严一立-工程设计训练.doc

信 息 工 程 学 院工 程 设 计 训 练 报 告学 院信息工程学院专 业电气工程及其自动化班 级09093114学 号09931405学生姓名陈磊磊指导教师肖宏飞学 期7完成日期一、 目的与任务通过工程训练设计，掌握电力系统中各元件的特性，建立电力系统数学模型，采用牛顿-拉夫逊迭代法进行潮流计算。二、 牛-拉法的潮流计算原理牛顿拉夫逊法的核心是对非线性方程式德求解变成反复对相应的线性方程式德求解，主要步骤如下：（1） 形成节点导纳矩阵。1. 导纳矩阵的阶数等于电力网络的节点数。2. 导纳矩阵各行非对角元素中非零元素的个数等于对应节点所连的不接地支路数。3. 导纳矩阵各对角元素，即各节点的导纳等于相应节点所连支路的导纳和，即4.导纳矩阵非对角元素等于节点i与节点j间支路导纳的负值，即5. 节点导纳矩阵式对称方阵，因此一般只求取这个矩阵的上三角或下三角部分。6. 对于变压器支路其增加非零非对角元素改变节点i的自导纳，其该变量为改变节点j的自导纳，其该变量为（2） 给定各节点电压的初值。（3） 将电压初值带入公式中，计算各节点的不平衡量（4） 将电压初始值带入公式中求雅可比矩阵中各元素当i时，矩阵中的非对角块元素为当j=i时，对角元素为（5） 解修正方程式，求出各节点电压的修正量。（6） 修正各节点电压，其公式为（7） 将带入式（1-1）中计算各节点的不平衡量。（8） 检验是否满足精度，若不收敛则以为初值，返回第（4）步进行下一次迭代。（9） 若收敛，计算平衡节点功率、线路功率分布和线路功率损耗。其中平衡节点功率为线路功率计算式线路上损耗的功率为牛顿拉夫逊法潮流计算对初值要求严格，如果初值和真正解相差较大时，可能不收敛或收敛于不切实际的值。同时牛顿拉夫逊法具有平方收敛的特性，一般潮流计算通常迭代67次就能收敛到非常精确的解，且迭代次数与电力系统规模关系不大。3、 算例分析1原始数据:给出了等效连接图和各额定节点功率、额定电压，迭代精度为0.00001.图1 IEEE 5 节点系统图表1 线路参数（标么值）线路（首末端节点号）RX120.100.4140.050.2150.100.4250.150.6340.050.2350.050.2表2 节点参数（标么值）节点1节点2节点3节点4(pv)节点5(平衡)有功功率0.60.30.5P=0.75，U=1.05U=1.05,=0无功功率0.240.120.192结果：根据题目给出的条件理论的结果为母线名有功发电无功发电电压幅值电压相角类型50.685390.347781.050Slack1-0.6-0.240.98503-4.4058PQ2-0.3-0.120.95924-6.4096PQ3-0.5-0.191.01812-2.2776PQ40.750.34381.050.2968PVI侧母线名J侧母线名编号I侧有功I侧无功J侧有功J侧无功1210.093020.041690.091950.03741142-0.47023-0.18503-0.48338-0.23767153-0.2228-0.09666-0.22887-0.12097254-0.20805-0.08259-0.21622-0.11527345-0.26288-0.09119-0.26662-0.10613356-0.23712-0.09881-0.2403-0.11154四、附录1.牛顿拉夫逊算法的matlab源程序clccleara=1;t=1;m=input(请输入节点数m：);m1=input(请输入PV节点数m1：);n=input(请输入支路数n：);B=zeros(n); %电路阻抗for i=1:n k=1;y=0;x=0; syms Y N p=input(请输入第,num2str(i),条支路的首端节点：); q=input(请输入第,num2str(i),条支路的末端节点：); pq=input(请输入第,num2str(i),条支路是否存在变压器（Y/N）：); if pq=Y; k=input(请输入变压器的变比：); x=input(请输入第,num2str(i),条支路的阻抗：); else x=input(请输入第,num2str(i),条支路的阻抗：); y=input(请输入第,num2str(i),条支路的对地阻抗：); end B(i,1)=p;B(i,2)=q;B(i,3)=k;B(i,4)=x;B(i,5)=y; i=i+1;endY=zeros(m);for i=1:n %求节点导纳矩阵各项 p=B(i,1);q=B(i,2); Y(p,q)=-1/(B(i,3)*B(i,4); Y(q,p)=Y(p,q); Y(p,p)=Y(p,p)+1/(B(i,4)*B(i,3)2)+B(i,5); Y(q,q)=Y(q,q)+1/B(i,4)+B(i,5); i=i+1;enddisp(节点导纳矩阵Y：); %节点导纳矩阵Yfor i=1:m %实部电压初始值 E(i)=input(请输入第,num2str(i),个节点的初始电压实部：);endfor i=1:m %虚部电压初始值 F(i)=input(请输入第,num2str(i),个节点的初始电压虚部：);endfor i=1:m-1%有功功率初始值 P(i)=input(请输入第,num2str(i),个节点的有功功率：);endfor i=1:m-1-m1%无功功率初始值 Q(i)=input(请输入第,num2str(i),个节点的无功功率：);endU=E+F*j;T=input(请输入迭代精度T：);for i=1:m-1 V(2*i-1,1)=E(i); V(2*i,1)=F(i);endwhile tT %功率误差 P1=zeros(1,m-1); Q1=zeros(1,m-m1-1); G=real(Y); B1=imag(Y); for i=1:m-1 for l=1:m P1(i)=P1(i)+E(i)*(G(i,l)*E(l)-B1(i,l)*F(l)+F(i)*(G(i,l)*F(l)+B1(i,l)*E(l); end end for i=1:m-1-m1 for l=1:m Q1(i)=Q1(i)+F(i)*(G(i,l)*E(l)-B1(i,l)*F(l)-E(i)*(G(i,l)*F(l)+B1(i,l)*E(l); end endfor i=1:m-1 dp(i)=P(i)-P1(i);%有功功率误差 end for i=1:m-1-m1 dq(i)=Q(i)-Q1(i);%无功功率误差end for i=(m-m1):(m-1) du(i)=U(i)2-(E(i)2+F(i)2);%电压误差endW=zeros(2*(m-1),1);%修正方程等号右边for i=1:m-1-m1 W(2*i-1,1)=dp(i); W(2*i,1)=dq(i);endfor i=(m-m1):(m-1) W(2*i-1,1)=dp(i); W(2*i,1)=du(i);endWPE=zeros(m-1);QE=zeros(m-1);PF=zeros(m-1);QF=zeros(m-1);UE=zeros(m-1);UE=zeros(m-1);for i=1:m-1; for l=1:m; if i=l; for k=1:m PE(i,i)=PE(i,i)-(G(i,k)*E(k)-B1(i,k)*F(k);%雅克比矩阵（dP/e） PF(i,i)=PF(i,i)-(G(i,k)*F(k)+B1(i,k)*E(k);%雅克比矩阵（dP/f） end PE(i,i)=PE(i,i)-G(i,i)*E(i)-B1(i,i)*F(i); PF(i,i)=PF(i,i)+B1(i,i)*E(i)-G(i,i)*F(i); else PE(i,l)=-(G(i,l)*E(i)+B1(i,l)*F(i);%雅克比矩阵（dP/e） PF(i,l)=B1(i,l)*E(i)-G(i,l)*F(i);%雅克比矩阵（dP/f） end endendfor i=1:m-1-m1; for l=1:m; if i=l; for k=1:m QE(i,i)=QE(i,i)+(G(i,k)*F(k)+B1(i,k)*E(k);%雅克比矩阵（dQ/e） QF(i,i)=QF(i,i)-(G(i,k)*E(k)-B1(i,k)*F(k);%雅克比矩阵（dQ/f） end QE(i,i)=QE(i,i)+B1(i,i)*E(i)-G(i,i)*F(i); QF(i,i)=QF(i,i)+G(i,i)*E(i)+B1(i,i)*F(i); else QE(i,l)=B1(i,l)*E(i)-G(i,l)*F(i);%雅克比矩阵（dQ/e） QF(i,l)=G(i,l)*E(i)+B1(i,l)*F(i);%雅克比矩阵（dQ/f） end endendfor i=m-m1:m-1; for l=1:m; if i=l; UE(i,l)=-2*E(i);%雅克比矩阵（dU/e） UF(i,l)=-2*F(i);%雅克比矩阵（dU/f） end endend%雅克比矩阵for i=1:m-1-m1 for l=1:m-1 J(2*i-1,2*l-1)=PE(i,l); J(2*i-1,2*l)=PF(i,l); J(2*i,2*l-1)=QE(i,l); J(2*i,2*l)=QF(i,l); endendfor i=m-m1:m-1 for l=1:m-1 J(2*i-1,2*l-1)=PE(i,l); J(2*i-1,2*l)=PF(i,l); J(2*i,2*l-1)=UE(i,l); J(2*i,2*l)=UF(i,l); endendJ;dv=JW;%求解修正方程t=max(abs(dv);V=V-dv;for i=1:m Ug(i)=E(i)+F(i)*j;enddisp(第,num2str(a),次迭代后各电压的值)Ugfor i=1:m-1 E(i)=V(2*i-1,1); F(i)=V(2*i,1);enda=a+1;enda=母线名;b=有功发电;c=无功发电;d=电压幅值;e=电压相角;xlswrite(1.xls,a,muxian,A1)xlswrite(1.xls,b,muxian,B1)xlswrite(1.xls,c,muxian,C1)xlswrite(1.xls,d,muxian,D1)xlswrite(1.xls,e,muxian,E1)for i=1:m xuhao(i,1)=i;endxlswrite(1.xls,xuhao,muxian,A2)%母线名%各节点功率for i=1:m C(i)=0; for j=1:m C(i)=C(i)+conj(Y(i,j)*conj(Ug(j); end S3(i,1)=Ug(i)*C(i);endP4=real(S3);Q4=imag(S3);xlswrite(1.xls,P4,muxian,B2)%母线有功功率xlswrite(1.xls,Q4,muxian,C2)%母线无功功率%电压幅值,电压相角for i=1:m V1(i,1)=sqrt(E(i)2+F(i)2); xiang(i,1)=atan(F(i)./E(i)*180/pi;endxlswrite(1.xls,V1,muxian,D2)%母线电压幅值xlswrite(1.xls,xiang,muxian,E2)%母线电压相角%各线路功率,与输入时的顺序一致for i=1:n p=B(i,1);q=B(i,2); S1(i,1)=Ug(p)*(conj(Ug(p)*B(i,5)+(conj(Ug(p)*(1./B(i,3)-conj(Ug(q)*conj(-Y(p,q); S2(i,1)=Ug(q)*(conj(Ug(q)*B(i,5)+(conj(Ug(q)*B(i,3)-conj(Ug(p)*conj(-Y(q,p);endP2=real(S1);Q2=imag(S1);P3=real(S2);Q3=imag(S2);a=I侧母线名;b=J侧母线名;c=I侧有功;d=I侧无功;e=J侧有功;f=J侧无功;xlswrite(1.xls,a,xianlu,A1)xlswrite(1.xls,b,xianlu,B1)xlswrite(1