-拉夫逊计算的根本原理；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,使学生稳固电力系统潮流计算的根本原理与方法，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。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为节点，节点3为PV节点，节点4为平衡节点，已给定，，，，，，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。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。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以下计算：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；局部程序的流程图；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、参考资料和现有根底条件〔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：下达课程设计的方案书，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软件编写的局部程序。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：学生辩论。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：在以下图所示的简单电力系统中，系统中节点1、2为节点，节点3为PV节点，节点4为平衡节点，已给定，，，，，，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。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。表1网络各元件参数的标幺值支路电阻电抗输电线路变压器变比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i12341.00+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。输入原始数据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是图3.1极坐标下的牛顿-拉夫逊潮流计算程序框图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);whilePR>prform=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默认输出结果保存4位小数，可在显示屏上输入>>fomatlong此时小数点后面保存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:-45.600015.000030.6000-14.80005.000015.0000-47.522812.31035.0000-10.069030.600012.3103-61.696110.20005.275915.2000-5.0000-10.2000-44.360015.0000-5.000010.2759-5.275915.0000-43.6513-47.081015.999731.0813-15.20435.223015.9335-49.773012.74535.4214-10.771331.332512.9466-61.696110.02555.270516.0021-5.2230-10.7791-46.496715.9997-5.421411.3898-5.740415.9335-49.5407-47.017315.956231.0611-15.17945.218615.8961-49.680612.72775.3988-10.741231.305312.9190-61.696110.02815.272515.9793-5.2186-10.7607-46.417315.9562-5.398811.3413-5.718915.8961-49.2810-47.017115.956131.0610-15.17935.218515.8960-49.680212.72765.3989-10.741131.305312.9190-61.696110.02795.272415.9793-5.2185-10.7608-46.417115.9561-5.398911.3411-5.719015.8960-49.2802-47.017115.956131.0610-15.17935.218515.8960-49.680212.72765.3989-10.741131.305312.9190-61.696110.02795.272415.9793-5.2185-10.7608-46.417115.9561-5.398911.3411-5.719015.8960-49.2802迭代中的△P：-0.2000-0.19660.3015-0.00110.0093-0.0167-0.00000.00000.00070.0000-0.0000-0.00000.0000-0.00000.0000迭代中的△Q：0.32001.7358-0.0078-0.0838-0.0000-0.0002-0.0000-0.0000-0.0000-0.0000迭代中相角:-0.2633-0.61940.4284-0.284