电分实验报告

实验报告实验课程：电力系统分析（下）学生姓名：学号：专业班级：电气152班2018年6月17日南昌大学实验报告学生姓名：学号：_专业班级：电气152实验类型：口验证口综合■设计口创新实验日期：实验成绩：一、实验名称配电网潮流计算实验二、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，学习如何将理论知识和实际工程问题结合起来。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。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。应的编程环境下对程序进行组织调试。应用计算例题验证程序的计算效果。对调试正确的计算程序进行存储、打印。完成本次实验的实验报告。S4四、实验数据

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为参考节点相角为0。计算电网个节点电压及支路功率分布，收敛条件为e<10-6。五、程序框图[0.54+0.65j;0.62+0.5j;0.6+0.35j;0.72+0.75j;1.0+0.55j;23456六、实验程序functionDSPowerFlowCalc(linedata,BusPower,U)clcifnargin<3linedata=1232557[0.54+0.65j;0.62+0.5j;0.6+0.35j;0.72+0.75j;1.0+0.55j;23456BusPower=[00.6+0.45j0.4+0.3j0.4+0.28j0.6+0.4j0.4+0.3j0.5+0.35j0.5+0.4j];%节点负荷功率U=[10.510101010101010];%节点电压end[S,U,Zm,tailbus,headbus,branchnum]=DataProcess(linedata,BusPower,U);forn=1:100fprintfd第%d轮迭代结果\n',n);fprintf(各支路的首段功率S/(kV・A)\n');S=forward(S,U,Zm,tailbus,headbus,branchnum);U0=U;fprintf('各节点电压U/kV\n');U=backward(S,U,Zm,tailbus,headbus,branchnum);%收敛判据ifmax(abs(U-U0)/U(1))<1e-4break;endendendfunction[S,U,Zm,tailbus,headbus,branchnum]=DataProcess(linedata,BusPower,U)%数据预处理branchnum=length(linedata(:,1));busnum=max([linedata(:,1)',linedata(:,2)']);S=zeros(busnum);forn=1:busnumS(n,n)=BusPower(n);endiflength(U)<2%当U只给出了电源点的电压时，%根据电源点电压高于其他节点电压5%,计算其他节点的初始电压U(2:busnum)=ones(1,busnum-1)*(U(1)/1.05);endZm=zeros(busnum);%Zm(i,j)表示节点ij之间的阻抗linknum=zeros(1,busnum);forn=1:branchnumtemp1=linedata(n,1);temp2=linedata(n,2);%将各支路参数保存到一个矩阵中Zm(temp1,temp2)=linedata(n,3);Zm(temp2,temp1)=Zm(temp1,temp2);%记录各个节点所连接的支路数linknum(temp1)=linknum(temp1)+1;linknum(temp2)=linknum(temp2)+1;end%[tailbus,headbus]=PathPlan(Zm,linknum,branchnum);[tailbus,headbus]=PathPlan1(linedata,busnum,branchnum);endfunction[tailbus,headbus]=PathPlan(Zm,linknum,branchnum)%通过逐条拆除支路的方法确定支路计算的顺序%tailbus(i)表示前推过程中，计算的第i条支路的尾节点%headbus(i)表示前推过程中，计算的第i条支路的首节点%回代时路径刚好相反tailbus=zeros(1,branchnum);headbus=tailbus;form=1:branchnumtailbus(m)=find(linknum(2:end)==1,1)+1;headbus(m)=find(Zm(tailbus(m),:)~=0,1);linknum(tailbus(m))=linknum(tailbus(m))-1;linknum(headbus(m))=linknum(headbus(m))-1;endendfunction[tailbus,headbus]=PathPlan1(linedata,busnum,branchnum)tailbus=zeros(1,branchnum);headbus=tailbus;linknum=zeros(1,busnum);%首先追加从根节点headbus(branchnum)=1;linknum(1)=linknum(1)+1;temp1=find(linedata(:,1)==1);temp2=find(linedata(:,2)==1);if~isempty(temp1)tailbus(branchnum)=linedata(temp1(1),2);linknum(linedata(temp1(1),2))=linknum(linedata(temp1(1),2))+1;linedata(temp1(1),:)=[];elseif~isempty(temp2)tailbus(branchnum)=linedata(temp2(1),1);linknum(linedata(temp2(1),1))=linknum(linedata(temp2(1),1))+1;linedata(temp2(1),:)=[];endforn=2:branchnumnowbranchnum=length(linedata(:,1));form=1:nowbranchnum%linknum(linedata(m,1))~=0,说明该支路的一个节点已经存在路径中iflinknum(linedata(m,1))~=0headbus(branchnum-n+1)=linedata(m,1);tailbus(branchnum-n+1)=linedata(m,2);linknum(linedata(m,1))=linknum(linedata(m,1))+1;linknum(linedata(m,2))=linknum(linedata(m,2))+1;linedata(m,:)=[];break%跳出本次遍寻elseiflinknum(linedata(m,2))~=0headbus(branchnum-n+1)=linedata(m,2);tailbus(branchnum-n+1)=linedata(m,1);linknum(linedata(m,1))=linknum(linedata(m,1))+1;linknum(linedata(m,2))=linknum(linedata(m,2))+1;linedata(m,:)=[];breakendendendendfunctionS=forward(S,U,Zm,tailbus,headbus,branchnum)%前推过程，从叶节点向电源点计算form=1:branchnump=tailbus(m);q=headbus(m);dS=(abs(sum(S(p,:)))/U(p))A2*Zm(q,p);S(q,p)=sum(S(p,:))+dS;fprintf('%s%s','a'+q-1,'a'+p-1)disp(S(q,p))endendfunctionU=backward(S,U,Zm,tailbus,headbus,branchnum)%回代过程，从电源点向叶节点计算form=branchnum:-1:1q=headbus(m);%首节点p=tailbus(m);%尾节点DU=(real(S(q,p))*real(Zm(q,p))+imag(S(q,p))*imag(Zm(q,p)))/U(q);dU=(real(S(q,p))*imag(Zm(q,p))-imag(S(q,p))*real(Zm(q,p)))/U(q);U(p)=sqrt((U(q)-DU)A2+dUA2);fprintf('%s*,*a*+p-1)disp(U(p))endend七、实验结果

第1轮迭代结果各支路的首段功率S/(kV・A)hh(J.5037♦0一4021ieg0.5024+0.3513ie10.1025+0.3011ib(?15292♦L()780icd040L40.2fiOSibc0.80750.5857icib3.5385+2.6338i各节点电压U/kVb10.1553c10.0772d10.0435c9674f9.9103g9.9223h10.0909第2抡迭代姑果各支路的首段功率bhTOC\o"1-5"\h\zerbecdbc己b各节点电压U/kVb10.1557c10.0776d10.0439TOC\o"1-5"\h\ze9.9677I9.9JO7r土92对h10.0913fx»S/(kV•A)0.5036+S/(kV•A)0.5036+0.402010.5025+0.351310一，1。2|5+0.3014I1.5295+I.078210.4014+0,280810.8074+0.585713.5356+2.6304i针对辐射状配电网的的特点，应用前推回代法进行潮流计算。同时利用叶节点只与一条支路联接的特点来确定前推回代的支路顺序。该方法可以处理多分支辐射网，无需复杂的的网络编号、不用形成导纳矩阵，迭代次数少，结果精确。九、调试记录利用fprintf输出结果时不能输出电压的虚部，改成disp可以完整输出电压。南昌大学实验报告学生姓名：学号：—专业班级：电气152实验类型：口验证口综合■设计口创新实验日期：实验成绩：一、实验题目：输电网潮流计算实验二、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潮流计算计算方法的理解，学会运用电力系统的数学模型，掌握潮流计算的过程及其特点，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。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。米用牛顿拉夫逊法编制程序编制潮流程序。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。应的编程环境下对程序进行组织调试。应用计算例题验证程序的计算效果。对调试正确的计算程序进行存储、打印。完成本次实验的实验报告。四、实验数据4^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=1.05Z0°容许误差e=10-5。五、程序框图六、实验程序functionPowerFlowNRRec(linedata,busdata,error)%节点标号无特殊要求clcifnargin<1linedata=[140.10.40.015281;1300.301.1;120.120.50.019201;420.080.400.014131];busdata=[10-0.30-0.1810;40-0.55-0.1310;320.501.100;21001.050;];endifnargin<3error=10A-5;endclc%优化节点排序pqbus=find(busdata(:,2)==0);pvbus=find(busdata(:,2)==2);vcbus=find(busdata(:,2)==1);bussort=[pqbus'pvbus'vcbus'];Num=busdata(bussort,1);%对节点进行重新排列，使其排列顺序为PQ节点->PV节点->平衡节点linedata=NumResort(linedata,Num);P=busdata(:,3);Q=busdata(:,4);U=busdata(:,5);Us=U;deta=busdata(:,6);e=U.*cos(deta);f=U.*sin(deta);busnum=length(busdata(bussort,1));pqnum=length(pqbus);%生成节点导纳矩阵Y=BuildY(linedata);fork=1:100[dP,dQ,dU2]=CalcCollection(P,Q,Us,e,f,Y,busnum,pqnum);ifmax(abs([dPdQ]))<errorbreak;endJ=CalcJ(e,f,Y,busnum,pqnum);PQU=zeros(busnum-1,1);forii=1:pqnumPQU(2*ii-1)=dP(ii);PQU(2*ii)=dQ(ii);endforii=pqnum+1:busnum-1PQU(2*ii-1)=dP(ii);PQU(2*ii)=dU2(ii);enddef=Jordan(J,PQU);forii=1:busnum-1f(ii)=f(ii)+def(2*ii-1);e(ii)=e(ii)+def(2*ii);endendifk>=100disp('不收敛！')；return;end[Sbus,Sij,Svc]=CalcS(linedata,e,f,Y,busnum);disp('编号:');disp(Num');disp('节点电压:');disp(e'+1j*f');disp('平衡节点功率：')；disp(Svc);disp('线路功率');forn=1:length(Sij(:,1))fprintf('%o%o',Num(Sij(n,1)),Num(Sij(n,2)))disp(Sij(n,3))enddisp('节点功率');forn=1:busnumfprintf('%o',Num(n))disp(Sbus(n))endendfunction[Sbus,Sij,Svc]=CalcS(linedata,e,f,Y,busnum)Sbus=zeros(1,busnum);G=real(Y);B=imag(Y);Qi=zeros(1,busnum);Ud=e+1j*f;%公式11-57forii=1:busnumforjj=1:busnumSbus(ii)=Sbus(ii)+Ud(ii)*conj(Y(ii,jj))*conj(Ud(jj));endendQiSvc=Sbus(busnum);Sij=zeros(length(linedata(:,1)),3);forn=1:length(linedata(:,1))ii=linedata(n,1);jj=linedata(n,2);Sij(2*n-1,1)=ii;Sij(2*n-1,2)=jj;Sij(2*n-1,3)=Ud(ii)*(conj(Ud(ii))...*conj(1j*linedata(n,5)+linedata(n,6)*(linedata(n,6)-1)/(linedata(n,3)+1j*linedata(n,4)))...+(conj(Ud(ii))-conj(Ud(jj)))*conj(-Y(ii,jj)));ii=linedata(n,2);jj=linedata(n,1);Sij(2*n,1)=ii;

Sij(2*n,2)=jj;Sij(2*n,3)=Ud(ii)*(conj(Ud(ii))...*conj(1j*linedata(n,5)+(1-linedata(n,6))/(linedata(n,3)+1j*linedata(n,4)))...+(conj(Ud(ii))-conj(Ud(jj)))*conj(-Y(ii,jj)));endendfunctionlinedata1=NumResort(linedata,Num)linedata1=linedata;forn=1:length(Num)n1=find(linedata(:,1)==Num(n));n2=find(linedata(:,2)==Num(n));linedata1(n1,1)=n*ones(length(n1),1);linedata1(n2,2)=n*ones(length(n2),1);endendfunctionJ=CalcJ(e,f,Y,busnum,pqnum)G=real(Y);B=imag(Y);J=zeros(2*(busnum-1));H=zeros(pqnum,pqnum);N=M=L=forH;H;H;iifor=1:pqnumjj=1:pqnumifii〜=jjH(ii,jj)=-B(ii,jj)*e(ii)+G(ii,jj)*f(ii);N(ii,jj)=G(ii,jj)*e(ii)+B(ii,jj)*f(ii);M(ii,jj)=-N(ii,jj);L(ii,jj)=H(ii,jj);J(2*ii-1,2*jj-1)=H(ii,jj);J(2*ii-1,2*jj)N=M=L=forH;H;H;iifor=1:pqnumjj=1:pqnum+1j*(G(ii,ii)*f(ii)+B(ii,ii)*e(ii));forjj=1:busnumifii〜=jjlii=Iii+G(ii,jj)*e(jj)-B(ii,jj)*f(jj)...+1j*(G(ii,jj)*f(jj)+B(ii,jj)*e(jj));endendH(ii,ii)=-B(ii,ii)*e(ii)+G(ii,ii)*f(ii)+imag(Iii);N(ii,ii)=G(ii,ii)*e(ii)+B(ii,ii)*f(ii)+real(Iii);M(ii,ii)=-G(ii,ii)*e(ii)-B(ii,ii)*f(ii)+real(Iii);L(ii,ii)=-B(ii,ii)*e(ii)+G(ii,ii)*f(ii)-imag(Iii);J(2*ii-1,2*ii-1)=H(ii,ii);J(2*ii-1,2*ii)=N(ii,ii);J(2*ii,2*ii-1)=M(ii,ii);J(2*ii,2*ii)=L(ii,ii);endH=zeros(pqnum,busnum-pqnum-2);N=H;M=H;L=H;forii=1:pqnumforjj=pqnum+1:busnum-1ifii〜=jjH(ii,jj)=-B(ii,jj)*e(ii)+G(ii,jj)*f(ii);N(ii,jj)=G(ii,jj)*e(ii)+B(ii,jj)*f(ii);M(ii,jj)=-N(ii,jj);L(ii,jj)=H(ii,jj);J(2*ii-1,2*jj-1)=H(ii,jj);J(2*ii-1,2*jj)=N(ii,jj);J(2*ii,2*jj-1)=M(ii,jj);J(2*ii,2*jj)=L(ii,jj);endendendH=zeros(busnum-pqnum-2,pqnum);N=H;R=H;S=H;forii=pqnum+1:busnum-1forjj=1:pqnumifii〜=jjH(ii,jj)=-B(ii,jj)*e(ii)+G(ii,jj)*f(ii);N(ii,jj)=G(ii,jj)*e(ii)+B(ii,jj)*f(ii);R(ii,jj)=0;S(ii,jj)=0;J(2*ii-1,2*jj-1)=H(ii,jj);J(2*ii-1,2*jj)=N(ii,jj);J(2*ii,2*jj-1)=R(ii,jj);

J(2*ii,2*jj)=S(ii,jj);endendendH=N=R=S=forzeros(busnum-pqnum-2);H;H;H;iifor=pqnum+1:busnum-1jj=pqnum+1:busnum-1ifii〜=jjH(ii,jj)=-B(ii,jj)*e(ii)+G(ii,jj)*f(ii);N(ii,jj)=G(ii,jj)*e(ii)+B(ii,jj)*f(ii);R(ii,jj)=0;S(ii,jj)=0;J(2*ii-1,2*jj-1)endH=N=R=S=forzeros(busnum-pqnum-2);H;H;H;iifor=pqnum+1:busnum-1jj=pqnum+1:busnum-1+1j*(G(ii,ii)*f(ii)+B(ii,ii)*e(ii));forjj=1:busnumifii〜=jjlii=Iii+G(ii,jj)*e(jj)-B(ii,jj)*f(jj)...+1j*(G(ii,jj)*f(jj)+B(ii,jj)*e(jj));endendH(ii,ii)=-B(ii,ii)*e(ii)+G(ii,ii)*f(ii)+imag(Iii);N(ii,ii)=G(ii,ii)*e(ii)+B(ii,ii)*f(ii)+real(Iii);R(ii,ii)=2*f(ii);S(ii,ii)=2*e(ii);J(2*ii-1,2*ii-1)=H(ii,ii);J(2*ii-1,2*ii)=N(ii,ii);J(2*ii,2*ii-1)=R(ii,ii);J(2*ii,2*ii)=S(ii,ii);endendfunction[dP,dQ,dU2]=CalcCollection(P,Q,Us,e,f,Y,busnum,pqnum)G=real(Y);B=imag(Y);Pt=P;Qt=Q;dP=zeros(1,busnum);dQ=zeros(1,busnum);dU2=zeros(1,busnum);forii=1:pqnumPi=0;Qi=0;forjj=1:busnumPi=Pi+e(ii)*(G(ii,jj)*e(jj)-B(ii,jj)*f(jj))...+f(ii)*(G(ii,jj)*f(jj)+B(ii,jj)*e(jj));Qi=Qi+f(ii)*(G(ii,jj)*e(jj)-B(ii,jj)*f(jj))...-e(ii)*(G(ii,jj)*f(jj)+B(ii,jj)*e(jj));enddP(ii)=P(ii)-Pi;dQ(ii)=Q(ii)-Qi;Pt(ii)=Pi;Qt(ii)=Qi;endforii=pqnum+1:busnum-1Pi=0;forjj=1:busnumPi=Pi+e(ii)*(G(ii,jj)*e(jj)-B(ii,jj)*f(jj))...+f(ii)*(G(ii,jj)*f(jj)+B(ii,jj)*e(jj));enddP(ii)=P(ii)-Pi;Pt(ii)=Pi;dU2(ii)=Us(ii)A2-(e(ii)A2+f(ii)A2);endendfunctionY=BuildY(linedata)nf=linedata(:,1);nt=linedata(:,2);r=linedata(:,3);x=linedata(:,4);b=linedata(:,5);k=linedata(:,6);branchnum=length(nf);busnum=max([nf',nt']);y=ones(branchnum,1)./(r+1j*x);Y=zeros(busnum);forn=1:branchnumY(nf(n),nt(n))=Y(nf(n),nt(n))-k(n)*y(n);Y(nt(n),nf(n))=Y(nf(n),nt(n));Y(nf(n),nf(n))=Y(nf(n),nf(n))+k(n)A2*y(n)+1j*b(n);Y(nt(n),nt(n))=Y(nt(n),nt(n))+y(n)+1j*b(n);endendfunctions=Jordan(A,b)%约当消元ifnargin<1A=[123;275;149];b=[16-3]';endifrank(A)~=rank([A,b])error('A矩阵的秩和增广矩阵的秩不相同，方程不存在唯一解');end[~,n]=size(A);A(:,n+1)=b;fork=1:nA(k,k:end)=A(k,k:end)/A(k,k);%规格化forq=1:k-1%消上三角ifA(q,k)~=0A(q,k:end)=A(q,k:end)-A(k,k:end).*A(q,k);endendforp=k+1:n%消下三角ifA(p,k)~=0A(p,k:end)=A(p,k:end)-A(k,k:end).*A(p,k);end

endends=A(:,end);end七、实验结果编号:节点电压:0.98160.OO8E5i0,958了0.l084i1.0924+0.l290i1.0500平衡节点功率：0.3679+■0.264710.2462。，。1I6i0.010610.029310.0931i0.136110.104510.140610_1602j线路功率-0.24000.2462。，。1I6i0.010610.029310.0931i0.136110.104510.140610_1602j节点功率-0.3000-0.ISOOi4-0.5500-0.1300i30.5000+0.［）934i0.3679卜0M64了iA»八、实验分析通过在程序中对节点排列顺序进行优化，这样无需对网络进行特定编号。同时为了提高速度，没有通过求逆的方式来求解线性方程组，而是利用约当消元的方法来求解线性方程组。八、调试记录在计算公式时，没有理解以下符号的意义导致代码出错：是节点i的电压幅值（误：节点i的电压）；为（误：节点i的所有对地导纳之和）；为（误：）。在编写节点优化部分代码时，没有分清行号与列号的字母导致编程出错。南昌大学实验报告学生姓名：学号：6专业班级：电气152实验类型：口验证口综合■设计口创新实验日期：实验成绩：一、实验题目水火电厂间有功功率负荷的经济分配二、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。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。熟悉电力系统经济运行的计算方法，按照计算方法编制程序。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。在相应的编程环境下对程序进行组织调试。应用计算例题验证程序的计算效果。对调试正确的计算程序进行存储、打印。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：水电厂的耗水量特性为：水电厂的给定日用水量为。系统的日负荷变化如下：时负荷为350MW，时，负荷为700MW，时负荷为500MW。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、程序框图六、实验程序functionOptimizeDispatckclc,clear,closeallsymsgamaxPLDxPHxsW=2+0.8*PHx+1.5e-3*PHxA2;PHs=(0.4-0.8*gamax+0.0007*PLDx)/(0.003*gamax+0.0007);PTs=(0.8*gamax-0.4+0.003*gamax*PLDx)/(0.003*gamax+0.0007);gama=0;PLD=[350,700,500];T=[8,10,6];WH=1.5e7;%d=0.2;kp=0.15;ki=0.01;kd=0.01;W=0;W0=0;W1=0;plot(1:0.01:100,WH,'r');gridonholdonforn=1:100W0=W1;W1=W;W=0;form=1:length(PLD)PH(m)=subs(PHs,{gamax,PLDx},{gama,PLD(m)});PT(m)=subs(PTs,{gamax