电力系统分析课程设计复杂网络牛顿—拉夫逊法潮流分析与计算的设计

佚名 · 0905

计算，分析，设计

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文本内容:

一、设计内容及要求复杂网络牛顿一拉夫逊法潮流分析与计算的设计电力系统潮流计算是电力系统中一项最基本的计算，设计内容为复杂网络潮流计算的计算机算法一-牛顿-拉夫逊法首先，根据给定的电力系统简图，通过手算完成计算机算法的两次迭代过程，从而加深对牛顿一拉夫逊法的理解，有助于计算机编程的应用其次，利用计算机编程对电力系统稳态运行的各参数进行解析和计算；编程完成复杂网络的节点导纳矩阵的形成；电力系统支路改变、节点增减的程序变化；编程完成各元件的功率损耗、各段网络的电压损耗、各点电压、功率大小和方向的计算

二、设计原始资料、给出一个六节点、环网、两电源和多引出的电力系统；

1、给出一个五节点、环网、两电源和多引出的电力系统；2参数给定，可以选用直角坐标表示的牛拉公式计算,也可以选用极坐标表示的牛拉公式计算.

三、设计完成后提交的文件和图表.计算说明书部分1设计报告和手算潮流的步骤及结果Ae（o）=-

0.095e（i）=

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四、计算机算法潮流计算导纳矩阵Y二RD000-

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0.8299-

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20.

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1.09990—01355-

0.1554—03215-00902ooo图纸部分2O电气接线图及等值电路；潮流计算的计算机算法，即程序运算结果等以图片的形式附在设计报告中.

四、进程安排第二S第一天上午选题，查资料，制定设计方案；第一天下午一-第五天复习潮流计算的计算机算法，完成给定网络的潮流计算;第二周第一一-四天利用编程完成潮流计算，并对照手算结果，分析误差第五天下午matl ab答辩，交设计报告

五、主要参考资料《电力系统分析（第三版）》于永源主编，中国电力出版社年,2007《电力系统分析》，何仰赞温增银编著，华中科技大学出版社，年版;2002《电力系统分析》，韩桢祥主编，浙江大学出版社年版；,2001《电力系统稳态分析》，陈王行编，水利电力出版社；U=一l10001136-

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12.62681+1,920610+6,373110+

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12.62681data S个人心得经过两周的课程设计让我学到了很多以前没有学到的东西，首先让我明白了电力系统的稳定运行，必须经过精密的设计和运算在进行此次课程设计的过程中,加深了我对潮流计算的认识，尤其是对牛顿拉夫逊潮流计算的求解思路有了比较透彻的理解同时整个求解过程中用到求节点导纳矩阵，求矩阵的逆阵等等，又让我们遇到了很多问题，我们经过查资料问同学、问老师，最后才把问题解决使我对以前学过的知识有了一次很好的复习，同时也看到了我知识的欠缺，让我明白我应该学的东西还有很多，更是给我更多的激励让我以后会更加努力地学习.此次课程设计有让我学到了一本新的知识一的使用，起初我们经过好大力气才把程序设Matl ab计出来，可是设计的题目里的数据又不收敛，我们反复演算了好多次，最后在老师的指导下改了几个数据程序终于收敛了而且在此次课程设计中，我发现了自己的基础只是有很多的不足这些基础的缺乏给我的设计造成了不小的障碍，今后我会努力学习来弥补这些不足在这个过程中，我明白了，只要用心去做，认真去做，同学一起努力、团结，就会克服所有困难，取得最后的胜利看到同学和自己设计的程序稳定运行心中也有一种成功的喜悦通过此次的实习让我发现手工的潮流计算和计算机潮流计算的优缺,对于小系统来说手工计算很简单，手工也很经济可对于大系统来说手工计算是不可完成的任务，因此用计算机计算潮流是必不可少的，只要编好程序计算机就会给你一个自己想要的满意答案而日方便、简单、准确.此次课程设计我能成功设计完成离不开同学们的帮助、团队的合作以及老师细心的指导，在这里再次感谢老师的指导和同学的帮助附录；yll=1/

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0.1+

0.35O〕;y46=0;；y51=yl5；y52=y25；y53=y35；y54=y45V55=05j+l/*0oO；015j y56=—1/

1.0；；5*0,015j y61=0y62=0;y63=0;y64=0;y6二；5y56；%输入导纳参数y66=l/0015joYB=[y11yl2yl3y14yl5y16;y21y22y23y24y25y26;y31；；y32y33y34y35y36y41y42y43y44y45y46y51y52y5oo1+oo35J•T+^1oo形成导纳矩阵3y54y55y56;y61y62y63y64y65y66]%%***大****火牛顿一拉夫逊法潮流计算大火火火********E；；；2=1o00E3=l00E4=100E5=

1.00;E6oo=

1.1;；；；%设定电压初始值F2=0;F3=0;F4=0F5=0F6=0%提取导纳实部，虚部分别为G=r eal YB;B=imagYB;G,BS2=-2-li;S3=-l.8-

0.4i;S4=—l6-08j;S5=-

3.7o⑹%设定注入功率初始值;%提取注入功率实部，S=5;P=r eaI S;Q=i magS虚部分别为；；%设P,Q k=0precision=01o定参数为迭代次数初值为及精度大于k

00.00001%设定除平衡节点外节点数之和Nl=5;wh iIe p r ec i s ion000001o二；%输入平衡节点电压实部，虚部El11F1=0;e,ff or m=2:N1+1for n=1:N1+1Ptn=E m*G m,n*E n—B m,n*F n+F m*Gm,n*F n+B m,n*En;火一Q tn=F mG m,n*E n B m,n*；%以设定值计算的注入功率F n-E m*G m,n*F n+B m,n*E nenddPm=P m-s umP t;计算功率误差d Qm=Q m-sum Qt;%3J n•o end—or m=2:N1+1f or n=l:Nl+l一；o Ain=G m,n*E nB m,n*F n；Bi n=G m,n*Fn+B m,n*E ne nd计算Nm,m=sum Ai+G m,m*E m+B m,m*F m;%d P/de计算H m,m=sum Bi-B m,m*E m+G m,m*F m;%dP/d f一L m,m=-sumBi B m+G m,m*F m;%计算dQ/de一;%计算Jm,m=sumA i-Gm,m*E mBm,m*Fm d Q/dfend f or m=2N1+1JJ2*m—3,2-3=N m,m;J J2*m-3,2*m-2=H m,m;；-2,2*m—3=L m,m J J2*m-2,2*m-2=J%给雅可比矩阵的对角元素赋值endfor m=2:N1+1forn=2N1+1-j fm==n els e夫Nm,n=Gm,n*Em+Bm,nF m;%计算dP/de=一计算Hm.nBm,n*E m+Gm,n*F m;%dP/dfLm,n=—Bm,n*Em+Gm,n*F m;%计算dQ/d e一;%计算Jm,n=-Bm,n*F mGm,n*E mdQ/df%************给雅可比矩阵的非对角元素赋值**********JJ2*m—3,2*n-3=N m,n;；J J2*m-3,2*n-2=Hm,nJ J2*m-2,2*n-3=L m,n;JJ2*m-2,2*n-2=Jm,n;e nden dendfo ri=1:8J J10,i=0;%修正雅可比矩阵第十行，到元素为180e nd修正雅可比矩阵第十行元素为JJ10,9=2*E6;%92e;%修正雅可比矩阵第十行元素为J J1O,10=2*F6102f for m=l N1写矩阵，奇数行为PQ2*m—l=d Pm+1;PQ2*m=dQ m+1;end%P Qd P,偶数行为.『⑹八八修正矩阵第十个元素为八d QPQ10=12-E2+F62;%P Qd u2；%求为的逆矩阵乘以dU=in vJJ*PQdU JJ PQprec；%取精度为的绝对值的最大值ision=m axabsPQ PQf orn=1:N1；E n+1=En+l+dU2*n—1F n+1=F；%修正各节点电压n+1+dU2*nend fo r n=1:N1+1%把电压写成的形式U n=En+Fn*j;e+jf endk=k+l;%迭代次数加1输出time=k,JJ,E,F,U,dU,PQ%k,JJ,E,F,U,d u,ds；if k9break end end%************功率及功率损耗的计算***********for m=LN1+1;%计算平衡节点电流I m=YB1,m*U mend计算平衡节点功率S1=U1*s umc onjI;%y10=005/lo05*

0.03j;y20=—o八夫；

0.05/L052003j+05j yo；30=05io八-Oo05/

1.052*0015];；y60=005/1o05*

0.015jo；%输入各节点对地导纳矩阵Y=[y10y20y30y40y50y60]for m=16forn=1:6当时if m==n%m=n；%流动节点功率为S m,n=00否则else%Sm,n=Um*conj Um*Y m+conjUm-c onj Un*con jYB m,%节点间线路上的流动功率矩阵n;e ndend5o=oo5复杂网络法潮流分析与计算的设计N—R电力系统的潮流计算是电力系统分析课程基本计算的核心部分之一它既有自身的独立意义，又有电力系统规划设计、运行和研究的理论基础,因此课程设计的重要性自不待言

一、设计题目.系统图的确定1选择六节点、环网、两电源和多弓出的电力系统，简化电力系统图如图所示,等值I1导纳图如图所示运用以直角坐标表示的牛顿一拉夫逊计算如图所示系统中的潮流分21布计算精度要求各节点电压的误差或修正量不大于£=10-

53.7+£1,3endS1Sda taS=S+S%输出电力线路功率总损耗及平衡节点功率及节点间线路上的流动dat aS s1功率矩阵S图电力系统图1该系统中，节点

①为平衡节点，保持为定值，节点

⑥为节点,u=lo05+j0PV1其他四个节点都是节点给定的注入电压标幺值、线路阻抗标幺值、输出功PQ率标幺值如下表注释表各节点电压标幺值参数1u u uu3U

234561.05lo

001.001o00lo00lo05表2线路、变压器阻抗标幺值线路L5L2L3L4T1T2Y/

20.06+0o04+

0.08+

0.1+j]0o0jO.01阻抗j0o2535jO.25j025j

0.30035oo表节点输出功率3节点

②③④⑤⑥37+j1o8+2O功率2+jl lo6+jQ8541o3注:各节点的电压取是为了方便计算和最后验证程序的正确性P Q1

二、法的求解过程N-R、给定个节点电压初始值（）、/（）

160、将以上电压初始值代入下式（）式，求出修正方程式常数项向量

21、（、UP

（0）0）2

（0）oP=P-E[e（Ge-BfU jijj iijj UjAJ」f-Bf3-纣（GJ+Be）

3、,Q=Q/（G•J IJ JI IJ J IJ J」i y=1U2=U2—（G2+/2）A

111、将电压初始值代入下式（）式,求出修正方程式中系数矩阵（雅可△42比矩阵）的元素（为（）阶方2n-1阵）.荀二耐，对角元素是P=P-^\e（Ge—Bf）+f（Gf+BeXi i.Ji U JJ=1••••••••••Q=Q Qf-Bf〔e（G7+1U J1IJ JIJ J」1f L/U JUJ1IJ J

3.力DP C）EIJ J」--GijCj-Bijfj-Gnei-Bnf-j=i zdh）二-乙S f+BeJ+Be-GfCT.,lJ JlJ J ii iii i、Ji7=1九4五（Gf+Be）+Be-Gf••••••••••••oe...〃IJJIJJii i/dQ夕（）=-乙S e-B f^Ge+BfA%OfU JIJJill II11J=1%2△c i=2edei“U2△t——~2jf汽i笠时，矩阵中非对角元素是二二-巴=;/I（Ge+”）de/ij iij td力d n「£6△i二一号i二B e-G fdfdeiji ijidjj djj22二——dfj j△△、解修正方程式，求出修正量软）、f（）三角阵或下三角阵5方法

①高斯消元法，即将雅可比矩阵化简为上三△A

②求雅可比矩阵的逆矩阵0）/⑴=于

（0）一（）修正各节点电压〈储⑴=A/o（）（e o—Ae式,求出⑴、⑴、1）P［72

（1）、将、/⑴再代入（（6e D其收敛条件为Pg,Q（k式|/（x）（k）|=|）|£AAA、校验是否收敛，7△△中PS Q（）|为向量Pg、（中大分量的绝对值这个收敛条件比较直A Q/o观，它可以直接显示出最终结果的功率误差△△△△、如果收敛，就进一步计算各段电力线路潮流和平衡节点功率，并打印8出计算结果；如果不收敛，转回步进行下一次迭代计算，直到收敛为止3

三、手算潮流计算用图和上表的数据和等值网络计算节点导纳矩阵丫B1节点导纳矩阵B1o y由图可知，该系统以串联支路的导纳标幺值和对地并联导纳标幺值得等1值电路如图所示可得图的等值节点导纳矩阵22对角线上的元素为K—1Iy=+Y=-

733.33门为II4111—Ky=_Y+Y+y+y+y+y=

1.53-j

37.42K T1Kl227120302325y3330402334，=y+，+y+y=

1.58—，

5.254440503445y=_y+EYK55T1K2T220502545y+KJ丫=-j

66.67K K66T1T2非对角线上的元素为:⑼=

1.00+

1.05+70=

1.00+j°U=

1.00+=

1.00+JQ,U（°）川〃（）=U（°）川U（）56234y=y=0=0;=4=y1661乙二°;几51y「人二迎75-

0.91+

73.78y=y=0;y=y=024,42,2662y=y=—

0.62+/

3.902552y=y=-

0.83+/

3.11y=v=0;y=y=035533663y=y=-

0.75+J

2.644554y=y=o4664y=y=

763.49J

33.33;

31.7500;

31.

751.53-

737.42-

0.91+;

3.78-

0.62+/

3.90；0-

0.914-y

781.74-

6.39-

0.83+

73.110丫二00-

0.83+

73.

111.58-

75.25-

0.75+;

2.64-

0.62+

73.900-

0.75+

72.640;

63.49000U5665计算各节点功率的修正方程的初始值（不平衡量）2O设各节点电压初始值为u=

1.05+;01根据上述法的求解过程，将各节点电压的初始值代入（）式和（）式,进行潮N-R12流计算，得节点功率和节点电压AP=-2;AQ=

2.61;2△P=—

1.8;AQ=

0.10;33AP=-

1.6;AQ=-

0.30；44AP=-

3.7;AQ=-

5.40;4-6oooO

3.697-------------------Hu△尸=

5.0;AU2=

0.00;-

1.53-

41.

020.

913.

78000.

623.9000-

33.

811.

533.78-

91003.90-

64000.

913.78-

1.74-

890.

833.

1100003.78-

0.91-

891.

743.11-

8300000000.

833.11-

1.58-

750.

752.6400-

0.83-

75003.11-

751.

582.

6400.6200-

73.

213.

9000.

752.

641.3863/

63.

493.

9001.38-

6202.64-

0.75-

59.

81000066.6700000-

63.49-

2.1000000000雅可比矩阵:修正各节点电压:。

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