电力系统分析实验

1、课 程 实 验 报 告学年学期 16-17年第一学期 课程名称 电力系统分析 实验名称 实 验 室 专业年级 电气144班 学生姓名 徐振川 学生学号 2014011681 提交时间 2016.12.23 成 绩 任课教师 水利与建筑工程学院基于matlab编程的潮流计算一实验目的1.学习和掌握潮流计算的方法和步骤。2.学习和使用Matlab编写潮流计算迭代程序。3.学习和掌握matpower工具箱计算潮流的函数和方法。4.通过对电力系统潮流计算的计算机程序的编制与调试，获得对5.复杂电力系统进行潮流计算的计算机程序，使系统潮流计算能 够由计算机自行完成。6.学会运用电力系统的数学模型，掌握潮

2、流计算的过程及其特 点，熟悉各种常用应用软件。7.加强编制调试计算机程序的能力，提高工程计算的能力。二实验原理电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，它根据给定的运行条件以及系统的界限情况确定整个电力系统各个部分的运行状态：系统的功率损耗，各元件流过的功率，各母线的电压等等，作为电力系统稳态分析、暂态分析和故障分析的基础。潮流计算是电力系统各种计算的基础，又是研究电力系统进行故障计算、安全分析的工具。在电力系统规划设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用电力系统潮流计算来定量比较运行方式或供电方案的可靠性、合理性和经济性。对于正在规划的电力系统，可以通过潮流计算，合理地规划

3、电网的结构并选择无功补偿方案以满足规划水平的大小方式下的交流交换控制、调峰、调相、调压的要求，为选择电网供电方案以及电气设备提供依据；对于已经运行的电力系统，可以通过潮流计算，检查系统中各元件是否过压过载等，预计电网的运行情况，发现电网中的薄弱环节，供调度员日常调度控制参考，为电力系统的稳定运行提供保证。本实验采用前推回代法求解。辐射状配电网的显著特征是从任意给定母线到源点有唯一路径，前推回代法就是充分利用了配电网络的这一特征，沿这些唯一的供电路径修正电压和电流。在前推过程中，首先根据配电检测终端量测的节点各相负荷的有功、无功功率计算支路电流；然后从各负荷支路开始向潮流的前方直到源点根据基尔霍

4、夫电流定律计算各支路的电流分布；最后求出源节点流出的三相电流。在回代过程中，由已知电源电压和所求得的三相电流，从源节点向各负荷节点根据基尔霍夫电压定律计算系统所有节点的三相电压。每次迭代须对负荷电流做修正，即按求得的各负荷节点电压修正配电变压器的损耗，由修正后的变压器损耗和测量的负荷功率修正负荷支路电流。经过反复迭代和修正，直到两次迭代的各节点三相电压差均小于设定误差。最后，利用前推回代潮流计算收敛后的电流、电压值和等效线路的阻抗、配电变压器的阻抗和导纳值算出相应的各支路损耗和各变压器损耗值。三实验内容 按照实验要求所编程序如下：ess=0.001ee=zeros(1,7)z=0.6+j*0.

5、35 0.62+j*0.5 1+j*0.55 0.65+j*0.35 0.72+j*0.75 0.9+j*0.5 0.54+j*0.65s=0.4+j*0.28 0.4+j*0.3 0.4+j*0.3 0.5+j*.35 0.6+j*0.4 0.5+j*0.4 0.6+j*0.45ss=0.4+j*0.28 0.4+j*0.3 0.4+j*0.3 0.5+j*.35 0.6+j*0.4 0.5+j*0.4 0.6+j*0.45ss(1)=s(1)d=(real(s(1)2+imag(s(1)2)*z(1)/(102)s(1)=s(1)+ds(2)=s(1)+s(2)ss(2)=s(2)d=(r

6、eal(s(2)2+imag(s(2)2)*z(2)/(102)s(2)=s(2)+dd=(real(s(3)2+imag(s(3)2)*z(3)/(102)ss(3)=s(3)s(3)=s(3)+dd=(real(s(4)2+imag(s(4)2)*z(4)/(102)ss(4)=s(4)s(4)=s(4)+ds(5)=s(5)+s(3)+s(4)ss(5)=s(5)d=(real(s(5)2+imag(s(5)2)*z(5)/(102)s(5)=s(5)+dd=(real(s(6)2+imag(s(6)2)*z(6)/(102)ss(6)=s(6)s(6)=s(6)+ds(7)=s(7)+

7、s(2)+s(5)+s(6)ss(7)=s(7)d=(real(s(7)2+imag(s(7)2)*z(7)/(102)s(7)=s(7)+du=zeros(1,8)u(8)=10.5u(7)=sqrt(u(8)-(real(s(7)*real(z(7)+imag(s(7)*imag(z(7)/u(8)2+(real(s(7)*imag(z(7)-imag(s(7)*real(z(7)/u(8)2)u(6)=sqrt(u(7)-(real(s(6)*real(z(6)+imag(s(6)*imag(z(6)/u(7)2+(real(s(6)*imag(z(6)-imag(s(6)*real(z

8、(6)/u(7)2)u(5)=sqrt(u(7)-(real(s(5)*real(z(5)+imag(s(5)*imag(z(5)/u(7)2+(real(s(5)*imag(z(5)-imag(s(5)*real(z(5)/u(7)2)u(2)=sqrt(u(7)-(real(s(2)*real(z(2)+imag(s(2)*imag(z(2)/u(7)2+(real(s(2)*imag(z(2)-imag(s(2)*real(z(2)/u(7)2)u(3)=sqrt(u(5)-(real(s(3)*real(z(3)+imag(s(3)*imag(z(3)/u(5)2+(real(s(3)

9、*imag(z(3)-imag(s(3)*real(z(3)/u(5)2)u(4)=sqrt(u(5)-(real(s(4)*real(z(4)+imag(s(4)*imag(z(4)/u(5)2+(real(s(4)*imag(z(4)-imag(s(4)*real(z(4)/u(5)2)u(1)=sqrt(u(2)-(real(s(1)*real(z(1)+imag(s(1)*imag(z(1)/u(2)2+(real(s(1)*imag(z(1)-imag(s(1)*real(z(1)/u(2)2)while i8 uu(i)=u(i) i=i+1endd=(real(ss(1)2+im

10、ag(ss(1)2)*z(1)/(u(1)2s(1)=ss(1)+dd=(real(ss(2)2+imag(ss(2)2)*z(2)/(u(2)2s(2)=ss(2)+dd=(real(ss(3)2+imag(ss(3)2)*z(3)/(u(3)2s(3)=ss(3)+dd=(real(ss(4)2+imag(ss(4)2)*z(4)/(u(4)2s(4)=ss(4)+dd=(real(ss(5)2+imag(ss(5)2)*z(5)/(u(5)2s(5)=ss(5)+dd=(real(ss(6)2+imag(ss(6)2)*z(6)/(u(6)2s(6)=ss(6)+dd=(real(ss(

11、7)2+imag(ss(7)2)*z(7)/(u(7)2s(7)=ss(7)+du(7)=sqrt(u(8)-(real(s(7)*real(z(7)+imag(s(7)*imag(z(7)/u(8)2+(real(s(7)*imag(z(7)-imag(s(7)*real(z(7)/u(8)2)u(6)=sqrt(u(7)-(real(s(6)*real(z(6)+imag(s(6)*imag(z(6)/u(7)2+(real(s(6)*imag(z(6)-imag(s(6)*real(z(6)/u(7)2)u(5)=sqrt(u(7)-(real(s(5)*real(z(5)+imag(s

12、(5)*imag(z(5)/u(7)2+(real(s(5)*imag(z(5)-imag(s(5)*real(z(5)/u(7)2)u(2)=sqrt(u(7)-(real(s(2)*real(z(2)+imag(s(2)*imag(z(2)/u(7)2+(real(s(2)*imag(z(2)-imag(s(2)*real(z(2)/u(7)2)u(3)=sqrt(u(5)-(real(s(3)*real(z(3)+imag(s(3)*imag(z(3)/u(5)2+(real(s(3)*imag(z(3)-imag(s(3)*real(z(3)/u(5)2)u(4)=sqrt(u(5)-

13、(real(s(4)*real(z(4)+imag(s(4)*imag(z(4)/u(5)2+(real(s(4)*imag(z(4)-imag(s(4)*real(z(4)/u(5)2)u(1)=sqrt(u(2)-(real(s(1)*real(z(1)+imag(s(1)*imag(z(1)/u(2)2+(real(s(1)*imag(z(1)-imag(s(1)*real(z(1)/u(2)2)while i=ess d=(real(ss(1)2+imag(ss(1)2)*z(1)/(u(1)2s(1)=ss(1)+dd=(real(ss(2)2+imag(ss(2)2)*z(2)/(

14、u(2)2s(2)=ss(2)+dd=(real(ss(3)2+imag(ss(3)2)*z(3)/(u(3)2s(3)=ss(3)+dd=(real(ss(4)2+imag(ss(4)2)*z(4)/(u(4)2s(4)=ss(4)+dd=(real(ss(5)2+imag(ss(5)2)*z(5)/(u(5)2s(5)=ss(5)+dd=(real(ss(6)2+imag(ss(6)2)*z(6)/(u(6)2s(6)=ss(6)+dd=(real(ss(7)2+imag(ss(7)2)*z(7)/(u(7)2s(7)=ss(7)+du(7)=sqrt(u(8)-(real(s(7)*re

15、al(z(7)+imag(s(7)*imag(z(7)/u(8)2+(real(s(7)*imag(z(7)-imag(s(7)*real(z(7)/u(8)2)u(6)=sqrt(u(7)-(real(s(6)*real(z(6)+imag(s(6)*imag(z(6)/u(7)2+(real(s(6)*imag(z(6)-imag(s(6)*real(z(6)/u(7)2)u(5)=sqrt(u(7)-(real(s(5)*real(z(5)+imag(s(5)*imag(z(5)/u(7)2+(real(s(5)*imag(z(5)-imag(s(5)*real(z(5)/u(7)2)u

16、(2)=sqrt(u(7)-(real(s(2)*real(z(2)+imag(s(2)*imag(z(2)/u(7)2+(real(s(2)*imag(z(2)-imag(s(2)*real(z(2)/u(7)2)u(3)=sqrt(u(5)-(real(s(3)*real(z(3)+imag(s(3)*imag(z(3)/u(5)2+(real(s(3)*imag(z(3)-imag(s(3)*real(z(3)/u(5)2)u(4)=sqrt(u(5)-(real(s(4)*real(z(4)+imag(s(4)*imag(z(4)/u(5)2+(real(s(4)*imag(z(4)-

17、imag(s(4)*real(z(4)/u(5)2)u(1)=sqrt(u(2)-(real(s(1)*real(z(1)+imag(s(1)*imag(z(1)/u(2)2+(real(s(1)*imag(z(1)-imag(s(1)*real(z(1)/u(2)2)while i8 ee(i)=abs(u(i)-uu(i) i=i+1endend四结果分析 由题意可得，收敛判据取 ，程序计算结果满足要求。五实验总结经过对教材仔细的阅读和揣摩，对手工算法的特点和原理有了比较清晰的认识和了解，已经能够熟练运用手工算法对简单的电力系统网络进行分析和计算。在实验中遇到了很多困难和挫折，但是通过我自

18、己的努力，加上老师和同学的帮助，使我顺利渡过难关。通过克服这些困难，我个人的能力有了很大提升，我的知识也得到了运用和升华，这也就是本次实验最核心的目的，使我以后能够更加出色地完成任务。电力系统的matpower潮流计算一.实验目的1.学习和掌握潮流计算的方法和步骤。2.学习和使用Matlab编写潮流计算迭代程序。3.学习和掌握matpower工具箱计算潮流的函数和方法。二实验原理MATPOWER是一个用MATLAB的M文件编写,用来解决电力系统潮流计算和优化潮流计算问题的软件包。MATPOWER特点是简单、易懂且程序代码公开，这为电力系统专业同学们深入学习和理解掌握潮流计算中的难点（如节点导纳

19、矩阵、算法及迭代过程等）提供了一个开放、便捷的平台。通过MATPOWE在电力系统潮流计算中的具体实例研究学习，来感受其应用方式。三实验内容MATPOWER所用的所有数据文件均为MATLAB的M文件或者MAT文件,用来定义和返回变量:baseMVA、bus、branch、gen等。baseMVA变量是一个标量,用来设置基准容量。对于计算中采用有名值,可以根据需要设置,如100MVA;对于计算中采用标么值,一般设置为1。bus变量是一个矩阵,用来设置电网中各母线参数,其格式为:bus_i、type、Pd、Qd、Gs、Bs、area、Vm、Va、baseKV、zone、Vmax、Vmin。bus_i

20、用来设置母线编号,范围为129997。type用来设置母线类型,1为PQ节点母线,2为PV节点母线,3为平衡(参考)节点母线。Pd和Qd用来设置母线注入负荷的有功和无功功率。Gs、Bs用来设置与母线并联电导和电纳。baseKV用来设置该母线基准电压。Vm和Va用来设置母线电压的幅值、相位初值。Vmax和Vmin用来设置工作时母线最高、最低电压幅值。area和zone用来设置电网断面号和省耗分区号,一般都设置为1,前者可设置范围为1100,后者可设置范围为1999。branch变量是一个矩阵,用来设置电网中各支路参数,其格式为:fbus、tbus、r、x、b、rateA、rateB、rateC、

21、ratio、angle、status。fbus和tbus用来设置该支路由起始节点(母线)编号和终止节点(母线)编号。r、x和b用来设置该支路的电阻、电抗和充电电纳。rateA、rateB和rateC分别用来设置该支路长期、短期和紧急允许功率。ratio用来设置该支路的变比,如果支路元件仅仅是导线为0;如果支路元件为变压器,则该变比为fbus侧母线的基准电压与tbus侧母线的基准电压之比。angle用来设置支路的相位角度,如果支路元件为变压器,就是变压器的转角;如果支路元件不是变压器,相位角度为0度。status用来设置支路工作状态,1表示投入运行,0表示退出运行。gen变量也是一个矩阵,用来设

22、置接入电网中的发电机(电源)参数,其格式为:bus、Pg、Qg、Qmax、Qmin、Vg、mBase、status、Pmax、Pmin。bus用来设置接入发电机(电源)的母线编号。Pg和Qg用来设置接入发电机(电源)的有功和无功功率。Pmax和Pmin用来设置接入发电机(电源)的有功功率最大、最小允许值。Qmax和Qmin用来设置接入发电机(电源)的无功功率最大、最小允许值。Vg用来设置接入发电机(电源)的工作电压。mBase用来设置接入发电机(电源)的功率基准,如为缺省值,就是baseMVA变量的值。status用来设置发电机(电源)工作状态,1表示投入运行,0表示退出运行。按照各参数设置方

23、法,拷贝一个MATPOWER软件所带例程和对照实际电网资料进行参数修改就能得到实际电力系统潮流仿真计算程序,然后用runpf命令运行程序即可完成电力系统潮流仿真计算。 具体调用使用了IEEE的case9算例，调用格式如下：runpf(case9)四结果分析runpf(case9)MATPOWER Version 6.0b2, 01-Nov-2016 - AC Power Flow (Newton)Newtons method power flow converged in 4 iterations.Converged in 0.02 seconds=| System Summary |=How

24、 many? How much? P (MW) Q (MVAr)- - - -Buses 9 Total Gen Capacity 820.0 -900.0 to 900.0Generators 3 On-line Capacity 820.0 -900.0 to 900.0Committed Gens 3 Generation (actual) 320.0 34.9Loads 3 Load 315.0 115.0 Fixed 3 Fixed 315.0 115.0 Dispatchable 0 Dispatchable -0.0 of -0.0 -0.0Shunts 0 Shunt (inj

25、) -0.0 0.0Branches 9 Losses (I2 * Z) 4.95 51.31Transformers 0 Branch Charging (inj) - 131.4Inter-ties 0 Total Inter-tie Flow 0.0 0.0Areas 1 Minimum Maximum - -Voltage Magnitude 0.958 p.u. bus 9 1.003 p.u. bus 6 Voltage Angle -4.35 deg bus 9 9.67 deg bus 2 P Losses (I2*R) - 2.46 MW line 8-9Q Losses (

26、I2*X) - 16.74 MVAr line 8-2=| Bus Data |= Bus Voltage Generation Load # Mag(pu) Ang(deg) P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr)- - - - - - - 1 1.000 0.000* 71.95 24.07 - - 2 1.000 9.669 163.00 14.46 - - 3 1.000 4.771 85.00 -3.65 - - 4 0.987 -2.407 - - - - 5 0.975 -4.017 - - 90.00 30.00 6 1.003 1.926 - - - - 7 0.986 0.622 - - 100.00 35.00 8 0.996 3.799 - - - - 9 0.958 -4.350 - - 125.00 50.00 - - -