电力系统分析实验

1、电力系统分析实验报告 院 系： 电气学院电气工程系 班 级： 姓 名： 学 号： 联系方式： 实验一：节点导纳阵和短路实验1.1自导纳和互导纳的计算原理 1.1.1节电导纳矩阵的定义及物理意义：节点导纳阵是一个稀疏的对称矩阵。一般的，对于有n个独立节点的网络，可以列写n个节电方程，或用矩阵缩记写成YV=I的形式，其中矩阵Y称为节点导纳矩阵。它的对角线元素Yii称为节点i的自导纳，其值等于接于节点i的所有支路导纳之和。换句话说，自导纳Yii是节点i以外的所有节点都接地时节点i对地的总导纳。非对角线元素Yij称为节点i、j之间的互导纳，它等于直接连接于节点i、j间的支路导纳的负值。由此可见，若节点

2、i、j之间不存在直接支路，则Yij=0。 1.1.2节点导纳矩阵的主要特点： （1）导纳矩阵的元素很容易根据网络接线图和支路参数直观地求得，形成节点导纳矩阵的程序比较简单。 （2）导纳矩阵是稀疏矩阵，其对角线元素一般不为零，但在非对角线元素中则存在不少零元素。在电力系统的接线图中，一半每个节点同平均3-4个其他节点有直接的支路连接，因此在导纳矩阵的非对角线元素中每行平均仅有3-4个非零元素，其余的都是零元素。 c.自导纳与互导纳的计算原理 一般网络： 一般地，对于有n个独立节点的网络，可以列写n个节电方程： 也可以用矩阵写成： 根据上述节点导纳矩阵的物理意义及定义特点，我们容易得出节点导纳矩阵

3、中元素的计算方法和原理：对于节点自导纳，有：即Yii等于与节点i相接的所有支路的导纳之和。对于节点间互导纳，有：即Yik等于节点k、i之间的支路导纳的负值。对于含变压器的支路： 根据型等值电路，可以写出节点p、q的自导纳和节点间的互导纳分别为： 1.2给定计算条件及程序如何修改： 给定计算条件：在2节点处增加一个发电机，其有功功率为5，无功功率为3j； 程序修改方法：无需修改程序； 原因：节点导纳矩阵反映了网络元件的结构特点，而与电源或负载无关。自导纳反应了节点i以外的所有节点都接地时节点i对地的总导纳，互导纳反应了两节点之间的支路导纳负值。因此，增加发电机，节点导纳矩阵无需修改。1.3程序代

4、码及计算结果： 程序代码：#include "stdio.h"int nNode,nBranch;/*定义结构体*/struct BranchInfo int i; int j; float r; float x; float yb; int flag; float IR; float IX;Branch10;/*读取数据函数*/void data_read() FILE* fp; fp=fopen("node5.txt","rb"); fscanf(fp,"%d%dn",&nNode,&nBran

5、ch);printf("%3d %3dn",nNode,nBranch);for(int k =0; k<nBranch;k+)fscanf(fp,"%d%d%f%f%f%dn",&Branchk.i,&Branchk.j,&Branchk.r,&Branchk.x,&Branchk.yb,&Branchk.flag);printf("%d %d %f %f %f %dn",Branchk.i,Branchk.j,Branchk.r,Branchk.x,Branchk.yb,Bra

6、nchk.flag);fclose(fp);float YR1010,YB1010;/*计算导纳参数矩阵*/void ComputeYmatrix() for(int i=0;i<10;i+)for (int j=0;j<10;j+)YRij=0.0f;YBij=0.0f;float temp;int ii,jj,flag;float rr,xx,yb,yb1,yr;for(int k=0;k<nBranch;k+) ii=Branchk.i;jj=Branchk.j;rr=Branchk.r;xx=Branchk.x;yb1=Branchk.yb;flag=Branchk.

7、flag;temp=rr*rr+xx*xx;yr=rr/temp;yb=-xx/temp;if(flag)/line YRiiii+= yr;YRjjjj+= yr; YBiiii+= yb;YBjjjj+= yb; YBiiii+= yb1;YBjjjj+= yb1; YRiijj= -yr;YRjjii= -yr; YBiijj= -yb;YBjjii= -yb;else/transformer YRiijj=0;YRjjii=0; YBiijj=1/(xx*yb1);YBjjii=1/(xx*yb1); if(ii<2|ii>4)YRiiii=0;YBiiii=-(1/xx)

8、;else if(jj<2|jj>4)YRjjjj=0;YBjjjj=-(1/xx); if(ii%2=0) YBiiii+= -1/(yb1*yb1*xx); else if (jj%2=0) YBjjjj+= -1/(yb1*yb1*xx); /*数据输出函数*/void data_output() FILE* fp;fp=fopen("Ymatrix.txt","wb");for(int i=1;i<=nNode;i+)for(int j=1;j<=nNode;j+)fprintf(fp," %8.5f+j %8.

9、5f ",YRij,YBij);fprintf(fp," n");fclose(fp);/*主函数*/void main()data_read();ComputeYmatrix();data_output();计算结果： 1.4短路实验计算条件：（1） 短路实验计算基本原理和方法：（2） 程序框图：（3） 短路实验计算的条件： 短路实验计算的条件为，三号节点故障，过渡阻抗zf为1j。 1.5短路实验相关代码：用MATLAB计算节点阻抗矩阵： 代码：Y=0.00000+-9.52381j,0.00000+9.07030j,0.00000+0.00000j,0.000

10、00+0.00000j,0.00000+0.00000j;0.00000+9.07030j,9.10855+-33.10012j,-4.99896+13.53885j,-4.10959+10.95890j,0.00000+0.00000j;0.00000+0.00000j,-4.99896+13.53885j,11.37290+-31.21523j,-6.37394+17.70538j,0.00000+0.00000j;0.00000+0.00000j,-4.10959+10.95890j,-6.37394+17.70538j,10.48353+-34.52840j,0.00000+5.661

11、23j;0.00000+0.00000j,0.00000+0.00000j,0.00000+0.00000j,0.00000+5.66123j ,0.00000+-5.43478j Z=inv(Y) 运行结果：相关C语言程序代码：#include "stdio.h"int nNode,nBranch;/*定义结构体*/struct BranchInfo int i; int j; float r; float x; float yb; int flag; float IR; float IX;Branch10;/*读数据函数*/void data_read() FILE*

12、fp;fp=fopen("node5.txt","rb"); fscanf(fp,"%d%dn",&nNode,&nBranch);printf("%3d %3dn",nNode,nBranch);for(int k =0; k<nBranch;k+)fscanf(fp,"%d%d%f%f%f%dn",&Branchk.i,&Branchk.j,&Branchk.r,&Branchk.x,&Branchk.yb,&Branch

13、k.flag);printf("%d %d %f %f %f %dn",Branchk.i,Branchk.j,Branchk.r,Branchk.x,Branchk.yb,Branchk.flag);fclose(fp);float YR1010,YB1010;/*计算导纳参数矩阵*/void ComputeYmatrix() for(int i=0;i<10;i+)for (int j=0;j<10;j+) YRij=0.0f;YBij=0.0f;float temp;int ii,jj,flag;float rr,xx,yb,yb1,yr;for(int

14、k=0;k<nBranch;k+) ii=Branchk.i;jj=Branchk.j;rr=Branchk.r;xx=Branchk.x;yb1=Branchk.yb;flag=Branchk.flag;temp=rr*rr+xx*xx;yr=rr/temp;yb=-xx/temp;if(flag)/line YRiiii+= yr;YRjjjj+= yr;YBiiii+= yb;YBjjjj+= yb;YBiiii+= yb1;YBjjjj+= yb1;YRiijj= -yr;YRjjii= -yr;YBiijj= -yb;YBjjii= -yb;else/transformer Y

15、Riijj=0;YRjjii=0;YBiijj=1/(xx*yb1);YBjjii=1/(xx*yb1); if(ii<2|ii>4)YRiiii=0;YBiiii=-(1/xx);else if(jj<2|jj>4)YRjjjj=0;YBjjjj=-(1/xx);if(ii%2=0) YBiiii+= -1/(yb1*yb1*xx); else if (jj%2=0) YBjjjj+= -1/(yb1*yb1*xx);/*计算短路电流电压函数*/void ShortcutCurrent()float ZR10,ZX10,vr10,vx10; float voltage

16、R10,voltageX10; float IFR,IFX,temp;int i; ZR1=-0.0026; ZR2=-0.0027; ZR3=0.0052; ZR4=-0.0016; ZR5=-0.0016; ZX1=- 9.7241; ZX2=-10.2103; ZX3=-10.1887; ZX4=-10.2074; ZX5=-10.6327; ZX3+=1; temp=ZR3*ZR3+ZX3*ZX3; IFR=1.0*ZR3/temp; IFX=-1.0*ZX3/temp;for (i=1;i<=nNode;i+) vri = ZRi*IFR - ZXi*IFX;vxi = ZXi

17、*IFR + ZRi*IFX;voltageRi = 1.0 - vri;voltageXi = -vxi;voltageR3=0;voltageX3=0; for (int k=0;k<nBranch;k+) float temp; int ii,jj,flag; float rr,xx,yb,yb1,yr;ii=Branchk.i;jj=Branchk.j;rr=Branchk.r;xx=Branchk.x;yb1=Branchk.yb;flag=Branchk.flag;temp=rr*rr+xx*xx;yr=rr/temp;yb=-xx/temp; if(flag) Branch

18、k.IR=(vrii-vrjj)*yr-(vxii-vxjj)*yb;Branchk.IX=(vrii-vrjj)*yb+(vxii-vxjj)*yr;elseBranchk.IR=(yb1*vrii-vrjj)*yr-(yb1*vxii-vxjj)*yb;Branchk.IX=(yb1*vrii-vrjj)*yb+(yb1*vxii-vxjj)*yr; printf("I%d%d= %f %f n",Branchk.i,Branchk.j,Branchk.IR,Branchk.IX);/*打印输出数据函数*/void data_output2()FILE* fp1;fp1

19、=fopen("Branchcurrent.txt","wb");for(int k=0;k<=4;k+)fprintf(fp1," %9.6f+j %9.6f ",Branchk.IR,Branchk.IX);fprintf(fp1," n");fclose(fp1);/*主函数*/void main()data_read();ComputeYmatrix();data_output();ShortcutCurrent();data_output2();1.6短路实验相关计算结果：实验二：简单系统的牛顿法潮

20、流计算的上机实验2.1计算程序框图2.2程序清单（1） 首先运用C语言程序计算已知网络参数计算节点导纳矩阵；（2） 构建函数给电压赋初值；（3） 构建函数计算迭代过程中节点不平衡量；（4） 构建函数计算雅可比矩阵元素；（5） 运用函数将雅克比矩阵变形，计算修正方程；（6） 构建函数按公式计算修正各节点的电压；（7） 在主函数中构建goto函数，进行迭代关系；（8） 结束迭代，计算平衡节点的功率和网络的功率分布；2.3程序代码#include "stdio.h"/*定义节点支路结构体*/struct BranchInfo int i; int j; float r; floa

21、t x; float yb; int flag;Branch10;/*定义PQN结构体*/struct PQNodeint i;float p;float qv;int flag;nodepq10;int pqsum,pvsum,SlackNo;float slackVoltage,eps;double imb102;double tempimb102;float PP101;int nNode, nBranch;float YR1010, YB1010;float e010,f010;float w1010;float errorMax; /*数据读取函数*/void data_read()

22、 FILE* fp;fp=fopen("node4.txt","rb"); fscanf(fp,"%d%d%d%d%d%f%fn",&nNode,&nBranch,&pqsum,&pvsum,&SlackNo,&slackVoltage,&eps);printf("%3d %3d %3d %3d %3d %f %fn",nNode,nBranch,pqsum,pvsum,SlackNo,slackVoltage,eps);for(int k =0; k<

23、nBranch;k+)fscanf(fp,"%d%d%f%f%f%dn",&Branchk.i,&Branchk.j,&Branchk.r,&Branchk.x,&Branchk.yb,&Branchk.flag);printf("%d %d %f %f %f %dn",Branchk.i,Branchk.j,Branchk.r,Branchk.x,Branchk.yb,Branchk.flag);for (int i=0;i<nNode-1;i+)fscanf(fp,"%d%f%f%dn&

24、quot;,&nodepqi.i,&nodepqi.p,&nodepqi.qv,&nodepqi.flag); printf("%d %f %f %dn",nodepqi.i,nodepqi.p,nodepqi.qv,nodepqi.flag);fclose(fp);/*计算导纳参数矩阵*/void computeYmatrix() for(int i=0;i<10;i+)for (int j=0;j<10;j+)YRij=0.0f;YBij=0.0f;float temp;int ii,jj,flag;float rr,xx,y

25、b,yb1,yr;for(int k=0;k<nBranch;k+) ii=Branchk.i;jj=Branchk.j;rr=Branchk.r;xx=Branchk.x;yb1=Branchk.yb;flag=Branchk.flag;temp=rr*rr+xx*xx;yr=rr/temp;yb=-xx/temp;if(flag)/line YRiiii+= yr;YRjjjj+= yr;YBiiii+= yb;YBjjjj+= yb;YBiiii+= yb1;YBjjjj+= yb1;YRiijj= -yr;YRjjii= -yr;YBiijj= -yb;YBjjii= -yb;e

26、lse/transformer yb1=1/yb1;YRiijj=0;YRjjii=0;YBiijj=1/(xx*yb1);YBjjii=1/(xx*yb1); if(ii=3)YRiiii=0;YBiiii=-(1/xx); else if(jj=3)YRjjjj=0;YBjjjj=-(1/xx);if(ii=1) YBiiii+= -1/(yb1*yb1*xx); else if (jj=1) YBjjjj+= -1/(yb1*yb1*xx); /*数据输出函数，输出到Ymatrix.txt文本文档*/void data_output()FILE* fp;fp=fopen("Ym

27、atrix.txt","wb");for(int i=1;i<=nNode;i+)for(int j=1;j<=nNode;j+)fprintf(fp," %8.5f+j %8.5f ",YRij,YBij);fprintf(fp," n");fclose(fp);/*电压初始化函数*/void initializeVoltage() int k,flag; for(k=0;k<nNode;k+) flag=nodepqk.flag; if(flag)e0nodepqk.i=1.0; f0nodepqk.i

28、=0.0; elsee0nodepqk.i=nodepqk.qv; f0nodepqk.i=0.0; e0SlackNo=slackVoltage;f0SlackNo=0.0; for(k=1;k<=nNode;k+) printf("%f %fn", e0k,f0k);/*计算DeltaPQV函数*/void ComputeDeltaPQV()int ii,flag;float gg,bb,PP,QQ;float pp,qq,vv;for(int k=0;k<3;k+)flag=nodepqk.flag;if(flag)ii=nodepqk.i;pp=node

29、pqk.p;qq=nodepqk.qv; gg=bb=0;for(int j=1;j<=nNode;j+)gg += YRiij*e0j-YBiij*f0j;bb += YRiij*f0j+YBiij*e0j; PP=e0ii*gg+f0ii*bb;QQ=f0ii*gg-e0ii*bb;imbii0=pp-PP;imbii1=qq-QQ;printf("%f %fn",imbii0,imbii1);elseii=nodepqk.i;pp=nodepqk.p;vv=nodepqk.qv;gg=bb=0;for(int j=1;j<=nNode;j+)gg += Y

30、Riij*e0j-YBiij*f0j;bb += YRiij*f0j+YBiij*e0j; PP=e0ii*gg+f0ii*bb;imbii0=pp-PP;imbii1=vv*vv-e0ii*e0ii-f0ii*f0ii;/*数据输出函数，把数据输出到DealtaPQV.txt文本文档*/void data_output2() FILE* fp;fp=fopen("DealtaPQV.txt","wb");int ii;int k; for(k=0;k<3;k+) ii=nodepqk.i;fprintf(fp,"%f %f n"

31、;,imbii0,imbii1); fprintf(fp," n"); fclose(fp);/*计算雅可比矩阵*/ void J_matrix()int i,flag,j,k,m;double p,qv,temp1,temp2,temp3,temp4;temp1=0;temp2=0;temp3=0;temp4=0;for(j=0;j<=nNode;j+) i=nodepqj.i;flag=nodepqj.flag;p=nodepqj.p;qv=nodepqj.qv;for(m=1;m<=nNode;m+)if(flag=1) /PQ节点if(i=m) /i与j

32、相同for(k=1;k<=nNode;k+)temp1 += (YRik*e0k-YBik*f0k);temp2 += (YRik*f0k+YBik*e0k);temp3=YRii*e0i+YBii*f0i;temp4=YRii*f0i-YBii*e0i;w2*i-12*i-1=-temp1-temp3;w2*i-12*i=-temp2-temp4;w2*i2*i-1=temp2-temp4;w2*i2*i=-temp1+temp3;temp1=0;temp2=0;temp3=0;temp4=0; else w2*i-12*m-1=-YRim*e0i-YBim*f0i;w2*i-12*m

33、=YBim*e0i-YRim*f0i;w2*i2*m-1=YBim*e0i-YRim*f0i;w2*i2*m=YRim*e0i+YBim*f0i; if(flag=0) if(i=m) /i与j相同for(k=1;k<=nNode;k+)temp1 += (YRik*e0k-YBik*f0k);temp2 += (YRik*f0k+YBik*e0k);temp3=YRii*e0i+YBii*f0i;temp4=YRii*f0i-YBii*e0i;w2*i-12*i-1=-temp1-temp3;w2*i-12*i=-temp2-temp4;w2*i2*i-1=-2*e0i;w2*i2*i

34、=-2*f0i;temp1=0;temp2=0;temp3=0;temp4=0; else w2*i-12*m-1=-YRim*e0i-YBim*f0i;w2*i-12*m=YBim*e0i-YRim*f0i;w2*i2*m-1=0;w2*i2*m=0; for(m=1;m<7;m+)for (j=1;j<7;j+)printf("%f ", wmj);printf("n");/*数据输出函数，输出到Jcobi.txt文本文档*/void data_output3() FILE* fp;fp=fopen("Jcobi.txt&quo

35、t;,"wb");int i,j;for (i=1;i<7;i+) for(j=1;j<7;j+) fprintf(fp,"%f ",wij);fprintf(fp,"n"); fclose(fp);/*雅可比矩阵转化*/void Transform_Jacobi()for (int i=1;i<nNode;i+) for(int j=1;j<=6;j+) float t; t=w2*i-1j; w2*i-1j=w2*ij; w2*ij=t; for (i=1;i<=6;i+) for (int j=1;

36、j<=6;j+) printf("%f ",wij); printf("n"); /*数据输出函数，数据输出到Transformed_J.txt文本文档*/void data_output4() FILE* fp; fp=fopen("Transformed_J.txt","wb");for (int i=1;i<=6;i+) for (int j=1;j<=6;j+) fprintf(fp,"%f ",wij); fprintf(fp,"n"); fclo

37、se(fp);float error10;/*高斯判据函数*/void gauss() int i,j,k,m;double t;m=2*nNode-2;for(i=1;i<=nNode;i+) printf("ll%f %f n",imbi1,imbi0);error2*i-1=imbi1;error2*i=imbi0;printf("ee%f %f n",error2*i-1,error2*i);for(i = 1;i <= m; i+)t = -1.0/wii;for(j =i+1;j<=m;j+)wij = wij*t;erro

38、ri = errori*t;for(k=i+1; k<=m;k+)for(j = i+1; j<=m;j+)wkj=wkj+wki*wij;errork = errork+wki*errori;for(i =m;i>=1;i-)for(k=i+1;k<=m;k+)errori= errori+wik*errork;for(i=1;i<=6;i+) printf("%f n",errori);/*电压计算函数*/void VoltageModify()int i; for (i=1;i<=3;i+) e0i=e0i+error2*i-1;

39、f0i=f0i+error2*i; for (i=1;i<=3;i+) printf("%f +j%f n",e0i,f0i); /*数据输出函数，数据输出到error.txt文本文档*/void data_output5() FILE* fp; fp=fopen("error.txt","wb");for(int i=1;i<=6;i+) fprintf(fp,"%f +j%f n",e0i,f0i); fclose(fp);/*误差计算函数*/float Maxerror() /p maxfor(int i=0;i<nNode;i+) if(imbi0<0)te