南昌大学电力系统分析实验报告

1、本科生实验报告课程名称：电力系统分析实验专业班级：电力系统124班姓 名：学 号：所在学期：2014-2015-22015 年 6 月 20 日实验四 配电网潮流计算实验一、实验目的本实验针对配电网具有辐射式开环结构的特性，基于前推回代的方法编制程序使系统潮流计算能够由计算机自行完成，即已知配电网首端节点电压和各末端节点的功率，由末端向首端计算网络功率分布，再由首端向末端计算节点电压分布，迭代直至收敛条件。通过实验教学加深学生对配电网潮流计算方法的理解，掌握树状辐射式配电网潮流计算的基本算法。熟悉各种常用应用软件，熟悉硬件设备的使用方法，加强编制调试计算机程序的能力，提高工程计算的能力，学习如

2、何将理论知识和实际工程问题结合起来。二、实验器材计算机、软件（已安装，包括各类编程软件C 语言、 C+ 、 VB、 VC 等、应用软件MATLAB 等） 、移动存储设备（学生自备，软盘、U 盘等）三、实验内容编制调试配电网潮流计算的计算机程序。程序要求根据已知的配电网参数，完成该配电系统的潮流计算，要求计算出节点电压、功率等参数。1 . 先编制好的电力系统潮流计算的计算程序原代码由自备移动存储设备导入计算机。2 .应的编程环境下对程序进行组织调试。3 .应用计算例题验证程序的计算效果。4 .对调试正确的计算程序进行存储、打印5 .完成本次实验的实验报告四、实验数据M10kV32+j2?S5S4

3、如图所示一个5节点的配电网系统，S1=S2=2+j2(MV A),S3=S4=S5=4+j4(MV A),假定所有负荷均为恒功率负荷，节点 1为参考节点6相角为00。计算电网个节点电压及支路功率分布，收敛条件为10。五、实验程序 %配电网前推回代潮流计算程序%使用IEEE 33节点配电系统作为算例，可实现弱环网情况下的潮流计算 countnum=0;BranchData =120.09220.0470;230.49300.2511;-可编辑修改-3 44 55 66 77 88991010 11111212 1313 1414 1515 1616 1717 1821919 2020 21212

4、232323 2424 250.36600.38110.81900.18720.71141.03001.04400.19660.37441.46800.54160.59100.74631.28900.73200.16401.50420.40950.70890.45120.89800.89600.1864;0.1941;0.7070;0.6188;0.2351;0.7400;0.7400;0.0650;0.1238;1.1550;0.7129;0.5260;0.5450;1.7210;0.5740;0.1565;1.3554;0.4784;0.9373;0.3083;0.7091;0.7011;

5、-可编辑修改-6260.20300.1034;26 27 0.28420.1447;27 28 1.05900.9337;28 29 0.80420.7006;29 30 0.50750.2585;30 310.97440.9630;31 320.31050.3619;32 33 0.34100.5302;% 支路，阻抗NodeData = 33 100.0060.00;34 90.0040.00;35 120.0080.00;36 60.0030.00;37 60.0020.00;38 200.00100.00;39 200.00100.00;40 60.0020.00;41 60.0020

6、.00;42 45.0030.00;43 60.0035.00;60.0035.00;120.0080.00;60.0010.00;60.0020.00;60.0020.00;90.0040.00;90.0040.00;90.0040.00;90.0040.00;90.0040.00;90.0050.00;420.00200.00;420.00200.00;60.0025.00;60.0025.00;60.0020.00;120.0070.00;200.00600.00;150.0070.00;210.00100.00;1314151617181920212223242526272829303

7、1323360.0040.00;% 节点，负荷UB = 12.66;% 电压基准kVSB = 10;% 功率基准MVAZB = UBA2/SB;% 阻抗基准 ohmBranchData(:,3,4) = BranchData(:,3,4) / ZB;% 阻抗标幺化NodeData(:,2,3) = NodeData(:,2,3) / SB / 1000;% 功率标幺化NN = 33;% 节点数A0 = zeros(NN);for n = 1:NN-1A0(BranchData(n,1),BranchData(n,2) = 1;end% 形成 A0AssociatedMatrix=0;for n

8、=2:NN-1AssociatedMatrix(n,n)=1;temp=BranchData(n-1,1);AssociatedMatrix(n,1:n-1)=AssociatedMatrix(temp,1:n-1);endA0T = A0'% 形成 A0 的转置S = 0;-NodeData(:,2) - i*NodeData(:,3);% 形成 SZL = 0;BranchData(:,3) + i*BranchData(:,4);% 形成 ZLV = ones(NN,1);V(1) = 1;各个节点电压赋初值IL(NN,1) = -conj(S(NN) / V(NN);% 最末支

9、路电流赋初值Delta = 1;% 收敛判据赋初值TempV = V;% 赋初值， 用于记忆上次迭代结while Delta > 1e-8% 节点注入电流countnum=countnum+1;IN = conj(S ./ V);for n = 1:NN-1IL(NN-n) = A0(NN-n,NN-n+1:end) * IL(NN-n+1:end) - IN(NN-n);end% 电流回代过程for n = 2:NN% 电压前推过程V(n) = A0T(n,1:n-1) * V(1:n-1) - ZL(n) * IL(n);endDelta = max(abs(V-TempV);% 更

10、新收敛判据TempV = V;% 记忆迭代结果endVangle(:,1)=abs(V);Vangle(:,2)=angle(V)/3.1415*180;for i=1:NN-1st=BranchData(i,1);en=BranchData(i,2);Sij(i,1)=V(st)*conj(V(st)-V(en)/ZL(i+1);Sji(i,1)=V(en)*conj(V(en)-V(st)/ZL(i+1);End-可编辑修改-可编辑修改-实验五 输电网潮流计算实验一、实验目的本实验针对高压输电网络具有多环、多电源的结构特性，要求根据功率平衡方程的泰勒展开式近似的求取系统的状态变量，使系统潮

11、流计算能够由计算机自行完成，即根据已知的电力网的数学模型（节点导纳矩阵）及各节点参数，由计算程序运行完成该电力系统的潮流计算。通过实验教学加深学生对复杂电力系统掌握潮流计算的过程潮流计算计算方法的理解，学会运用电力系统的数学模型，。及其特点，熟悉各种常用应用软件，熟悉硬件设备的使用方法，加强编制调试计算机程序的能力，提高工程计算的能力，学习如何将理论知识和实际工程问题结合起来。二、实验器材计算机、软件（已安装，包括各类编程软件C 语言、 C+ 、 VB、 VC 等、应用软件MATLAB 等） 、移动存储设备（学生自备，软盘、U 盘等）三、实验内容编制调试电力系统潮流计算的计算机程序。程序要求根

12、据已知的电网的数学模型（节点导纳矩阵）及各节点参数，完成该电力系统的潮流计算，要求计算出节点电压、功率等参数。1 .采用牛顿拉夫逊法编制程序编制潮流程序。2 .先编制好的电力系统潮流计算的计算程序原代码由自备移动存储设备导入计算机。3 .应的编程环境下对程序进行组织调试。4 .应用计算例题验证程序的计算效果。5 .对调试正确的计算程序进行存储、打印。6 .完成本次实验的实验报告。四、实验程序%牛顿一一拉夫逊法进行潮流计算% B1矩阵：1、支路首端号；2、末端号；3、支路阻抗；4、支路对地电纳%5、支路的变比；6、支路首端处于K侧为1,1侧为0% B2矩阵：1、该节点发电机功率；2、该节点负荷功

13、率；3、节点电压初始值%4、PV节点电压V的给定值；5、节点所接的无功补偿设备的容量%6、节点分类标号：1为平衡节点；2为PQ节点；%3为PV节点；clear;clc;n=4;%input（'请输入节点数：n='）;nl=4;%input（'请输入支路数：nl='）;isb=1;%input（'请输入平衡母线节点号：isb='）;pr=0.00001;%input（'请输入误差精度：pr='）;B1=240.1+0.4i0.01528*2i10;340.3i1./1.1140.12+0.5i0.01920*2i10;120.08+

14、0.4i0.01413*2i10 ; B2=001.0500.3+0.18i10.501.100.55+0.13i11.0501;002;1.103;002;%input(' 请输入各节点参数形成的矩阵：B2=');-可编辑修改-Y=zeros(n);e=zeros(1,n);f=zeros(1,n);V=zeros(1,n);sida=zeros(1,n);S1=ze ros(nl);% % %for i=1:nlif B1(i,6)=0p=B1(i,1);q=B1(i,2);elsep=B1(i,2);q=B1(i,1);% 支路数% 左节点处于1 侧%左节点处于K侧end

15、Y(p,q)=Y(p,q)-1./(B1(i,3)*B1(i,5); % 非对角元Y(q,p)=Y(p,q);%非对角元Y(q,q)=Y(q,q)+1./(B1(i,3)*B1(i,5)A2)+B1(i,4)./2;%对角元 K 侧Y(p,p)=Y(p,p)+1./B1(i,3)+B1(i,4)./2;%对角元 1 侧end%求导纳矩阵disp(' 导纳矩阵Y=');disp(Y)%G=real(Y);B=imag(Y);for i=1:ne(i)=real(B2(i,3);f(i)=imag(B2(i,3);V(i)=B2(i,4);endfor i=1:nS(i)=B2(i

16、,1)-B2(i,2);B(i,i)=B(i,i)+B2(i,5);end% 分解出导纳阵的实部和虚部% 给定各节点初始电压的实部和虚部%PV 节点电压给定模值% 给定各节点注入功率%i 节点注入功率SG-SL%i 节点无功补偿量%P=real(S);Q=imag(S);%分解出各节点注入的有功和无功功率ICT1=0;IT2=1;N0=2*n;N=N0+1;a=0; %迭代次数 ICT1、a；不满足收敛要求的节点数IT2while IT2=0% N0=2*n 雅可比矩阵的阶数；N=N0+1扩展列IT2=0;a=a+1;for i=1:nif i=isb%非平衡节点C(i)=0;D(i)=0;f

17、or j1=1:nC(i尸C(i)+G(i,j1)*e(j1)-B(i,j1)*f(j1);%NGij*ej-Bij*fj)D(i)=D(i)+G(i,j1)*f(j1)+B(i,j1)*e(j1);%XGij*fj+Bij*ej)endP1=C(i)*e(i)+f(i)*D(i);%节点功率 P 计算 ei NGij*ej-Bij*fj)+fi2(Gij*fj+Bij*ej)Q1=C(i)*f(i)-e(i)*D(i);%节点功率 Q 计算 fi NGij*ej-Bij*fj)-ei2(Gij*fj+Bij*ej)%求i节点有功和无功功率P',Q'的计算值V2=e(i)A2+

18、f(i)A2;% 电压模平方% 以下针对非PV 节点来求取功率差及Jacobi 矩阵元素if B2(i,6)=3%非PV 节点DP=P(i)-P1;%节点有功功率差DQ=Q(i)-Q1;%节点无功功率差% 以 上 为 除 平 衡 节 点 外 其 它 节 点 的 功 率 计 算% 求取 Jacobi 矩阵for j1=1:nif j1=isb&j1=i%非平衡节点& 非对角元X1=-G(i,j1)*e(i)-B(i,j1)*f(i);% dP/de=-dQ/dfX2=B(i,j1)*e(i)-G(i,j1)*f(i);% dP/df=dQ/deX3=X2;% X2=dp/dfX3

19、=dQ/deX4=-X1;% X1=dP/deX4=dQ/dfp=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X3;J(p,N)=DQ;m=p+1;%X3=dQ/de J(p,N)=DQ 节点无功功率差J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;% X1=dP/deJ(m,N)=DP 节点有功功率差J(p,q)=X4;J(m,q)=X2;% X4=dQ/dfX2=dp/dfelseif j1=i&j1=isb%非平衡节点& 对角元X1=-C(i)-G(i,i)*e(i)-B(i,i)*f(i);% dP/deX2=-D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i

20、);% dP/dfX3=D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i); % dQ/deX4=-C(i)+G(i,i)*e(i)+B(i,i)*f(i);% dQ/dfp=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X3;J(p,N)=DQ;% 扩展列Qm=p+1;J(m,q)=X1;q=q+1;J(p,q)=X4;J(m,N)=DP;% 扩展列J(m,q)=X2;endendelse% 下面是针对PV 节点来求取Jacobi 矩阵的元素DP=P(i)-P1;% PV 节点有功误差DV=V(i)A2-V2;% PV节点电压误差for j1=1:nif j1=isb&j1=i%

21、非平衡节点& 非对角元X1=-G(i,j1)*e(i)-B(i,j1)*f(i);% dP/deX2=B(i,j1)*e(i)-G(i,j1)*f(i);% dP/dfX5=0;X6=0;p=2牛1;q=2*j1-1;J(p,q)=X5;J(p,N尸DV;% PV 节点电压误差m=p+1;J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;J(p,q)=X6;% PV节点有功误差J(m,q)=X2;elseif j1=i&j1=isb%非平衡节点& 对角元X1=-C(i)-G(i,i)*e(i)-B(i,i)*f(i);% dP/deX2=-D(i)+B(i,i)*e(

22、i)-G(i,i)*f(i);% dP/dfX5=-2*e(i);X6=-2*f(i);p=2牛1;q=2*j1-1;J(p,q)=X5;J(p,N尸DV;% PV 节点电压误差m=p+1;J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;J(p,q)=X6;% PV节点有功误差J(m,q)=X2;endendendendend% 以上为求雅可比矩阵的各个元素及扩展列的功率差或电压差 for k=3:N0% N0=2*n （从第三行开始，第一、二行是平衡节点）k1=k+1;N1=N;% N=N0+1 即 N=2*n+1 扩展列zP、3 或 ZUfor k2=k1:N1% 从 k+1 列的 J

23、acobi 元素到扩展列的zP、3 或 ZUJ(k,k2)=J(k,k2)./J(k,k);% 用K行K列对角元素去除K行K列后。的非对角元素进行规格化endJ(k,k)=1;%对角元规格化K行K列对角元素赋1% 回代运算if k=3% 不是第三行k > 3k4=k-1;for k3=3:k4% 用 k3 行从第三行开始到当前行的前一行k4 行消去for k2=k1:N1%k3 行后各行上三角元素J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);% 消去运算 (当前行k 列元素消为0)end%用当前行K2 列元素减去当前行k 列元素乘以第k行 K2 列元素J(k3,k)

24、=0; % 当前行第k 列元素已消为0end if k=N0%若已到最后一行break;end% 前代运算for k3=k1:N0% 从 k+1 行到 2*n 最后一行for k2=k1:N1% 从 k+1 列到扩展列消去k+1 行后各行下三角元素J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);% 消去运算end %用当前行K2 列元素减去当前行k 列元素乘以第k行 K2 列元素J(k3,k)=0; % 当前行第k 列元素已消为0endelse%是第三行k=3% 第三行 k=3 的前代运算for k3=k1:N0%从第四行到2n 行(最后一行)for k2=k1:N1%从第

25、四列到2n+1 列(即扩展列)J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);% 消去运算 (当前行3列元素消为0)end %用当前行K2列元素减去当前行3列元素乘以第三行 K2 列元素J(k3,k)=0; % 当前行第3 列元素已消为0endendend% 上面是用线性变换方式高斯消去法将Jacobi 矩阵化成单位矩阵for k=3:2:N0-1L=(k+1)./2;e(L)=e(L)-J(k,N);%修改节点电压实部k1=k+1;f(L)=f(L)-J(k1,N);%修改节点电压虚部end% 修改节点电压for k=3:N0DET=abs(J(k,N);if DET&g

26、t;=pr%电压偏差量是否满足要求IT2=IT2+1; % 不满足要求的节点数加1endendICT2(a)=IT2; %不满足要求的节点数ICT1=ICT1+1;%迭代次数end%用高斯消去法解"w=-J*V"disp(' 迭代次数：');disp(ICT1);disp(' 没有达到精度要求的个数：');disp(ICT2);for k=1:nV(k尸sqrt(e(k)A2+f(k)A2);% 计算各节点电压的模值sida(k)=atan(f(k)./e(k)*180./pi;%计算各节点电压的角度E(k)=e(k)+f(k)*j;%将各节

27、点电压用复数表示end% 计算各输出量disp('各节点的实际电压标幺值E为(节点号从小到大排列)：)；disp(E);%显示各节点的实际电压标幺值E用复数表示disp('');disp(' 各节点的电压大小V 为 (节点号从小到大排列)： ');disp(V);%显示各节点的电压大小 V的模值disp('');disp(' 各节点的电压相角sida 为 (节点号从小到大排列)： ');disp(sida);%显示各节点的电压相角for p=1:nC(p)=0;for q=1:nC(p)=C(p)+conj(Y(p,q)*

28、conj(E(q); %计算各节点的注入电流的共轭值endS(p)=E(p)*C(p);%计算各节点的功率S = 电压 X 注入电流的共轭enddisp('各节点的功率S为(节点号从小到大排列)：);disp(S);%显示各节点的注入功率五、实验结果在上图所示的简单电力系统中，系统中节点1、2为PQ节点，节点3为PV节点,节点4为平衡节点,已给定P1s+jQ1s=-0.30-j0.18P2s+jQ2s=-0.55-j0.13P3s=0.5V3s=1.10V4s=1.05 /0°容许误差£=10-5节点导纳矩阵:1-042+J-8-244-0.E8a+j2.3E3-0

29、.00O+J3.6G7-0.54+jl.891-0.58a+J2.353 1p068*J-4.728 3.080-0,480+j2_404-0.000+J3.6670.000*0-3.333-B.454+J1.671-0.48B+j2.4e4 Q _0Q0-i-J0 .000 0,934+j-4,262各节点电压:节点efv1.0.984637-0.0085960.984675-0.5001722.0.958690-0.1083870.964798-6.4503063.1.0924150.1289551.1000006.732347-可编辑修改-4.1.050000各节点功率：节点PQ1-0.

30、300000-0.1800002-0.550000-0.13000030.500000-0.55130540.3678830.264698导纳矩阵Y=1.0421 - 8.2429i-0.5882 + 2.3529i 0.0000 + 3.6667i-0.5882 + 2.3529i 1.0690 - 4.7274i0.0000 + 0.0000i0.0000 + 3.6667i0.0000 + 0.0000i0.0000 - 3.3333i-0.4539 + 1.8911i -0.4808 + 2.4038i0.0000 + 0.0000i-0.4539 + 1.8911i-0.4808 +

31、 2.4038i0.0000 + 0.0000i0.93460.0000001.0500000.000000-可编辑修改-4.2616i迭代次数：4各节点的实际电压标幺值E 为 （节点号从小到大排列）：0.9854 - 0.0485i0.9691 - 0.0759i1.0968 + 0.0844i1.0500 + 0.0000i各节点的电压大小e 为 （节点号从小到大排列）：0.98540.96911.09681.0500各节点的电压大小f 为 （节点号从小到大排列）：-0.0485-0.07590.08440各节点的电压大小V 为 （节点号从小到大排列）：0.98660.97211.1000

32、1.0500各节点的电压相角sida 为 （节点号从小到大排列）：-2.8167-4.47844.40180各节点的功率S 为 （节点号从小到大排列）：-0.5500 - 0.1300i-0.3000 - 0.1800i0.5000 + 0.0857i0.3595 +0.2343i实验六 水火电厂间有功功率负荷的经济分配一、实验目的本实验通过对水火电厂间有功功率负荷的经济分配的计算机程序编制与调试， 获得能计算有功负荷经济分配的计算机程序，即根据已知的水火电厂的耗量特性、 发电用水量及各时间段的有功负荷功率，由计算机程序自动完成各时段各电厂的有功出力的计算。通过实验教学加深学生对电力系统经济运

33、行概念的理解， 学会运用数学模型进行水火电厂间的有功功率负荷的经济分配计算，熟悉各种常用应用软件，熟悉硬件设备的使用方法，加强编制调试计算机程序的能力，提高工程计算的能力，学习如何将理论知识和实际工程问题结合起来。二、实验器材计算机、软件(已安装，包括各类编程软件 C语言、C+、VB、VC等、 应用软件MATLAB等)、移动存储设备(学生自备，软盘、 U盘等)三、实验内容编制调试水、火电厂间有功功率负荷经济分配的计算机程序。程序要求根据 已知参数，完成水火电厂间有功功率负荷的经济分配计算，要求计算出各电厂满 足经济运行要求所分配的有功负荷等参数。1 .熟悉电力系统经济运行的计算方法，按照计算方

34、法编制程序。2 .将事先编制好的计算程序原代码由自备移动存储设备导入计算机。3 .在相应的编程环境下对程序进行组织调试。4 .应用计算例题验证程序的计算效果。5 .对调试正确的计算程序进行存储、打印。6 .完成本次实验的实验报告。四、实验数据一个火电厂和一个水电厂并联运行。火电厂的燃料消耗特性为：F = (3 + 3.4Pt + 0.00035P) t/A水电厂的耗水量特性为：W =(2 + 0.8% + L5 X 1_0-3号)屐抬Wr = 1.5 X IO7 m3水电厂的给定日用水量为系统的日负荷变化如下:o时负荷为350MW , 8y 8时，负荷为700MW ,工&54时负荷为5

35、00MW 。火电厂容量为600MW ,水电厂容量为450MW 。试确定水、火电厂 间的功率经济分配。五、实验程序 %程序说明：ph变量是多行三列的变量，每一列分别对应书中 PH1 PH2 PH3 ;行列数等于迭代次数%pt变量是多行三列的变量，每一列分别对应书中PT1 PT2 PT3;行列数等于迭代次数%亚变量是一行多列向量，代表书中的全日发电耗水量，列数等于迭代次数 clc;clear;syms sym_pt sym_ph sym_f sym_w sym_pld sym_y%定义变量sym_f=3+0.4*sym_pt+0.00035.*sym_ptA2;% 火电消耗方程sym_w=2+0.

36、8.*sym_ph+1.5*0.001.*sym_phA2;%水电消耗方程sym_df=char(diff(sym_f,'sym_pt');%火电消耗方程求导sym_dw=char(diff(sym_w,'sym_ph');% 水电消耗方程求导sym_mw=double(sym_df)double('=sym_y*(') double(sym_dw)double(')'); %建立等式方程sym_ph,sym_pt=solve('sym_ph+sym_pt-sym_pld=0',char(sym_mw),'sy m_ph','sym_pt&