電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)(第四講)

1、電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)第四講第四講: : 潮流程序的實(shí)現(xiàn)潮流程序的實(shí)現(xiàn)王康元王康元浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院 Outlinev潮流計(jì)算程序的流程潮流計(jì)算程序的流程v數(shù)據(jù)文件的建立數(shù)據(jù)文件的建立v節(jié)點(diǎn)編號(hào)節(jié)點(diǎn)編號(hào)v節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成v 網(wǎng)絡(luò)方程的求解網(wǎng)絡(luò)方程的求解潮流方程的牛頓潮流方程的牛頓拉夫遜迭代（拉夫遜迭代（1）程序流程：程序流程：（1 1）輸入初始數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)編號(hào)，形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。）輸入初始數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)編號(hào)，形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。（2 2）對(duì)于初始值）對(duì)于初始值 和和 ，求出功率偏差，求出功率偏差 和和(0)P(0)Q(0)(0)(0)1(0)(0)(

2、0)1(cossin)(sincos)niisijijijijijjniisijijijijijjPPUUGBQQUUGB(0)(0)U潮流方程的牛頓潮流方程的牛頓拉夫遜迭代（拉夫遜迭代（2 2(0)(0)(0)1(0)(0)DPJUUQ（2 2）依據(jù)公式算出雅可比矩陣）依據(jù)公式算出雅可比矩陣（3 3）應(yīng)用高斯消元法解線性方程組，得到）應(yīng)用高斯消元法解線性方程組，得到 、(0)(0)U(0)J（4 4）依據(jù)如下公式計(jì)算修正量，并形成迭代公式：）依據(jù)如下公式計(jì)算修正量，并形成迭代公式：這樣反復(fù)迭代計(jì)算，直至所有節(jié)點(diǎn)這樣反復(fù)迭代計(jì)算，直至所有節(jié)點(diǎn)| |U|U|和和| |0表示變壓器線路的非標(biāo)準(zhǔn)變比

3、；表示變壓器線路的非標(biāo)準(zhǔn)變比； line = 1 2 0.04 0.25 0.0 0.25 0; 1 3 0.10 0.35 0.0 0.0 0; 2 3 0.08 0.30 0.0 0.25 0; 5 3 0.00 0.03 0.0 0.0 1.05; 4 2 0.00 0.015 0.0 0.0 1.05;完整的潮流計(jì)算數(shù)據(jù)文件test.m% (bus#)(volt)(ang)(p)(q)(bus type)bus= 1 1.00 0.00 -1.60 -0.80 1; 2 1.00 0.00 -2.00 -1.00 1; 3 1.00 0.00 -3.70 -1.30 1; 4 1.05

4、 0.00 5.00 0.00 2; 5 1.05 0.00 0.00 0.00 3;% b#1 b#2 ( R )( X )( G )( B ) ( K )line = 1 2 0.04 0.25 0.0 0.25 0; 1 3 0.10 0.35 0.0 0.0 0; 2 3 0.08 0.30 0.0 0.25 0; 5 3 0.00 0.03 0.0 0.0 1.05; 4 2 0.00 0.015 0.0 0.0 1.05; 節(jié)點(diǎn)重新編號(hào)的問題v在前面講到的電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算中，總是假設(shè)節(jié)點(diǎn)編號(hào)依在前面講到的電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算中，總是假設(shè)節(jié)點(diǎn)編號(hào)依據(jù)據(jù)PQ節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)、PV節(jié)點(diǎn)、平衡節(jié)

5、點(diǎn)的次序進(jìn)行編號(hào)的。節(jié)點(diǎn)、平衡節(jié)點(diǎn)的次序進(jìn)行編號(hào)的。v但是，實(shí)際電力系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)編號(hào)具有一定的隨意性，并不總但是，實(shí)際電力系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)編號(hào)具有一定的隨意性，并不總是按照這個(gè)原則形成原始數(shù)據(jù)的。是按照這個(gè)原則形成原始數(shù)據(jù)的。v此外，有些時(shí)候需要改變節(jié)點(diǎn)類型，如改變?cè)瓉淼钠胶夤?jié)點(diǎn)此外，有些時(shí)候需要改變節(jié)點(diǎn)類型，如改變?cè)瓉淼钠胶夤?jié)點(diǎn)3為為PV節(jié)點(diǎn)，將原來的節(jié)點(diǎn)，將原來的PV節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)4變?yōu)槠胶夤?jié)點(diǎn)等。變?yōu)槠胶夤?jié)點(diǎn)等。v因此，當(dāng)原始節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)不按照因此，當(dāng)原始節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)不按照PQ節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)、PV節(jié)點(diǎn)、平衡節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)、平衡節(jié)點(diǎn)的次序進(jìn)行編號(hào)時(shí)，需要我們自己寫一個(gè)節(jié)點(diǎn)重新編號(hào)子程的次序進(jìn)行編號(hào)時(shí)，需要我們自己寫一個(gè)節(jié)

6、點(diǎn)重新編號(hào)子程序。序。 例如，當(dāng)原始數(shù)據(jù)如下時(shí)，如何將節(jié)點(diǎn)按照例如，當(dāng)原始數(shù)據(jù)如下時(shí)，如何將節(jié)點(diǎn)按照PQ節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)、PV節(jié)點(diǎn)、平衡節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)、平衡節(jié)點(diǎn)的次序排列，并重新編號(hào)。次序排列，并重新編號(hào)。 bus = 1 1.0300 0.00 7.00 0.00 2 ; 2 1.0100 0.00 7.00 0.00 2 ; 3 1.0300 0.00 0.00 0.00 3 ; 4 1.0100 0.00 7.00 0.00 2 ; 5 1.0000 0.00 0.00 0.00 1 ; 6 1.0000 0.00 0.00 0.00 1 ; 7 1.0000 0.00 -9.67 -1.00 1

7、 ; 8 1.0000 0.00 0.00 0.00 1 ; 9 1.0000 0.00 -17.67 -1.00 1 ; 10 1.0000 0.00 0.00 0.00 1 ; 11 1.0000 0.00 0.00 0.00 1 ; line = 1 5 0.0 0.016667 0 0.00 1.0 ;5 6 0.0025 0.025 0 0.04375 0 ;2 6 0.0 0.0167 0 0.00 1.0 ; 6 7 0.001 0.01 0 0.0175 0 ;7 8 0.011 0.110 0 0.1925 0 ;7 8 0.011 0.110 0 0.1925 0 ;8 9

8、 0.011 0.110 0 0.1925 0 ;8 9 0.011 0.110 0 0.1925 0 ;9 10 0.001 0.01 0 0.0175 0 ;4 10 0.0 0.016667 0 0.00 1.0 ;10 11 0.0025 0.025 0 0.04375 0 ;3 11 0.0 0.016667 0 0.00 1.0 ;7 0 0.0 0.0 0 2.10 0;9 0 0.0 0.0 0 3.60 0; 具體實(shí)現(xiàn)步驟如下： （1 1）首先依據(jù)）首先依據(jù)bus確定系統(tǒng)的確定系統(tǒng)的PQ節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)、PV節(jié)點(diǎn)、平衡節(jié)點(diǎn)數(shù)分別為節(jié)點(diǎn)、平衡節(jié)點(diǎn)數(shù)分別為nPQ、nPV和和nSW，并分

9、別將并分別將PQ節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)、PV節(jié)點(diǎn)、平衡節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分別放入數(shù)節(jié)點(diǎn)、平衡節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分別放入數(shù)組組PQ、PV和和SW中：中： nb,mb=size(bus); nl,ml=size(line); nSW = 0; % number of swing bus counter nPV = 0; % number of PV bus counter nPQ = 0; % number of PQ bus counter for i = 1:nb, % nb為總節(jié)點(diǎn)數(shù) type= bus(i,6); if type = 3, nSW = nSW + 1; % increment swing bus co

10、unter SW(nSW,:)=bus(i,:); elseif type = 2, nPV = nPV +1; % increment PV bus counter PV(nPV,:)=bus(i,:); else nPQ = nPQ + 1; % increment PQ bus counter PQ(nPQ,:)=bus(i,:); end end; （2）按照PQ節(jié)點(diǎn)、PV節(jié)點(diǎn)、平衡節(jié)點(diǎn)的次序形成bus數(shù)據(jù)，并建立節(jié)點(diǎn)編號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系： bus=PQ;PV;SW; newbus=1:nb; nodenum=newbus bus(:,1); bus(:,1)=newbus; nodenum

11、= 1 5 2 6 3 7 4 8 5 9 6 10 7 11 8 1 9 2 10 4 11 3 （3 3）依據(jù)新的節(jié)點(diǎn)編號(hào)修改）依據(jù)新的節(jié)點(diǎn)編號(hào)修改line數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)： for i=1:nl for j=1:2 for k=1:nb if line(i,j)=nodenum(k,2) line(i,j)=nodenum(k,1); break end end end end line = .1 5 0.0 0.016667 0 0.00 1.0 ;5 6 0.0025 0.025 0 0.04375 0 ;2 6 0.0 0.0167 0 0.00 1.0 ; 6 7 0.001 0.01

12、 0 0.0175 0 ;7 8 0.011 0.110 0 0.1925 0 ;7 8 0.011 0.110 0 0.1925 0 ;8 9 0.011 0.110 0 0.1925 0 ;8 9 0.011 0.110 0 0.1925 0 ;9 10 0.001 0.01 0 0.0175 0 ;4 10 0.0 0.016667 0 0.00 1.0 ;10 11 0.0025 0.025 0 0.04375 0 ;3 11 0.0 0.016667 0 0.00 1.0 ;7 0 0.0 0.0 0 2.10 0;9 0 0.0 0.0 0 3.60 0; （4）在潮流計(jì)算完成后還

13、需要重新將計(jì)算結(jié)果重新還原為原來的節(jié)點(diǎn)編號(hào)：這一部分的方法與前面剛好相反，這里就不重復(fù)了，請(qǐng)同學(xué)們自己好好琢磨一下。 設(shè)電壓幅值和相角的初值設(shè)迭代次數(shù) M=0M Mmax？NOYES不收斂，停止迭代2 數(shù)據(jù)文件的打開數(shù)據(jù)文件的打開dfile,pathname=uigetfile(*.m,Select Data File);if pathname = 0 error( you must select a valid data file)else lfile =length(dfile); % strip off .m eval(dfile(1:lfile-2);end注：全局變量的定義：glob

14、al 將結(jié)果輸入到文件將結(jié)果輸入到文件向向output.datoutput.dat寫入數(shù)據(jù)：寫入數(shù)據(jù)： myf=fopen(I:mfilesoutput.dat,w);myf=fopen(I:mfilesoutput.dat,w); fprintf(myf, -Linear equation input data-n); fprintf(myf, -Linear equation input data-n); for i=1:n, for i=1:n, for j=1:n, for j=1:n, fprintf(myf, %8.4f , a(i,j); fprintf(myf, %8.4f ,

15、 a(i,j); end end fprintf(myf, | %8.4f, b(i); fprintf(myf, | %8.4f, b(i); fprintf(myf, n); fprintf(myf, n); end end fclose(myf); fclose(myf);如果執(zhí)行結(jié)果如下：如果執(zhí)行結(jié)果如下：-Linear equation input data-Linear equation input data- 0.4721 0.2352 -0.2613 0.8421 | -0.2317 0.4721 0.2352 -0.2613 0.8421 | -0.2317 0.2352 0

16、.7411 -0.0463 0.1569 | 0.3219 0.2352 0.7411 -0.0463 0.1569 | 0.3219 -0.2613 -0.0463 -0.8955 0.1748 | 0.6217 -0.2613 -0.0463 -0.8955 0.1748 | 0.6217 0.8421 0.1569 0.1748 0.9841 | 0.9838 0.8421 0.1569 0.1748 0.9841 | 0.9838function Y= y(bus,line)function Y= y(bus,line)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成子函數(shù)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成子函數(shù)n讀取讀取原始數(shù)據(jù)

17、原始數(shù)據(jù)，可以得到：，可以得到：nZt=R+jXZt=R+jX；nYt=1/Zt;Yt=1/Zt;nYm=G+jB/2;Ym=G+jB/2;n設(shè)導(dǎo)納矩陣為設(shè)導(dǎo)納矩陣為Y Y，開始設(shè)開始設(shè)Y=0Y=0（1）普通線路（k0，j不等于0）TyijmYY(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(J,J)=Y(J,J)+Yt+Ym;Y(J,J)=Y(J,J)+Yt+Ym;Y(I,J)=Y(I,J)-Yt;Y(I,J)=Y(I,J)-Yt;Y(J,I)=Y(I,J)Y(J,I)=Y(I,J)； （2）對(duì)于對(duì)地支路：k0，j0 imYY(I,I)=Y(I,I)+Ym;

18、Y(I,I)=Y(I,I)+Ym; 3）變壓器支路（K0，非標(biāo)準(zhǔn)變比在j側(cè)）*1 : KijTymY*/TyK*2*1TKyK*1TKyKijmY Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym; Y(J,J)=Y(J,J)+Yt/K/K; Y(J,J)=Y(J,J)+Yt/K/K; Y(I,J)=Y(I,J)-Yt/K; Y(I,J)=Y(I,J)-Yt/K; Y(J,I)=Y(I,J); Y(J,I)=Y(I,J); 4）變壓器支路（k0 % 變壓器線路變壓器線路: Zt和和Ym為折算到為折算到i側(cè)的值側(cè)的值,K在在j側(cè)側(cè)v Y(I,I)=Y(I,I)+Yt

19、+Ym;v Y(J,J)=Y(J,J)+Yt/K/K;v Y(I,J)=Y(I,J)-Yt/K;v Y(J,I)=Y(I,J);v endv if K0 % 變壓器線路變壓器線路: Zt和和Ym為折算到為折算到K側(cè)的值側(cè)的值,K在在i側(cè)側(cè)v Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;v Y(J,J)=Y(J,J)+K*K*Yt;v Y(I,J)=Y(I,J)+K*Yt;v Y(J,I)=Y(I,J);v endvend計(jì)算功率偏差11(cossin)0 1,2,1-(sincos)01,2,niisijijijijijjniisijijijijijjPPUU GBinQQUU GBimfunct

20、ion delP,delQ =dPQ(Y,bus)雅可比矩陣雅可比矩陣的計(jì)算子函數(shù)的計(jì)算子函數(shù)function J=form_jac(bus,Y)雅可比矩陣的形成是潮流計(jì)算中最關(guān)鍵的子程序之一，下雅可比矩陣的形成是潮流計(jì)算中最關(guān)鍵的子程序之一，下面將講解它的形成過程。面將講解它的形成過程。 v設(shè)一個(gè)系統(tǒng)，含有設(shè)一個(gè)系統(tǒng)，含有n個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中m個(gè)個(gè)PQ節(jié)節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)，1個(gè)平衡節(jié)點(diǎn)，個(gè)平衡節(jié)點(diǎn)，n-m-1個(gè)個(gè)PV節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)，則1DPHNQKLUU12DmUUUU121nPPPP12mQQQQ121n12mUUUU其中其中HNJKL(1)( -1) ( -1)(2)( -1)(3)( -1)

21、(4)iijjiijjjiijjiijjjPHnnHPNnmNUUQKmnKQLm mLUU是階矩陣：是階矩陣：是階矩陣：是階矩陣： 在程序?qū)崿F(xiàn)中，通常分兩種情況：在程序?qū)崿F(xiàn)中，通常分兩種情況： (1) ij(sincos)(1,1)(cossin)(11,1)(cossin)(1,11)(sincosiijijijijijijjiijjijijijijijjiijijijijijijijjiijjijijijijijjPHUUGBi jnPNUUUGBinjmUQKUUGBNimjnQLUUUGBU -)(1,)ijHi jm12121(sincos)(11)(cossin)2(1)(cos

22、sin)2(1)niiiijijijijijjij iniiiiijijijijijiiijij iniiiijijijijijiiiiijij iiiiiiiPHUUGBinPNUUUGBU GimUQKUUGBNU GimQLUUU-221(sincos)22(1)njijijijijiiiiiiiijj iUGBU BHU Bim-(2) ij2222iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiHUBQNUGPKUGPLUBQ-11(cossin) (sincos)niijijijijijjniijijijijijjPUU GBQUU GB線性方程組求解高斯選列主元消去法高斯選列主元

23、消去法11121(1)11121121222(1)212222(1)1(1)2(1)(1)(1)1(1)2(1)1111121(1)11121221222(1)2122nmnmnnnnnnnmnnmnmHHHNNNPHHHNNNPHHHNNNPQKKKLLLQKKKLLQ1211122212(1)12/nmmmmmm nmmmmUUUULUUKKKLLL 計(jì)算線路損耗和線路潮流v線路損耗的求取是潮流計(jì)算中最后的子程序線路損耗的求取是潮流計(jì)算中最后的子程序之一，下面將講解它的形成過程。之一，下面將講解它的形成過程。 v設(shè)一個(gè)系統(tǒng)，含有設(shè)一個(gè)系統(tǒng)，含有n個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中m個(gè)個(gè)PQ節(jié)節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)

24、，1個(gè)平衡節(jié)點(diǎn)，個(gè)平衡節(jié)點(diǎn)，n-m-1個(gè)個(gè)PV節(jié)點(diǎn)。通過牛節(jié)點(diǎn)。通過牛頓拉夫遜法可以求出了所有頓拉夫遜法可以求出了所有PQ節(jié)點(diǎn)的電壓、節(jié)點(diǎn)的電壓、PQ節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)和PV節(jié)點(diǎn)的相角，即已知節(jié)點(diǎn)的相角，即已知 121.Tn12.TmUUUv至此，我們可以得到整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓和至此，我們可以得到整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓和相角相角 121nn121nnUUUUUv在已知所有節(jié)點(diǎn)電壓和相角之后，可以通過公式求在已知所有節(jié)點(diǎn)電壓和相角之后，可以通過公式求出所有出所有PV節(jié)點(diǎn)的無功注入節(jié)點(diǎn)的無功注入Q和平衡節(jié)點(diǎn)的有功和無和平衡節(jié)點(diǎn)的有功和無功功率注入，即功功率注入，即 v至此，我們得到了所有節(jié)點(diǎn)（包括平衡節(jié)點(diǎn)）的四至此，我們得到了所有節(jié)點(diǎn)（包括平衡節(jié)點(diǎn)）