电力系统分析大作业-matlab三机九节点潮流计算报告.docx

电力系统分析大作业 一、设计题目本次设计题目选自课本第五章例5-8,美国西部联合电网WSCC系统的简化三机九节点系统，例题中已经给出了潮流结果，计算结果可以与之对照。取=0.00001 。二、计算步骤 第一步，为了方便编程，修改节点的序号，将平衡节点放在最后。如下图： 92132745683 第二步，这样得出的系统参数如下表所示： 第三步，形成节点导纳矩阵。 第四步，设定初值： ； ，。 第五步，计算失配功率 =0，=-1.25，=-0.9，=0，=-1，=0，=1.63， =0.85； =0.8614，=-0.2590，=-0.0420，=0.6275，=-0.1710，=0.7101。 显然，。 第六步，形成雅克比矩阵（阶数为1414）第七步，解修正方程，得到：-0.0371，-0.0668，-0.0628，0.0732，0.0191，0.0422，0.1726，0.0908；0.0334，0.0084，0.0223，0.0372，0.0266，0.0400。从而-0.0371，-0.0668，-0.0628，0.0732，0.0191，0.0422，0.1726，0.0908； 1.0334，1.0084，1.0223，1.0372，1.0266，1.0400。然后转入下一次迭代。经三次迭代后。迭代过程中失配功率的变化情况如下表：k0123=P10-0.01060.00010.0000000845=P2-1.250.03790.00050.0000000896=P3-0.90.04390.00050.0000000778=P40-0.0421-0.0012-0.0000003421=P5-10.0610.00090.0000001845=P60-0.0269-0.0007-0.0000001631=P71.63-0.0579-0.0004-0.0000000278=P80.85-0.0336-0.0002-0.0000000103=Q10.8614-0.0501-0.0004-0.0000000561=Q2-0.259-0.0714-0.0012-0.0000002774=Q3-0.042-0.0424-0.0006-0.0000001236=Q40.6275-0.1875-0.0021-0.0000003279=Q5-0.171-0.0241-0.0004-0.0000000805=Q60.7101-0.0828-0.0007-0.0000000799max1.630.0610.00090.0000001845迭代过程中节点电压变化情况如下表：kU1U2U3U4U5U6011111111.0334 1.0084 1.0223 1.0372 1.0266 1.0400 21.0259 0.9958 1.0128 1.0259 1.0160 1.0324 31.0258 0.9956 1.0127 1.0258 1.0159 1.0324 迭代收敛后各节点的电压和功率：kUPQ11.0258 -2.2168 0.0000 0.0000 20.9956 -3.9888 -1.2500 -0.5000 31.0127 -3.6874 -0.9000 -0.3000 41.0258 3.7197 0.0000 0.0000 51.0159 0.7275 -1.0000 -0.3500 61.0324 1.9667 0.0000 0.0000 71.0250 9.2800 1.6300 0.0665 81.0250 4.6648 0.8500 -0.1086 91.0400 0.0000 0.7164 0.2705 同课本上给出的潮流相比较，结果完全一致，证明计算过程与程序编写正确。 最后得出迭代收敛后各支路的功率和功率损耗：ijPijQijIijPjiQjiIjiPLQL120.4094 0.2289 0.4572 -0.4068 -0.3869 0.5639 0.0026 -0.1579 130.3070 0.0103 0.2995 -0.3054 -0.1654 0.3430 0.0017 -0.1551 24-0.8432 -0.1131 0.8545 0.8662 -0.0838 0.8484 0.0230 -0.1969 36-0.5946 -0.1346 0.6020 0.6082 -0.1807 0.6146 0.0135 -0.3153 450.7638 -0.0080 0.7447 -0.7590 -0.1070 0.7546 0.0048 -0.1150 56-0.2410 -0.2430 0.3368 0.2418 0.0312 0.2362 0.0009 -0.2118 910.7164 0.2705 0.7363 -0.7164 -0.2392 0.7363 0.0000 0.0312 741.6300 0.0665 1.5916 -1.6300 0.0918 1.5916 0.0000 0.1583 860.8500 -0.1086 0.8360 -0.8500 0.1496 0.8360 0.0000 0.0410 三、源程序及注释由于计算流程比较简单，所以编写程序过程中没有采用模块化的形式，直接按顺序一步步进行。disp(【 节点数:】);n1=xlsread(input.xls,A3:A3)%节点数disp(【 支路数:】);n=xlsread(input.xls,B3:B3)%支路数disp(【 精度:】);Accuracy=xlsread(input.xls,B4:B4)%精度branch=xlsread(input.xls,E4:K12);node=xlsread(input.xls,M4:S12);Data_B1=branch;%支路参数Data_B2=node;%节点参数T1=zeros(n,2);T2=zeros(n1,3);i=sqrt(-1);format shortfor j=1:n T1(j,1)=Data_B1(j,3)+Data_B1(j,4)*1i; T1(j,2)=Data_B1(j,5)*1i;endfor j=1:n1 T2(j,1)=Data_B2(j,1)+Data_B2(j,2)*1i; T2(j,2)=Data_B2(j,3)+Data_B2(j,4)*1i;endB1=zeros(n,6);B2=zeros(n1,5);for j=1:n B1(j,1)=Data_B1(j,1); B1(j,2)=Data_B1(j,2); B1(j,3)=T1(j,1); B1(j,4)=T1(j,2); B1(j,5)=Data_B1(j,6); B1(j,6)=Data_B1(j,7);endfor j=1:n1 B2(j,1)=T2(j,1); B2(j,2)=T2(j,2); B2(j,3)=Data_B2(j,5); B2(j,4)=Data_B2(j,6); B2(j,5)=Data_B2(j,7);enddisp(【 支路参数矩阵:】);B1 %显示支路参数矩阵disp(【 节点参数矩阵:】);B2 %显示节点参数矩阵% 以上为从excel中导入初值的程序Y=zeros(n1);for i=1:n if B1(i,6)=0 %不含变压器的支路 p=B1(i,1); q=B1(i,2); Y(p,q)=Y(p,q)-1/B1(i,3); Y(q,p)=Y(p,q); Y(p,p)=Y(p,p)+1/B1(i,3)+0.5*B1(i,4); Y(q,q)=Y(q,q)+1/B1(i,3)+0.5*B1(i,4); else %含有变压器的支路 p=B1(i,1); q=B1(i,2); Y(p,q)=Y(p,q)-1/(B1(i,3)*B1(i,5); Y(q,p)=Y(p,q); Y(p,p)=Y(p,p)+1/B1(i,3); Y(q,q)=Y(q,q)+1/(B1(i,5)2*B1(i,3); endenddisp(【 导纳矩阵:】);Y %显示导纳矩阵m=0;for i=1:n1 if B2(i,5)=2 m=m+1; endendm %PQ节点个数l=0;for i=1:n1 if B2(i,5)=1 l=l+1; endendl %PV节点个数Mismatch_power=zeros(l+m*2,1);for i=1:n1-1 Pj=0; for j=1:n1 Pj=Pj+(B2(i,3)*B2(j,3)*(real(Y(i,j)*cos(B2(i,4)-B2(j,4)+imag(Y(i,j)*sin(B2(i,4)-B2(j,4); end Mismatch_power(i,1)=real(B2(i,1)-real(B2(i,2)-Pj; end for k=n1:(l+m*2) Qj=0; for j=1:n1 Qj=Qj+B2(k-n1+1),3)*B2(j,3)*(real(Y(k-n1+1),j)*sin(B2(k-n1+1),4)-B2(j,4)-imag(Y(k-n1+1),j)*cos(B2(k-n1+1),4)-B2(j,4); end Mismatch_power(k,1)=imag(B2(k-n1+1),1)-imag(B2(k-n1+1),2)-Qj; end% Mismatch_power %计算失配功率times=0;while(max(Mismatch_power)Accuracy) for i=1:(n1-1) Pj=0; for j=1:n1 Pj=Pj+B2(i,3)*B2(j,3)*(real(Y(i,j)*cos(B2(i,4)-B2(j,4)+imag(Y(i,j)*sin(B2(i,4)-B2(j,4); end Mismatch_power(i,1)=real(B2(i,1)-real(B2(i,2)-Pj; end for k=n1:(l+m*2) Qj=0; for j=1:n1 Qj=Qj+B2(k-n1+1),3)*B2(j,3)*(real(Y(k-n1+1),j)*sin(B2(k-n1+1),4)-B2(j,4)-imag(Y(k-n1+1),j)*cos(B2(k-n1+1),4)-B2(j,4); end Mismatch_power(k,1)=imag(B2(k-n1+1),1)-imag(B2(k-n1+1),2)-Qj; end disp(【 当前迭代次数:】); times disp(【 失配功率:】); Mismatch_power Jacobian=zeros(l+m*2);%雅克比矩阵7*7 %H for i=1:(n1-1) for j=1:(n1-1) if i=j P_H=0; for k=1:n1 P_H=P_H+B2(i,3)*B2(k,3)*(real(Y(i,k)*sin(B2(i,4)-B2(k,4)-imag(Y(i,k)*cos(B2(i,4)-B2(k,4); end Jacobian(i,i)=P_H-B2(i,3)*B2(i,3)*(0-imag(Y(i,i); else Jacobian(i,j)=0-B2(i,3)*B2(j,3)*(real(Y(i,j)*sin(B2(i,4)-B2(j,4)-imag(Y(i,j)*cos(B2(i,4)-B2(j,4); end end end %N for i=1:(n1-1) for j=1:m if i=j P_N=0; for k=1:n1 P_N=P_N+B2(k,3)*(real(Y(i,k)*cos(B2(i,4)-B2(k,4)+imag(Y(i,k)*sin(B2(i,4)-B2(k,4); end Jacobian(i,n1-1+i)=0-B2(i,3)*real(Y(i,i)-P_N; else Jacobian(i,n1-1+j)=0-B2(i,3)*(real(Y(i,j)*cos(B2(i,4)-B2(j,4)+imag(Y(i,j)*sin(B2(i,4)-B2(j,4); end end end %K for i=1:m for j=1:(n1-1) if i=j P_K=0; for k=1:n1 P_K=P_K+B2(i,3)*B2(k,3)*(real(Y(i,k)*cos(B2(i,4)-B2(k,4)+imag(Y(i,k)*sin(B2(i,4)-B2(k,4); end Jacobian(n1-1+i,i)=0+B2(i,3)*B2(i,3)*real(Y(i,i)-P_K; else Jacobian(n1-1+i,j)=B2(i,3)*B2(j,3)*(real(Y(i,j)*cos(B2(i,4)-B2(j,4)+imag(Y(i,j)*sin(B2(i,4)-B2(j,4); end end end %L for i=1:m for j=1:m if i=j P_L=0; for k=1:n1 P_L=P_L+B2(k,3)*(real(Y(i,k)*sin(B2(i,4)-B2(k,4)-imag(Y(i,k)*cos(B2(i,4)-B2(k,4); end Jacobian(n1-1+i,n1-1+i)=0-P_L+B2(i,3)*imag(Y(i,i); else Jacobian(n1-1+i,n1-1+j)=0-B2(i,3)*(real(Y(i,j)*sin(B2(i,4)-B2(j,4)-imag(Y(i,j)*cos(B2(i,4)-B2(j,4); end end end S=zeros(l+m*2,1); %初始化电压角度变化量 S=inv(Jacobian)*(0-Mismatch_power); %求解修正方程 S=(Jacobian)(0-Mismatch_power); %求解修正方程 for i=1:(n1-1) %角度初值加变化量 B2(i,4)=B2(i,4)+S(i,1); end for i=1:m %电压初值加变化量 B2(i,3)=B2(i,3)+S(n1-1+i,1); end disp(【 雅克比矩阵:】); Jacobian %显示雅克比矩阵% S=inv(Jacobian) times=times+1;endtimes=times-1;disp(【 共计迭代次数:】);times %显示迭代次数U_It=zeros(n1,1); %初始化电压向量for i=1:n1 U_It(i,1)=B2(i,3)*cos(B2(i,4)+B2(i,3)*sin(B2(i,4)*1j;endangle_It=zeros(n1,1); %将电压角度的弧度值转为角度值for i=1:n1 angle_It(i,1)=B2(i,4)*180/pi;endNode_S_It=U_It.*(conj(Y)*conj(U_It); %求解节点功率disp(【 迭代收敛后各节点的电压幅值:】);Node_U_It=abs(U_It) %显示迭代收敛后各节点的电压幅值disp(【 迭代收敛后各节点的电压角度:】);angle_It %显示迭代收敛后各节点的电压角度disp(【 迭代收敛后各节点的功率:】);Node_S_It %显示迭代收敛后各节点的功率Branch_It=zeros(n,10);for i=1:n; if B1(i,6)=0; %不带变压器支路 m=B1(i,1); %得到支路号 n=B1(i,2); Branch_It(i,1)=m; %显示支路号 Branch_It(i,2)=n; a=U_It(m,1)*(conj(U_It(m,1)*conj(B1(i,4)*0.5+(conj(U_It(m,1)-conj(U_It(n,1)/conj(B1(i,3); Branch_It(i,3)=real(a); %显示Pij Branch_It(i,4)=imag(a); %显示Qij b=U_It(m,1)*B1(i,4)*0.5+(U_It(m,1)-U_It(n,1)/B1(i,3); Branch_It(i,5)=sqrt(real(b)2+imag(b)2); %显示Iij c=U_It(n,1)*(conj(U_It(n,1)*conj(B1(i,4)*0.5+(conj(U_It(n,1)-conj(U_It(m,1)/conj(B1(i,3); Branch_It(i,6)=real(c); %显示Pji Branch_It(i,7)=imag(c); %显示Qji d=U_It(n,1)*B1(i,4)*0.5+(U_It(n,1)-U_It(m,1)/B1(i,3); Branch_It(i,8)=sqrt(real(d)2+imag(d)2); %显示Iji e=a+c; Branch_It(i,9)=real(e); %显示线路损耗有功分量 Branch_It(i,10)=imag(e); %显示线路损耗无功分量 else %带变压器支路(同以上内容) m=B1(i,1); n=B1(i,2); Branch_It(i,1)=m; Branch_It(i,2)=n; a=U_It(m,1)*(conj(U_It(m,1)/conj(B1(i,3)-conj(U_It(n,1)*conj(1/(B1(i,5)*B1(i,3); Branch_It(i,3)=real(a); Branch_It(i,4)=imag(a); b=U_It(m,1)*(B1(i,5)-1)/B1(i,3)/B1(i,5)+(U_It(m,1)-U_It(n,1)/(B1(i,5)*B1(i,3); Branch_It(i,5)=sqrt(real(b)2+imag(b)2); c=U_It(n,1)*(conj(U_It(n,1)/(conj(B1(i,5)*B1(i,5)*B1(i,3)-conj(U_It(m,1)*conj(1/(B1(i,5)*B1(i,3); Branch_It(i,6)=real(c); Branch_It(i,7)=imag(c); d=U_It(n,1)*(1-B1(i,5)/B1(i,5)/B1(i,5)/B1(i,3)+(U_It(n,1)-U_It(m,1)/B1(i,5)/B1(i,3); Branch_It(i,8)=sqrt(real(d)2+imag(d)2); e=a+c; Branch_It(i,9)=real(e); Branch_It(i,10)=imag(e); endenddisp(【 迭代收敛后各支路的功率和功率损耗:】);Branch_It %显示迭代收敛后各支路的功率和功率损耗% %向Excel表中输出数据% Node_S_It_Real=real(Node_S_It); % Node_S_It_imag=imag(Node_S_It); % xlswrite(output.xls,Node_U_It,1,B3);% xlswrite(output.xls,angle_It,1,C3); % xlswrite(output.xls,Node_S_It_Real,1,D3); % xlswrite(output.xls,Node_S_It_imag,1,E3);% xlswrite(output.xls,Branch_It,1,G3); 程序中还有将数据从Excel表格中读入输出的xlsread和xlswrite功能，直接将数据输入到Excel表格中，可以省略将数据写在程序中或者一一输入的步骤，适用于任何节点的电力系统潮流计算。四、程序运行结果五、手算结果（第一次迭代）六、总结 通过采用计算机和手算进行潮流计算，我对潮流计算的计算过程和MATLAB软件的使用有了更深层次的了解。我们已经将如此复杂的问题通过矩阵这样的方式得以简化，但仍然有庞大的计算过程是难以通过手算方式进行解决的。同时也深深感叹于电力系统的庞大而精细，为自己能在以后为之付出感到期待。