极坐标法潮流计算

1、课程设计（论文）任务书年级专业学生姓名学 号题目名称 采用极坐标下的牛顿-拉夫逊计算设计时间课程名称 潮流计算课程设计课程编号121202306设计地点综合仿真实验室一、 课程设计（论文）目的 1.掌握电力系统极坐标下的牛顿-拉夫逊计算的基本原理；2.掌握并能熟练运用一门计算机语言（MATLAB语言或FORTRAN或C语言或C+语言）；3.采用计算机语言对极坐标下的牛顿-拉夫逊计算进行计算机编程计算。通过课程设计, 使学生巩固电力系统潮流计算的基本原理与方法，掌握潮流计算的数值求解方法(节点导纳矩阵，修正方程)，开发系统潮流计算的计算程序。让学生掌握用计算机仿真分析电力系统的方法。同时，通过软

2、件开发，也有助于计算机操作能力和软件开发能力的提高。二、 已知技术参数和条件在图所示的简单电力系统中，系统中节点1、2为节点，节点3为PV节点，节点4为平衡节点，已给定，网络各元件参数的标幺值如表2所示，给定电压的初始值如表2所示，收敛系数。试求： 采用极坐标下的牛顿-拉夫逊计算图1网络的潮流分布。三、 任务和要求任务： 熟练掌握计算机语言，并采用计算机编程进行下列计算： 根据电力系统网络推导电力网络数学模型，写出节点导纳矩阵；掌握潮流计算的数值求解方法(节点导纳矩阵，修正方程)，开发系统潮流计算的计算程序。 要求：1.手工计算，手写，采用A4纸，得出计算结果。2.编写程序：它包括程序源代码；

3、程序说明；部分程序的流程图；程序运行结果，电子版。注：1此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）1 何仰赞等.电力系统分析M. 武汉：华中理工大学出版社，2002.3 2 西安交通大学等.电力系统计算M.北京：水利电力出版社，1993.12 五、进度安排 2010年12月20日：下达课程设计的计划书，任务书，设计题目及分组情况。 2010年12月21日-23日：学生完成潮流计算的手工计算。 2010年12月24日：讲述课程设计编程的思路、要求。举例：用MATLAB软件编

4、写的部分程序。 2010年12月25日-30日：学生编写程序。 2011年1月1日-3日：上机调试程序，得出正确结果。 2011年1月4日-5日：整理课程设计报告。 2011年1月6日：学生答辩。六、教研室审批意见教研室主任（签字）： 年 月 日七|、主管教学主任意见 主管主任（签字）： 年 月 日八、备注指导教师（签字）： 学生（签字）：设计主题题目一：在下图所示的简单电力系统中，系统中节点1、2为节点，节点3为PV节点，节点4为平衡节点，已给定，网络各元件参数的标幺值如表1所示，给定电压的初始值如表2所示，收敛系数。试求： 采用极坐标下的牛顿-拉夫逊计算图示网络的潮流计算。 表1 网络各元

5、件参数的标幺值支路电阻电抗输电线路变压器变比k120.020.060.01130.010.030.01230.030.07240.00.050.9625340.020.05表2各节点电压（初值）标幺值参数节点i12341.00+j0.01.0+j0.01.0+j0.01.05+j0.03 潮流计算流程图本次课程设计采用极坐标下的牛顿-拉夫逊计算网络的潮流计算。其牛顿-拉夫逊潮流计算程序框图如下所示。输入原始数据形成节点导纳矩阵设节点电压初值，相角初值用公式计算不平衡功率P（i）i Q（i）iV2（k）iMax（|P（K）iQ（i）iV2（k）i|<）<解修正方程求（k）V（k）（k

6、+1）=（k）+（k）V（k+1）=V（k）+V（k） K 0计算平衡节点功率及全部路线功率 输出K+1=k是 图3.1 极坐标下的牛顿-拉夫逊潮流计算程序框图4 手工计算插入手写的潮流计算过程5 MATLAB程序设计5.1 程序%电力系统极坐标下的牛顿-拉夫逊法潮流计算disp('电力系统极坐标下的牛顿-拉夫逊法潮流计算:');clearn=input('请输入结点数：n=');n1=input('请输入PV结点数：n1=');n2=input('请输入PQ结点数：n2=');isb=input('请输入平衡结点：isb

7、=');pr=input('请输入精确度：pr=');K=input('请输入变比矩阵:K=');C=input('请输入支路阻抗矩阵：C=');y=input('请输入支路导纳矩阵：y=');U=input('请输入结点电压矩阵：U=');S=input('请输入各结点的功率：S=');Z=zeros(1,n);N=zeros(n1+n2,n2);L=zeros(n2,n2);QT1=zeros(1,n1+n2);for m=1:n for R=1:n C(m,m)=C(m,m)+y(m,

8、R); if K(m,R)=0 C(m,m)=C(m,m)+1/(C(m,R) /( K(m,R) * (K(m,R)-1) ; C(R,R)=C(R,R)+1/(C(m,R)/(1-K(m,R); C(m,R)=C(m,R)/K(m,R); C(R,m)=C(m,R); endendendfor m=1:n for R=1:n if m=R Z(m)=Z(m)+1/C(m,R); end endendfor m=1:n for R=1:n if m=R Y(m,m)=C(m,m)+Z(m); else Y(m,R)=-1/C(m,R); end endenddisp('结点导纳矩阵:

9、');disp(Y);disp('迭代中的雅克比矩阵:');G=real(Y);B=imag(Y);O=angle(U);U1=abs(U);k=0;PR=1;P=real(S);Q=imag(S);while PR>pr for m=1:n2 UD(m)=U1(m); end for m=1:n1+n2 for R=1:n PT(R)=U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*cos(O(m)-O(R)+B(m,R)*sin(O(m)-O(R); end PT1(m)=sum(PT); PP(m)=P(m)-PT1(m); PP1(k+1,m)=PP(m); en

10、d for m=1:n2 for R=1:n QT(R)=U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*sin(O(m)-O(R)-B(m,R)*cos(O(m)-O(R); end QT1(m)=sum(QT); QQ(m)=Q(m)-QT1(m); QQ1(k+1,m)=QQ(m); end PR1=max(abs(PP); PR2=max(abs(QQ); PR=max(PR1,PR2); for m=1:n1+n2 for R=1:n1+n2 if m=R H(m,m)=U1(m)2*B(m,m)+QT1(m); else H(m,R)=-U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*sin(O(

11、m)-O(R)-B(m,R)*cos(O(m)-O(R); end end end for m=1:n1+n2 for R=1:n2 if m=R N(m,m)=-U1(m)2*G(m,m)-PT1(m); else N(m,R)=-U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*cos(O(m)-O(R)+B(m,R)*sin(O(m)-O(R); end end end for m=1:n2 for R=1:n1+n2 if m=R J(m,m)=U1(m)2*G(m,m)-PT1(m); else J(m,R)=U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*cos(O(m)-O(R)+B(m,R)*s

12、in(O(m)-O(R); end end end for m=1:n2 for R=1:n2 if m=R L(m,m)=U1(m)2*B(m,m)-QT1(m); else L(m,R)=-U1(m)*U1(R)*(G(m,R)*sin(O(m)-O(R)-B(m,R)*cos(O(m)-O(R); end end end JJ=H N;J L; disp(JJ); PQ=PP'QQ' DA=-inv(JJ)*PQ; DA1=DA' for m=1:n1+n2 OO(m)=DA1(m); end for m=n:n1+n2+n2 UU1(m-n1-n2)=DA1(m

13、); end UD2=diag(UD); UU=UU1*UD2; for m=1:n1+n2 O(m)=O(m)+OO(m); end for m=1:n2 U1(m)=U1(m)+UU(m); end for m=1:n1+n2 o(k+1,m)=180/pi*O(m); end for m=1:n2 u(k+1,m)=U1(m); end k=k+1;endfor m=1:n b(m)=U1(m)*cos(O(m); c(m)=U1(m)*sin(O(m);endU=b+i*c;for R=1:n PH1(R)=U(isb)*conj(Y(isb,R)*conj(U(R);endPH=su

14、m(PH1);for m=1:n for R=1:n if m=R C1(m,R)=1/C(m,R); else C1(m,m)=C(m,m); end endendfor m=1:n for R=1:n if (C(m,R)=inf)&(m=R) SS(m,R)=U1(m)2*conj(C1(m,m)+U(m)*(conj(U(m)-conj(U(R)*conj(C1(m,R); end endenddisp('迭代中的P：');disp(PP1);disp('迭代中的Q：');disp(QQ1);disp('迭代中相角:');disp

15、(o);disp('迭代中电压的模:');disp(u);disp('平衡结点的功率:');disp(PH);disp('全部线路功率分布:');disp(SS);注意：matlab默认输出结果保留4位小数，可在显示屏上输入>>fomat long此时小数点后面保留14位小数5.2 程序结果请输入结点数：n=4请输入PV结点数：n1=1请输入PQ结点数：n2=2请输入平衡结点：isb=4请输入精确度：pr=0.00001请输入变比矩阵:K=0 0 0 0;0 0 0 0.9625;0 0 0 0;0 0 0 0请输入支路阻抗矩阵：C=

16、0 0.02+0.06i 0.01+0.03i inf; 0.02+0.06i 0 0.03+0.07i 0.0+0.05i;0.01+0.03i 0.03+0.07i 0 0.02+0.05i;inf 0.0+0.05i 0.02+0.05i 0注：inf表示两者未连接请输入支路导纳矩阵：y=0 0.01i 0.01i 0;0.01i 0 0 0;0.01i 0 0 0;0 0 0 0请输入结点电压矩阵：U=1+0i 1+0i 1.02+0i 1.05+0i请输入各结点的功率：S=-0.4-0.3i -0.3-0.2i 0.4 0结点导纳矩阵:15.0000 -44.9800i -5.000

17、0 +15.0000i -10.0000 +30.0000i 0 -5.0000+15.0000i 10.1724 -45.5871i -5.1724 +12.0690i 0+19.2500i -10.0000+30.0000i -5.1724+12.0690i 22.0690-59.3003i -6.8966 +17.2414i0 0 +19.2500i -6.8966 +17.2414i 6.8966 -37.2414i迭代中的雅克比矩阵: -45.6000 15.0000 30.6000 -14.8000 5.0000 15.0000 -47.5228 12.3103 5.0000 -1

18、0.0690 30.6000 12.3103 -61.6961 10.2000 5.2759 15.2000 -5.0000 -10.2000 -44.3600 15.0000 -5.0000 10.2759 -5.2759 15.0000 -43.6513 -47.0810 15.9997 31.0813 -15.2043 5.2230 15.9335 -49.7730 12.7453 5.4214 -10.7713 31.3325 12.9466 -61.6961 10.0255 5.2705 16.0021 -5.2230 -10.7791 -46.4967 15.9997 -5.421

19、4 11.3898 -5.7404 15.9335 -49.5407 -47.0173 15.9562 31.0611 -15.1794 5.2186 15.8961 -49.6806 12.7277 5.3988 -10.7412 31.3053 12.9190 -61.6961 10.0281 5.2725 15.9793 -5.2186 -10.7607 -46.4173 15.9562 -5.3988 11.3413 -5.7189 15.8961 -49.2810 -47.0171 15.9561 31.0610 -15.1793 5.2185 15.8960 -49.6802 12

20、.7276 5.3989 -10.7411 31.3053 12.9190 -61.6961 10.0279 5.2724 15.9793 -5.2185 -10.7608 -46.4171 15.9561 -5.3989 11.3411 -5.7190 15.8960 -49.2802 -47.0171 15.9561 31.0610 -15.1793 5.2185 15.8960 -49.6802 12.7276 5.3989 -10.7411 31.3053 12.9190 -61.6961 10.0279 5.2724 15.9793 -5.2185 -10.7608 -46.4171

21、 15.9561 -5.3989 11.3411 -5.7190 15.8960 -49.2802迭代中的P： -0.2000 -0.1966 0.3015 -0.0011 0.0093 -0.0167 -0.0000 0.0000 0.0007 0.0000 -0.0000 -0.0000 0.0000 -0.0000 0.0000迭代中的Q： 0.3200 1.7358 -0.0078 -0.0838 -0.0000 -0.0002 -0.0000 -0.0000 -0.0000 -0.0000迭代中相角: -0.2633 -0.6194 0.4284 -0.2841 -0.6082 0.3890 -0.2