1、1第一章 课程设计概述1.1 设计目的1. 掌握电力系统潮流计算的基本原理和电力系统运行方式的变化；2. 掌握并能熟练运用一门计算机语言（MATLAB 语言或 C 语言或 C+语言） ；3. 采用计算机语言对潮流计算进行计算机编程计算。 1.2 设计要求1. 程序源代码； 2.选定算例的输入，输出文件； 3. 程序说明； 4. 选定算例的程序计算过程； 5. 选定算例的手算过程（至少迭代 2 次） （可选） 。 1.3 设计题目高压输电网潮流的计算机算法程序设计1.4 设计内容1.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； 2.赋予各节点电压变量（直角坐标系形式）初值后，求解不平
2、衡量；3.形成雅可比矩阵； 4.求解修正量后，重新修改初值，从 2 开始重新循环计算； 5.求解的电压变量达到所要求的精度时，再计算各支路功率分布、功率损耗和平衡节点功率; 6.上机编程调试；连调； 7.计算分析给定系统潮流分析并与手工计算结果作比较分析。 28.准备计算机演示答辩，书写该课程设计说明书（必须计算机打印） 。1.5 设计时间2012 年春季第 17 周至第 18 周第二章 设计思路采用牛拉夫逊法是一种数值迭代算法，是求解大型非线性方程组的最常用、最有效的方法之一。本次设计的思路就是采用牛拉夫逊法运用matlab 编制程序完成对某一输电网算例的潮流计算和分析。在编程计算之前先定下
3、几点原则。1、网络采用标幺值；2、负荷为恒定负荷；3、向母线注入的功率或电流取“正”号，负荷向母线吸收的功率或电流取“负”号；4、线路和变压器采用 型等值电路。潮流计算以及编程的基本步骤：1、根据潮流计算的知识确定程序流程2、根据需要计算的输电网参数形成数据文件。3、输电网节点的编号。4、形成节点导纳矩阵。5、形成雅可比矩阵，求解各偏差量。6、得到新值后再次迭代最终算出各节点电压。7、计算平衡节点的功率、线路功率以及线路损耗。32.1 定义计算所用的系统变量程序的具体实现由 GeneralInfo.h 和 GeneralInfo.cpp 完成。具体定义的系统变量如下所示：内容 变量名称 类型
4、说明系统信息 m_SystemInfo SystemInfo 结构体中的变量详细见GeneralInfo.h一般线路信息 *m_LineInfo LineInfo变压器支路信息 *m_TransformerInfo TransformerInfo节点信息 *m_BusInfo BusInfo2.2 读入原始数据信息程序具体实现由 ReadData.h 和 CReadData.cpp 完成。其中，完成这一功能的实体函数是 CReadData 类中的 Read (char *)函数，传递的形参为原始数据文件名。2.3 节点优化编号程序具体实现由 NodeOptimize.h 和 NodeOptim
5、ize.cpp 完成。程序中实现了静态优化编号、半动态优化编号和动态优化编号三种优化编号方式。节点优化编号完成后，将一般支路的端点号、变压器支路的端点号和节点编号进行调整，使原始的节点号更新为新的节点编号，并且将节点信息数组按照新的节点编号大小重新排列，即使其数组下标和节点编号对应，方便在以后的计算中读取节点信息。42.4 形成导纳矩阵对节点导纳矩阵的形成是分为几种情况讨论的，读取原始数据，可以得到：Zt=R+jX；Yt=1/Zt;Ym=G+jB/2;设导纳矩阵为 Y，开始设 Y=0普通线路（k0，j 不等于 0）Y(J,J)=Y(J,J)+Yt+Ym;Y(I,J)=Y(I,J)-Yt;Y(J
6、,I)=Y(I,J） ；2）对于对地支路：k0，j0 imYY(I,I)=Y(I,I)+Ym;3）变压器支路（K0，非标准变比在 j 侧）*1:Ki jTymY */TyK*21TKy*1Tyi jmYY(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(J,J)=Y(J,J)+Yt/K/K;Y(I,J)=Y(I,J)-Yt/K;Y(J,I)=Y(I,J); 54）变压器支路（k0 Y(I,I)=Y(I,I)+Yt+Ym;Y(J,J)=Y(J,J)+Yt/K/K;Y(I,J)=Y(I,J)-Yt/K;Y(J,I)=Y(I,J);endif K0 Iij=(Ui-Uj)*Yt/K+Ui*(Ym+Yt*(K
7、-1)/K);Iji=(Uj-Ui)*Yt/K+Uj*Yt*(1-K)/K2;endif K0 K=-K;Iij=(Ui-Uj)*Yt*K+Ui*(Ym+Yt*(1-K);Iji=(Uj-Ui)*Yt*K+Uj*Yt*K*(K-1);endSij=Ui*conj(Iij); Sji=Uj*conj(Iji);delS=Sij+Sji; 17lPQ(k,3:5)=Sij Sji delS; endfor I=1:nb for J=1:nb if nodenum(J,2)=Ibreak;endendtem(I,:)=bus(nodenum(J,1),:); tem(I,1)=I;endbus=te
8、m;for I=1:nl for J=1:2for k=1:nbif lPQ(I,J)=nodenum(k,1)lPQ(I,J)=nodenum(k,2);breakendendendend fprintf(myf, n-牛顿拉夫逊法潮流计算结果-n);fprintf(myf, 节点计算结果：n); fprintf(myf, 节点 节点电压 节点相角（角度） 节点注入功率n);for I=1:nb,fprintf(myf, %2d %10f %10f %10f+j%10f n, bus(I,1),bus(I,2),bus(I,3)*180/pi,bus(I,4),bus(I,5);endfpr
9、intf(myf, n 线路计算结果：n); fprintf(myf, 节点I 节点J 线路功率S(I,J) 线路功率S(J,I) 线路损耗dS(I,J)n);for I=1:nl,fprintf(myf, %2d %2d %10f+j%10f %10f+j%10f %10f+j%10fn, lPQ(I,1),lPQ(I,2),.real(lPQ(I,3),imag(lPQ(I,3),real(lPQ(I,4),imag(lPQ(I,4),real(lPQ(I,5),imag(lPQ(I,5);endfclose(myf);18第五章 运行结果分析对于课本例 3-6 这一具体算例，我选取节点
10、5 为平衡节点，节点 4 为pv 节点，生成数据文件后，调试程序，最终得到了较为理想的潮流计算结果。我分别计算了两种情况：（1）正常运行方式结果分析假设节点 4 为 PV 节点，并给定初值 U=1.035.节点 5 为平衡节点。其他节点为 PQ 节点。以上为计算机所得数据。把手算所得数据和计算机所得数据比较并画出潮流分布。其中红色数据是计算机所得数据。（2）非正常运行方式结果分析A:假设 4 号节点（PV）发电减半，网络潮流的情况为由于篇幅有限，此处省略迭代过程。直接给出结果。从中可以得出各 PQ节点的节点电压都有所下降。并且线路功率有功部分有所增加，无功部分有所下降。线路损耗呈上升趋势。数据
11、文件如下：% (bus#)(volt) (ang) (p) (q) (bus type)bus=1 1.00 0.00 -0.60 -0.10 1;2 1.00 0.00 -0.40 -0.05 1;3 1.00 0.00 -0.45 -0.15 1;4 1.035 0.00 0.20 0.00 2;5 1.06 0.00 0.00 0.00 3;% b#1 b#2 ( R ) ( X ) (G) ( B ) ( K )line = 4 5 0.02 0.06 0.00 0.00 0;5 3 0.08 0.24 0.00 0.00 0;4 3 0.06 0.18 0.00 0.00 0;3 2
12、 0.01 0.03 0.00 0.00 0;194 2 0.06 0.18 0.00 0.00 0;4 1 0.04 0.12 0.00 0.00 0;1 2 0.08 0.24 0.00 0.00 0;-牛顿拉夫逊法潮流计算结果-节点计算结果：节点 节点电压 节点相角（角度） 节点注入功率1 1.000127 -6.249491 -0.600000+j -0.100000 2 1.005995 -5.360067 -0.400000+j -0.050000 3 1.007551 -5.017966 -0.450000+j -0.150000 4 1.035000 -2.915959 0.1
13、00000+j 0.208239 5 1.060000 0.000000 1.401685+j 0.246817 线路计算结果：节点 I 节点 J 线路功率 S(I,J) 线路功率 S(J,I) 线路损耗 dS(I,J)4 5 -0.959433+j -0.087764 0.976763+j 0.139754 0.017330+j 0.0519905 3 0.424922+j 0.107063 -0.411251+j -0.066047 0.013672+j 0.0410164 3 0.239764+j 0.081807 -0.236169+j -0.071023 0.003595+j 0.0
14、107843 2 0.197420+j -0.012930 -0.197034+j 0.014087 0.000386+j 0.0011574 2 0.273622+j 0.080834 -0.269063+j -0.067156 0.004559+j 0.0136784 1 0.546047+j 0.133362 -0.534249+j -0.097969 0.011798+j 0.0353931 2 -0.065751+j -0.002031 0.066097+j 0.003070 0.000346+j 0.001038B：假设 4 号节点（PV）发电为 0 时，网络潮流的情况为由结果可知
15、各 PQ 节点电压进一步下降。线路功率有功部分进一步上升，无功部分进一步下降。线路损耗进一步增加。-牛顿拉夫逊法潮流计算结果-节点计算结果：节点 节点电压 节点相角（角度） 节点注入功率201 1.000119 -6.529435 -0.600000+j -0.100000 2 1.005942 -5.598321 -0.400000+j -0.050000 3 1.007479 -5.240395 -0.450000+j -0.150000 4 1.035000 -3.216144 0.000000+j 0.246757 5 1.060000 0.000000 1.505336+j 0.21
16、9251 线路计算结果：节点 I 节点 J 线路功率 S(I,J) 线路功率 S(J,I) 线路损耗 dS(I,J) 4 5 -1.043992+j -0.054454 1.064396+j 0.115667 0.020404+j 0.0612135 3 0.440940+j 0.103585 -0.426333+j -0.059763 0.014607+j 0.0438224 3 0.232719+j 0.084286 -0.229287+j -0.073992 0.003431+j 0.0102943 2 0.205620+j -0.016245 -0.205201+j 0.017503
17、0.000419+j 0.0012574 2 0.268001+j 0.082749 -0.263595+j -0.069530 0.004406+j 0.0132194 1 0.543272+j 0.134176 -0.531579+j -0.099096 0.011693+j 0.0350791 2 -0.068421+j -0.000904 0.068796+j 0.002027 0.000374+j 0.001123第六章 总结此次课程设计我在 MATLAB 编程，潮流计算，WORD 文档的编辑方面均有所提高，但也暴露出了一些问题；理论知识的储备还是不足，对 MATLAB 的性能和特点还不能有一个全面的把握，对 WORD 软件也不是很熟练，相信通过以后的学习能弥补这些不足，从而达到一个新的层次。此次课程设计的完成，还要感谢老师的帮助以及同学的协力合作，团结才能出成绩。
