潮流计算上机分析报告华电

1、电力系统潮流上机课程设计报告院系:班级:学号:学生姓名:指导教师:设计倜数:成绩:电气与电子工程学院两周日期：2012年1月5日年壯把 a大耳课程设计报告5一、课程设计的目的与要求培养学生的电力系统潮流计算机编程能力，掌握计算机潮流计算的相关知识二、设计正文（详细内容见附录）1. 手算：要求应用牛顿-拉夫逊法或P-Q分解法手算求解，要求精度为0.001MW节点1为平衡节点，电压Uii.ONO。，节点§2=0.8匚0.6，节点3是PV节点，巳"4,Z13 =0.01 + j0.04 , Z12 =0.05 +jO.2，对地支路 丫302.计算机计算1.导纳阵；'1 Y

2、( 1,1 )=(1.01534, -8.19201)1Y( 1,2 )=( -0.56148,2.30208)-'Y( 1,3 )=(0.00000,3.66667)Y( 1,4 )=( -0.45386,1.89107)1Y( 2,1 )=( -0.56148,2.30208)Y( 2,2 )=(1.04225, -4.67651)Y( 2,4 )=( -0.48077,2.40385)Y( 3,1 )=(0.00000,3.66667)Y( 3,3 )=(0.00000, -3.33333)Y( 4,1 )=( -0.45386,1.89107)Y( 4,2 )=( -0.480

3、77,2.40385)Y( 4,4 )=(0.93463, -4.26159)2为PQ节点，负荷功率Uni.1，两条支路分别为= j0.33。2.设定电压初值+jf 1(0) =1 +j0eV +jf 20) =1 + j 0；e30) +jf30) =1.1+j03.计算功率和电压偏移;=Rs+ Bje10) = -0.277314 P0) =Ps一閏送(Gje(0)j丄4-Bjf1(0) +f1(0)2 (Gjfjj丄4Q = Qs - f 1 S (Gj ejj丄4-Bjf10) -e忽(Gf0)j J-Bjd0) = -0.05097同理可算出显0)=P2s-py) = -0. 525

4、96 AQ20)-Q2S - q20) = 0. 0196也 p30)= P3s-P3(0)= 0. 5Au30)2-u30)2 二 0.04 .根据求的第一次迭代时雅可比矩阵各元素的公式计算雅可比矩阵各个元素的具体值:8. 32104I-1. 038030. 992658. 06298-2. 30208-0. 56148-3. 666670. 56148-2. 30208-3. 66667-2. 30208-0. 561484. 826121. 018210. 56148-2.30208-1. 066294. 526913. 66667-4. 033342. 200005. 求高斯计算后的修

5、正量:f 1(0)'阳。) 1匚 0.007919 1Ae10)g(0)-0.006511f 2=J(0)p20)-0.108546Ae20)辺0)-0.023566f 3帆0)0.127652皿012230).0.000000 .6. 计算各节点电压的一次近似值:=0. 99349e21)=e20)十 Ae20)=0. 97643e31)=e(30)十 Ae30)=1. 10000f1（1）=fT + 込f1(0)=-0. 00792f21)= f20) + 込fy)=-0. 10855f3（1）= f30)+ 也f30)=0. 12765返回第三步重新迭代，并校验收敛与否，令8=1

6、0。经过四次迭代后，收敛条件满足，停止迭代，求出的电压终值:U1U2U3U4=0. 98459=0. 95859=1. 09229=1. 05000-j 0. 00764-j 0. 10910-j 0. 13002-j 0. 000007.计算出平衡节点4的注入功率。S4=0. 36787 +j 0. 265138.各节点间功率%S14S21=-0.24437 -j 0. 00094=0. 04437 _j 0. 11804=0.23821 -j 0. 02432S24541542=0. 31179 +j 0. 12694=-0. 04634 - j 0. 12624=-0. 32153 -

7、j 0. 175649.网损为：S = 0. 01787 - j 0. 0448710.网损效率为：2.05896%3. 思考题3.1潮流计算的方法有哪些？各有何特点?答：潮流计算方法主要包括：高斯-赛德尔迭代法、牛顿-拉夫逊迭代法、P-Q分解法等算法。年壯把 a大耳课程设计报告各方法特点如下所示:方法高斯-赛德尔法牛顿-拉夫逊迭代法P-Q分解法初值要求不咼高高迭代次数多少多收敛速度慢较快最快精度一样一样一样应用早期应用多，现在较少广泛应用应用较多3.2如果交给你一个任务，请你用已有的潮流计算软件计算北京城市电网的潮流，你应该做哪些工作？（收集哪些数据，如何整理, 计算结果如何分析）答：1所需

8、要收集的数据:A.电网中所有节点的数据：a. 各节点的类型，包括平衡节点、PV节点、PQ节点b. 对于平衡节点要了解节点的电压大小相位、及节 点所能提供的最大最小有功无功功率C. PV节点要知道节点电压大小注入有功功率及节点 所能提供的最大和最小无功功.率d. PQ节点要知道节点的注入有功和无功功率B.电网中所有支路的数据：a. 各支路类型，即是否含有变压器b. 各支路的电阻、电感、电纳C.各变压器的变比。2. 数据整理：将上述数据资料进行分类整理，并为每个节点及支路编上编号。将整理的结果写成本 实验中所要求的格式（原始数据的txt文档），再用本实验所编制的程序进行求解， 得到各节 点电压、相

9、位，各线路传输功率、 损耗，平衡节点注入功率等数值。3. 计算结果分析：可以大致了解整个电网的运行状况并按照电力系统知识依次进行所需的调整。如调 节各节点电压的大小以防止超出规定限度， 调整各线路的有功无功分布状况分析整个系统的网损是否达到标准等。3.3设计中遇到的问题和解决的办法。1.在设计最开始遇到的问题就是由于以前C语言所学习的知识遗忘较多，对于程序的使用不太熟练，通过老师讲解、看书、 询问同学逐渐扫除了这个障碍。2.设计的时候对于电力系统整体的知识脉络不是很清晰，编写程序时所定义的变量容易弄混淆，编写的程序产生了较多的 错误，经过仔细学习和对每一排程序的排查，找出了产生错 误的地方。同

10、时也对潮流计算的过程有了更清楚的认识。三、课程设计总结或结论I I该门课程的主要目的是培养学生的电力系统潮流计算机编程能力，掌握计 算机潮流计算的相关知识。潮流计算是电力系统非常重要的分析计算，是电力系统最基本的计算，主要用以研究系统规划和运行中提出的各种问题。现代 电力系统潮流就算过程比较复杂，手算有很大的困难，而计算机作为一种处理 数据的工具，具有计算速度快，准确率高的优点，因此现在电力系统的潮流大 多也都采用计算机的算法求解。对于写程序而言，C语言是一种简单但很实用的语言，利用C语言编程实现潮流计算不仅简单易行，而且还能加深对电力系 统潮流这一物理感念的理解。通过这次潮流对C+的面向对象

11、编程及其过程有了更深入的了解。对于潮 流计算，我更深刻的掌握了牛拉法解潮流方程的方法以及对数学高次多元方程 线性化在迭代求解的方法有了更深入的认识。通过这次课程设计，自己动手编 写潮流计算的程序，仔细分析了潮流计算各个步骤，理论与实践相结合，对潮流计算的思想和方法以及过程有了更深入的理解。在这两周的学习里，我不仅对C语言的学习有了更深层次的理解，还对自己在电力系统分析这门课程里所学到的知识进行了查缺补漏，对电力系统的运行分析等有了更加深入的了解， 受益匪浅。四、参考文献1.电力系统计算：电子数字计算机的应用，西安交通大学等合编。北京:7年壯聽 a大警课程设计报告水利电力出版社；92.现代电力系

12、统分析，王锡凡主编，科学出版社;3.电力系统稳态分析，陈珩，中国电力出版社，1995年，第二版;附录（设计流程图、程序、表格、数据等）1.设计流程图:华；* t，启程动J课程设计报告输入原始数据形成节点导纟纳矩阵设非平衡节点电压初值1e0r（0）i令迭代次数fr对PQ节点计算APi（k）4Qi（k）对PV节点计算"纠（k）,AUi2（k令节，点号雅客比矩阵是否形成，i>n?计算雅客比矩阵各元素(k)“(k), (k), (k) c(k)_(k)j 八-IJ J WJJ 十 ij迭增解修正方程，由iPi（k）.AQi（k）AUi2（k）及雅客比矩阵用高斯法求各节点的电压增计算节点

13、的新(k电压11年壯把 a大耳课程设计报告2.程序设计： #i nclude"stdio.h" #i nclude"stdlib.h" #i nclude"stri ng.h" #i nclude"math.h"#defi ne NBUS 5 #defi ne NLINE 7/* Global variables */ int nL,n SH, nBUS, nVA;double d,t;int L;struct Lineint Num,Numl,NumJ;double R;double X;double B;dou

14、ble K;struct Busint Num ;double VOlt ,P hase,Ge nP ,Ge nQLoad P 丄oadQ;int Type;struct Shuntint Num,Numl;double G,B;void mai n()FILE *fp;FILE *fpout;int i,j,k,l,h,c;int i1,i2,i3,k p,kq,LH100;double d,d1,d2,d3,d4,d5,d6,t,r,x,g,b,tt,LL,e, ps,qs,shsh,sum,w;struct Line sLNLINE;struct Bus sBusNBUS;struct

15、Shunt sSHNBUS;double Y GNBUSNBUS, YBNBUSNBUS;doubleV1002,U100,d PQ100, PQ1002,JJ100100=0,H100100,J100100,N100100丄100100,s P NBUSNBUS二0,sQNBUSNBUS二0,ds p,dsq,s umge n,dp;i1=i2=i3=0;d1=d2=d3=d4=d5=d6二 ps二qs=0.0;e=0.00001;for(i=0;ivNBUS;i+) /*Read the input data*/ if(fp=fo pen ("data.txt",&qu

16、ot;r")=NULL) prin tf("Ca n not open the file n amed 'in .txt' n");exit(0);fsca nf(fp,"%d,%d,%d",&n BUS,&n L,&n SH);for(i=0;i< nBUS;i+)sBusi.Num=sBusi.T yp e=0;sBusi.V olt=1.0;sBusi. Phase二sBusi.Ge nP 二sBusi.Ge nQ二sBusi.Load P=sBusi.LoadQ=0.0; fsca nf(f

17、p,"%d,%lf,%lf,%lf,%lf,%lf,%lf,%d",&i1,&d1,&d2,&d3,&d4,&d5,&d6,&i2);sBusi.Num二i1;sBusi.V olt=d1;sBusi.Phase二d2;sBusi.GenP二d3;sBusi.GenQ二 d4;sBusi.Load P=d5,sBusi.LoadQ二d6;sBusi.T yp e=i2;for(i=0;i< nL;i+)sLi.Num二sLi.Numl二sLi.NumJ=O;sLi. R=sLi.X=sLi.B=0.0;s

18、Li.K=1.0;fsca nf(fp,"%2d %3d %3d %lf %lf %lf %lf",&i1,&i2,&i3,&d1,&d2,&d3,&d4);sLi.Num=i1;sLi.NumI=i2;sLi.NumJ=i3;sLi. R=d1;sLi.X=d2;sLi.B=d3;sLi .K=d4;for(i=0;i< nSH;i+)sSHi.Num二sSHi.Numl=0;sSHi.G二sSHi.B=0.0;fsca nf(fp,"%2d %3d %lf",&i1,&i2

19、,& d1);sSHi.Num=i1;sSHi.NumI=i2;sSHi.B=d1;if(fp!=NULL) fclose(fp);/*Make Y Matrix*/ for(i=1;iv nBUS+1;i+)for(j=1;jv nBUS+1;j+)Y Gij=O.O;Y Bij=0.0;for(l=0; KnL; l+)i=sLl.Numl;j=sLl.NumJ;r=sLl.R;x=sLl.X;d1=r*r+x*x;g=r/d1;b=-x/d1;if(fabs(sLl.K-1.0)<0.000001)/*Normal li nes or tran sformers*/YGii

20、=YGii+g;Y Gjj=YGjj+g;Y Bii=YBii+b+sLl.B;Y Bjj=YBjj+b+sLl.B;YGij=YGij-g;15年壯把 a大耳课程设计报告YGji=YGji-g;Y Bij=YBij-b;Y Bji=YBji-b;else/*ab no rmal tran sformer ratio*/if(fabs(sLl.B)>0.000001)Y Gii=YGii+g/sLl.B/sLl.B;Y Bii=YBii+b/sLl.B/sLl.B;Y Gjj=YGjj+g;Y Bjj=YBjj+b;Y Gij=YGij-g/sLl.B;Y Gji=YGji-g/sLl.

21、B;Y Bij=YBij-b/sLl.B;Y Bji=YBji-b/sLl.B;elseprintf（”节点2d,%-2d之间变压器变比为0 n",i,j）;/Check the Y matrix if(fp二fo pen ("GGBB.txt","w")=NULL)prin tf("Can n ot o pen the file named GGBB.txt' n");exit(0); fprin tf(fp,"-Y Matrix-n");for(i=1;i< nBUS+1;i+)for(

22、j=1;jv nBUS+1;j+)if(fabs( YBij-0.0)>0.000001) fprin tf(fp," Y(%3d,%-3d)=(%10.5f,%10.5f)n",i,j, YGij, YBij);if(fp!=NULL) fclose(fp);/*设定电压初值*/ for(i=1;i< nBUS+1;i+)if(sBusi-1.Ty pe=0)Vi0=0.0;Vi1=1.0;for(i=1;i< nBUS+1;i+)if(sBusi-1.Ty pe=1)Vi1=sBusi-1.V olt;Vi0=0.0;for(i=1;i< nBU

23、S+1;i+)if(sBusi-1.Ty pe=2)Vi1=sBusi-1.V olt;Vi0=sBusi-1. Phase;/*输出电压初值电压初值.txt","w")=NULL)printf("Can not open the file named 电压初值.txt' n");exit(0);fprintf(fp,"-电压初值-n");for(i=1;i< nBUS+1;i+)for(j=1;j<2;j+) fprin tf(fp," Y(%2d )=(%10.5f,%10.5f)n&quo

24、t;,i,Vi0,Vi1);if(fp!=NULL) fclose(fp);*/19年壯把 a大耳课程设计报告for(c=1;c+)/*计算偏移量*/for(i=1;i< nBUS+1;i+)if(sBusi-1.Ty pe!=2)P QiO=O;P Qi1=0;for(j=1;j< nBUS+1;j+)P Qi0-=Vi1*Vj1*( YGij*cos(Vi0-Vj0)+YBij*si n(Vi0-V j0);P Qi1-=Vi1*Vj1*( YGij*si n( Vi0-Vj0)-YBij*cos(Vi0-Vj0);#年壯把 a大耳课程设计报告h=1;for(i=1;iv nB

25、US+1;i+)if(sBusi-1.Ty pe=O)dP Qh二P Qi0+sBusi-1Ge nP-sBusi-1.Load P;h+;dP Qh二P Qi1+sBusi-1Ge nQ-sBusi-1丄oadQ;h+;if(sBusi-1.Ty pe=1)dP Qh二P Qi0+sBusi-1.Ge nP-sBusi-1.Load P;h+;/*输出偏移量偏移量.txt","w")=NULL)printf("Can not open the file named 偏移量.txt' n");exit(O);fprintf(fp,&qu

26、ot;-偏移量-n");for(i=1;i<h;i+)fprin tf(fp,"d PQ(%2d )=(%10.5f)n",i,d PQi);if(fp!=NULL) fclose(fp);*/*计算雅克比矩阵*/for(i=1;i< nBUS+1;i+)for(j=1;j< nBUS+1;j+)if(i=j)Hij=P Qi1-Vi1*Vi1* YBij;Jij=-PQi0-Vi1*Vi1* YGij;Nij=-PQi0+Vi1*Vi1* YGij;23年壯把 a大耳课程设计报告Lij=-PQi1-Vi1*Vi1* YBij;elseHij=V

27、i1*Vj1*( YGij*si n(ViO-VjO)-YBij*cos(Vi0-Vj 0)；Jij=-Vi1*Vj1*( YGij*cos(Vi0-Vj0)+YBij*si n( Vi0-Vj 0)；Nij=Vi1*Vj1*( YGij*cos(Vi0-Vj0)+, YBij*s in( Vi0-Vj 0)；Lij=Vi1*Vj1*( YGij*si n( Vi0-Vj0)-YBij*cos(Vi0-Vj 0)；h=1;for(i=1;i< nBUS+1;i+)if(sBusi-1.Ty pe=O)for(j=1;j< nBUS+1;j+)if(sBusj-1.Ty pe=O)J

28、Jhl=Hij;l+；JJhl=Nij;l+;if(sBusj-1.Ty pe=1)JJhl=Hij;l+;h+;l=1;for(j=1;j< nBUS+1;j+)if(sBusj-1.Ty pe=0)25年壯把 a大耳课程设计报告I+;I+;27I+;JJhI=Lij;I+；if(sBusj-1.Ty pe=1)JJhI=Jij；I+；h+;if(sBusi-1.Ty pe=1)for(j=1;j< nBUS+1;j+)if(sBusj-1.Ty pe=O)JJhI=Hij;JJhI=Nij;年壯把 a大耳课程设计报告29if(sBusj-1.Ty pe=1)I+;h+;/*输出

29、雅克比矩阵雅克比矩阵.txt","w")=NULL)printf("Can not open the file named 雅克比矩阵.txt' n");exit(0);fprintf(fp,"-雅克比矩阵-n");");fprin tf(fp," for(i=1;i<h;i+)fprin tf(fp,"%dtt",i);fprin tf(fp,"n");*/ for(i=1;ivh;i+)fprin tf(fp,"%2d",i)；

30、for(j=1;j<h;j+)fprin tf(fp,"%10.5ft",JJij);fprin tf(fp,"n");if(fp!二NULL) fclose(fp);/*高斯法求解方程组*/ 1=1;for(i=1;i<h;i+)LHi=0;for(k=1;kvh;k+)d=0.0;for(j=k;j<h;j+)年壯把 a大耳课程设计报告if(fabs(JJkj)>d)d=fabs(JJkj);/*在一行中找到一个最大值赋值 d,并用JSK记住这个最大值所在的列号*/LHk=j;35if(fabs(d)vO.OOOOO1)/*如

31、果d的数值太小，做为被除数将带来很大的误差*/l=O;else if(LHk!=k)for(i=1;i<h;i+)t=JJik;JJik=JJiLHk;/*进行列交换，让最大值始终在对角元上*/JJiLHk=t;if(l=O)break;for(j二k+1;j<h;j+)JJkj=JJkj/JJkk;/* 对角元上的元素消为1*/ dP Qk=d PQk/JJkk;for(i=k+1;i<h;i+)for(j=k+1;j<h;j+)JJij=JJij-JJik*JJkj;/* 使下三角阵的元素为 0*/dP Qi=d PQi-JJik*d PQk;if(fabs(JJh

32、-1h-1)>0.00001)/*用追赶法，解方程组，求未知数X*/Uh-1=d PQh-1;for(i=h-2;i>=0;i-)t=0.0;for(j二i+1;jvh;j+)Ui=(d PQi-t);/*输出高斯结果高斯.txt","w")=NULL)prin tf("err");exit(0);for(i=1;i<h;i+)fprin tf(fp,"%f",Ui);fprin tf(fp,"n");fclose(fp);*/*得到电压值*/h=1;for(i=1;iv nBUS+1;

33、i+)if(sBusi-1.Ty pe=O)ViO+=Uh;h+;Vi1+=Uh;h+;if(sBusi-1.Ty pe=1)ViO+=Uh;h+;/*输出电压值电压值.txt","w")=NULL)printf("Can not open the file named 电压值.txt' n");exit(0);fprintf(fp,"-电压初值-n");for(i=1;iv nBUS+1;i+)for(j=1;j<2;j+)fprin tf(fp," Y(%2d )=(%10.5f,%10.5f)n

34、",i,Vi0,Vi1);if(fp!二NULL) fclose(fp);*/*求最大变化值*/w=0;for(i=1;i<h;i+)if(Ui>w)w=Ui;if(w<0.00001)break;/*输出电压终值年壯把 a大耳课程设计报告电压终值.txt","w")=NULL)printf("Can not open the file named 电压终值.txt' n");exit(O);fprintf(fp,"-电压终值-n");fprintf(fp,"循环 %d 次门&q

35、uot;,c);for(i=1;i< nBUS+1;i+)for(j=1;j<2;j+)fprin tf(fp," Y(%2d )=(%10.5f,%10.5f)n",i,Vi0*180/3.1415926,Vi1);if(fp!=NULL) fclose(fp);*/ ps=0;qs=0;for(i=1;i< nBUS+1;i+)if(sBusi-1.Ty pe=2)for(j=1;j< nBUS+1;j+)ps+=Vi1*Vj1*( YGij*cos(Vi0-Vj0)+YBij*si n( Vi0-Vj037年壯把 a大耳课程设计报告);qs+二

36、Vi1*Vj1*( YGij*si n( ViO-VjO)-YBij*cos(Vi0-Vj0) ）； for(i=1;i< nBUS+1;i+)for(j=1;j< nBUS+1;j+)sP ij=0;sQij=0;for(l=0; KnL; l+)i=sLl.NumI;j=sLl.NumJ;r二sLl.R;X二sLl.X;d1=r*r+x*x;g=r/d1;b=-x/d1;if(fabs(sLl.K-1.O)vO.OOOOO1)/*Normal li nes or tran sformers*/sP ij=Vi1*Vi1*g-Vi1*Vj1*(g*cos(Vi0-Vj0)+b*s

37、i n( Vi0 -VjO);sQij=-(Vi1*Vi1*sLl.B+Vi1*Vi1*b+Vi1*Vj1*(g*si n(ViI0-Vj0)-b*cos(Vi0-Vj0);sP ji=Vj1*Vj1*g-Vi1*Vj1*(g*cos(Vj0-Vi0)+b*si n( VjO -Vi0);sQji=-(Vj1*Vj1*sLl.B+Vj1*Vj1*b+Vi1*Vj1*(g*si n(Vj 0-Vi0)-b*cos(Vj0-Vi0);else/*ab no rmal tran sformer ratio*/sP ij=Vi1*Vi1*g/sLl.B/sLl.B-Vi1*Vj1*(g*cos(Vi0

38、-Vj0)/sLl.B+b*si n(ViO-VjO)/sLl.B);sQij=-(Vi1*Vi1*b/sLl.B/sLl.B+Vi1*Vj1*(g*si n( ViO-Vj 0)/sLl.B-b*cos(Vi0-Vj0)/sLl.B);sP ji=Vj1*Vj1*g-Vi1*Vj1*(g*cos(Vj0-Vi0)/sLl.B+b*sin (VjO-ViO)/sLl.B);sQji=-(Vi1*Vi1*b+Vi1*Vj1*(g*si n( VjO-ViO)/sLl.B-b*c os(Vj0-Vi0)/sLl.B);dsp二ps； dsq=qs;sumge n=ps;for(i=O;i< nBUS;i+)dsp+=sBusi.Ge nP-sBusi.Load P;dsq+=sBusi.Ge nQ-sBusi.LoadQ;sumge n+二sBusi.Ge nP;dp 二ds p/sumg