电力系统潮流上机课程设计报告

课程设计报告(2012—2013年度第一学期)名称：电力系统潮流上机院系：电气与电子工程学院班级：学号：学生姓名：指导教师：刘崇茹老师设计周数：两周成绩：日期：2013年1月10日 PAGE1一、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1、编写潮流计算的主要内容（1）潮流计算的基础数据由老师给出，包含9节点系统的基本信息。节点分类为1个平衡节点，2个PV节点，6个PQ节点。线路模型为中等线路模型。变压器模型采用∏型。计算机计算潮流时采用标幺值，所给的数据已化为标幺值。（2）9节点系统的基础数据存放于in.txt.文件中。节点数据第一列为节点名，第二列为电压值Volt，第二列为电压相角Phase；第三列为电源有功功率GenP;第四列为电源无功功率GenQ;第五列为负荷有功功率LoadP;第六列为负荷无功功率LoadQ.支路数据中第一列为支路编号；第二列为支路左边节点编号；第三列为支路右边节点编号；第四列为支路电阻R；第五列为支路电抗X；第六列为对地支路电纳B；第七列用于区分该支路是否为变压器支路。（3）该潮流计算程序采用牛顿-拉夫逊法计算（4）根据老师要求，该程序划分出功能模块，有数据输入模块，导纳阵形成模块，解线性方程组模块，计算不平衡功率模块，形成雅可比矩阵模块，解修正方程模块，计算线路潮流，网损，PV节点无功功率和平衡节点功率，数据输出模块等。（5）该程序的计算结果保存于out.txt文件中，便于查阅。2、程序验证（1）题目：节点①为平衡节点，U1=1∠0°，节点②为PQ节点，S2=-0.8-j0.6，节点③为PV节点，P3=0.4，U3=1.1，网络结构和参数如图1所示（参数为导纳标么值），求潮流计算结果。1.171.17–j4.71①②③5.88–j23.5j0.33图1算例1网络结构计算机算得节点导纳矩阵如下：7.04999+j-28.21-5.88+j23.5-1.16999+j4.70999-5.88+j23.55,88+j-23.50+j0-1.16999+j4.709990+j01.16999+j-4.37999 手算可验证节点导纳矩阵正确。（2）节点导纳矩阵采用支路追加发形成。一条首末端节点分别为i、j,并且支路导纳矩阵为Yb的支路对节点导纳的贡献将表现在四个位置上。相当于b个单元的叠加。每个单元表示每一条支路对节点导纳矩阵的贡献。通过此法可以形成Y矩阵。3、九节点系统的程序设计（1）该程序所对应的方程组和状态变量：功率不平衡量：雅可比矩阵的各元素：：支路功率：（2）形成雅克比矩阵的流程图如下：开始开始设置变量k、.m、.npv、.npq等设置变量k、.m、.npv、.npq等k<npv+npq*2k<npv+npq*2退出 否退出是m<npv+npqk<npv+npqm<npv+npqk<npv+npq 否 否是m<npv+npq 是 m<npv+npq 形成L形成J形成L形成J否形成N形成H形成N形成H（3）程序流程图如下：启动启动设置相关变量，读入原始数据打印计算平衡节点的功率及各支路功率增加迭代次数k=k+1计算节点的新电压雅客比矩阵是否形成，i>nMax≤ɛ求出解修正方程，由设置相关变量，读入原始数据打印计算平衡节点的功率及各支路功率增加迭代次数k=k+1计算节点的新电压雅客比矩阵是否形成，i>nMax≤ɛ求出解修正方程，由及雅客比矩阵用高斯法求各节点的电压增量增加节点号i=i+1计算雅客比矩阵各元素Ｈ，Ｎ，Ｊ，Ｌ令节点号i=1对PQ、PV节点计算令迭代次数k=0形成节点导纳矩阵形成节点导纳矩阵设非平衡节点电压初值设非平衡节点电压初值 是 否 否 是4、学习体会（1）在课程设计中遇到的问题和解决的办法：1）设计中遇到的最大问题无疑是对C++部分指令的不熟悉，由于C语言这门课程是在大一上学期学习的，经过2年多的时间已经遗忘很多。加之平时少有这部分的训练和任务，在课程设计过程中遇到很多困惑。通过老师讲解、看书和向他人询问大大减小了编程语言上的障碍。2）在设计中，由于一开始知识脉络以及思维脉络都不是很清晰，导致在程序设计过程中的各种误操作，例如在写不平衡量的时候对定义数组的下脚标标注不清。在形成雅克比矩阵时不知采用何种公式。原打算采用直角坐标的计算方法，无奈遇到很大问题。最后采用极坐标的计算方法，但是还是存在一定的问题，形成的雅克比矩阵只有第一组正确，造成了不收敛的局面。3）编程过程中还存在不同的软件版本无法兼容的情况。由于自己的电脑安装的是VS2010的，而学校机房安装的VS2008，刚开始做课程设计前几天，回宿舍后都无法对自己的程序进行编写。后来重新下载安装了2008版本才可利用课余时间编写程序。（2）对此门课程的意见也建议：1）由于此门课程需要各自进行操作，而各人思路均不尽相同，采用的方法也不同，所以容易出现各种各样的错误，且在出现错误时比较难以排查，老师也很难全面照顾到。所以希望以后该门课程可以配以助教来帮大家解答疑惑。2）由于C语言的知识遗忘较多，所以，大部分的实间都被花费在c语言的回顾上，希望老师可以在给一份基本的c语言符号集锦。3）由于课后上机不是很方便，希望学校能提供更多的上机机会。三、课程设计总结或结论潮流计算是研究电力系统稳态运行的一种基本运算，最初求解电力系统潮流时大多是用手算，但随着电力系统结构日趋复杂，计算量也越来越大，仅靠手算恐怕难以求解一些复杂网络的潮流。计算机作为一种处理数据的工具，其计算速度快，准确率高，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。为了能使计算机能进行潮流计算，就必须编制相应的程序，使其能按照人们在程序中设定的方法一步一步执行，直到达到最终想要的结果。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。该门课程的主要目的是为了让大家在两周内，对潮流计算的计算机算法有所了解，并能成功编写一个简单的潮流计算程序。在这十多天的学习里，我不但对以往所学的C语言又进行了一次复习加深了印象，还达到了对自己在《电力系统分析》这门课程里所学到的知识进行了依次查缺补漏，稳固成