潮流计算上机报告华电
《电力系统潮流上机》课程设计报告
院系：电气与电子工程学院
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：刘宝柱
设计周数：两周
成绩：
日期：2012年1月5日
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（详细内容见附录）
1． 手算： 要求应用牛顿-拉夫逊法或P-Q 分解法手算求解，要求精度为。
节点1为平衡节点，电压?∠=00.11U &，节点2为PQ 节点，负荷功率6.08.0~2j S +=，节点3是
PV 节点，1
.1,4.033==U P ，两条支路分别为
04
.001.013j Z +=，2.005.012j Z +=，对地支
路
33
.030j y =。
2． 计算机计算
1．导纳阵
Y( 1,1 )=( , Y( 1,2 )=( , Y( 1,3 )=( , Y( 1,4 )=( , Y( 2,1 )=( , Y( 2,2 )=( , Y( 2,4 )=( , Y( 3,1 )=( , Y( 3,3 )=( , Y( 4,1 )=( , Y( 4,2 )=( , Y( 4,4 )=( ,
2．设定电压初值
01.1;01;
01)0(3)
0(3
)
0(2
)0(2)0(1)0(1j jf e j jf e j jf e +=++=++=+ 3．计算功率和电压偏移；
27731
.0])()([4
1
)
0(11)
0(1)0(1
4
1
)0(11)0(1)0(1
1)0(11)
0(1-=++--=-=?∑∑==j
j j j j
j j
j s s e B f G f
f B e G e P P P P
0.05097])()([4
1
)
0(11)
0(1)0(1
4
1
)0(1
1)0(1)0(1
1)0(11)
0(1-=----=-=?∑∑==j
j j j j
j j
j s s e B f G e
f B e G f Q Q Q Q
同理可算出
52596.0)0(22)0(2-=-=?P P P s ,0196.0)
0(22)0(2=-=?Q Q Q s
5.0)0(33)0(3=-=?P P P s ,0.02
)0(3232)0(3=-=?U U U s
4．根据求的第一次迭代时雅可比矩阵各元素的公式计算雅可比矩阵各个元素的具体值：
?????????
?
-----------?????
???
?
?20000.200000066667.300003334.40052691
.406629.130208.256148.00001821.182612.456148.030208.266667.3030208.256148.006298
.803803.1066667.356148.030208.299265.032104.8 5．求高斯计算后的修正量：
??????????????
????=??????????
??????????????????=??
????????
????????????????-0.0000000.1276520.023566-0.108546-0.006511-0.007919-2)0(3)0(3)0(2)0(2)0(1)0(11)0()0(
3)0(3)0(2)0(2)0(1)0(1U P Q P Q P e f e f e f J 6．计算各节点电压的一次近似值：
12765
.010855.000792
.010000.197643.099349.0)0(3)0(3)1(3)0(2)0(2)1(2)0(1
)0(1
)1(1
)0(3
)0(3)1(3)0(2)0(2)1(2)0(1)0(1)1(1=?+=-=?+=-=?+==?+==?+==?+=f f f f f f f
f
f
e e e e e e e e e
返回第三步重新迭代，并校验收敛与否，令410-=ε。经过 四 次迭代后，收敛条件满足，停止迭代，求出的电压终值：
00000
.005000.113002.009229.110910.095859.000764.098459.04321j U j U j U j U -=-=-=-= 7．计算出平衡节点4的注入功率。
26513.036787.0~4j S
+= 8．各节点间功率
17564.032153.0~12624.004634.0~12694.031179.0~02432.023821.0~11804.004437.0~00094.024437.0~424124211412j S
j S
j S
j S
j S
j S
--=--=+=-=-=--=
10．网损效率为：%
3．思考题
潮流计算的方法有哪些？各有何特点？
答：潮流计算方法主要包括：高斯-赛德尔迭代法、牛顿-拉夫逊迭代法、P-Q分解法等算法。
各方法特点如下所示：
如果交给你一个任务，请你用已有的潮流计算软件计算北京城市电网的潮流，你应该做哪些工作？（收集哪些数据，如何整理，计算结果如何分析）
答：1.所需要收集的数据：
A.电网中所有节点的数据：
a．各节点的类型,包括平衡节点、PV 节点、PQ 节点
b. 对于平衡节点要了解节点的电压大小相位、及节点所能提供的最大最小有功
无功功率
c. PV节点要知道节点电压大小注入有功功率及节点所能提供的最大和最小无
功功.率
d. PQ节点要知道节点的注入有功和无功功率
B．电网中所有支路的数据：
a.各支路类型，即是否含有变压器
b.各支路的电阻、电感、电纳
c.各变压器的变比。
2．数据整理：将上述数据资料进行分类整理，并为每个节点及支路编上编号。将整
理的结果写成本实验中所要求的格式（原始数据的 txt 文档），再
用本实验所编制的程序进行求解，得到各节点电压、相位，各线路传
输功率、损耗，平衡节点注入功率等数值。
3.计算结果分析：可以大致了解整个电网的运行状况并按照电力系统知识依次进行所
需的调整。如调节各节点电压的大小以防止超出规定限度，调整各线
路的有功无功分布状况分析整个系统的网损是否达到标准等。
设计中遇到的问题和解决的办法。
1.在设计最开始遇到的问题就是由于以前C语言所学习的知识遗忘较多，对于程序的使用
不太熟练，通过老师讲解、看书、询问同学逐渐扫除了这个障碍。
2.设计的时候对于电力系统整体的知识脉络不是很清晰，编写程序时所定义的变量容易弄
混淆，编写的程序产生了较多的错误，经过仔细学习和对每一排程序的排查，找出了产
生错误的地方。同时也对潮流计算的过程有了更清楚的认识。
该门课程的主要目的是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。潮流计算是电力系统非常重要的分析计算，是电力系统最基本的计算，主要用以研究系统规划和运行中提出的各种问题。现代电力系统潮流就算过程比较复杂，手算有很大的困难，而计算机作为一种处理数据的工具，具有计算速度快，准确率高的优点，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。对于写程序而言，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。
通过这次潮流对c++的面向对象编程及其过程有了更深入的了解。对于潮流计算，我更深刻的掌握了牛拉法解潮流方程的方法以及对数学高次多元方程线性化在迭代求解的方法有了更深入的认识。通过这次课程设计，自己动手编写潮流计算的程序，仔细分析了潮流计算各个步骤，理论与实践相结合,对潮流计算的思想和方法以及过程有了更深入的理解。在这两周的学习里，我不仅对C语言的学习有了更深层次的理解，还对自己在《电力系统分析》这门课程里所学到的知识进行了查缺补漏，对电力系统的运行分析等有了更加深入的了解，受益匪浅。
四、参考文献
1.《电力系统计算：电子数字计算机的应用》，西安交通大学等合编。北京：水利电力出版社；
2.《现代电力系统分析》，王锡凡主编，科学出版社；
3.《电力系统稳态分析》，陈珩，中国电力出版社，1995年，第二版；
附录（设计流程图、程序、表格、数据等）
#include""
#include""
#include""
#include""
#define NBUS 5
#define NLINE 7
/* Global variables */
int nL,nSH,nBUS,nVA;
double d,t;
int L;
struct Line
{
int Num,NumI,NumJ;
double R;
double X;
double B;
double K;
};
struct Bus
{
int Num ;
double Volt,Phase,GenP,GenQ,LoadP,LoadQ;
int Type;
};
struct Shunt
{
int Num,NumI;
double G,B;
};
void main()
{
FILE *fp;
FILE *fpout;
int i,j,k,l,h,c;
int i1,i2,i3,kp,kq,LH[100];
double d,d1,d2,d3,d4,d5,d6,t,r,x,g,b,tt,LL,e,ps,qs,shsh,sum,w; struct Line sL[NLINE];
struct Bus sBus[NBUS];
double YG[NBUS][NBUS],YB[NBUS][NBUS];
double
V[100][2],U[100],dPQ[100],PQ[100][2],JJ[100][100]={0},H[100][100],J[100][100],N[100][100],L[100][100],sP [NBUS][NBUS]={0},sQ[NBUS][NBUS]={0},dsp,dsq,sumgen,dp;
i1=i2=i3=0;
d1=d2=d3=d4=d5=d6=ps=qs=;
e=;
for(i=0;i /*Read the input data*/ if((fp=fopen("","r"))==NULL) { printf("Can not open the file named '' \n"); exit(0); } fscanf(fp,"%d,%d,%d",&nBUS,&nL,&nSH); for(i=0;i sBus[i].Num=sBus[i].Type=0;sBus[i].V olt=; sBus[i].Phase=sBus[i].GenP=sBus[i].GenQ=sBus[i].LoadP=sBus[i].LoadQ=; fscanf(fp,"%d,%lf,%lf,%lf,%lf,%lf,%lf,%d",&i1,&d1,&d2,&d3,&d4,&d5,&d6,&i2); sBus[i].Num=i1;sBus[i].Volt=d1;sBus[i].Phase=d2;sBus[i].GenP=d3;sBus[i].GenQ=d4;sBus[i].LoadP=d5,sBus[i] .LoadQ=d6;sBus[i].Type=i2; }; for(i=0;i sL[i].Num=sL[i].NumI=sL[i].NumJ=0; sL[i].R=sL[i].X=sL[i].B=;sL[i].K=; fscanf(fp,"%2d %3d %3d %lf %lf %lf %lf",&i1,&i2,&i3,&d1,&d2,&d3,&d4); sL[i].Num=i1;sL[i].NumI=i2;sL[i].NumJ=i3;sL[i].R=d1;sL[i].X=d2;sL[i].B=d3;sL[i].K=d4; } for(i=0;i sSH[i].Num=sSH[i].NumI=0;sSH[i].G=sSH[i].B=; fscanf(fp,"%2d %3d %lf",&i1,&i2,&d1); sSH[i].Num=i1;sSH[i].NumI=i2;sSH[i].B=d1; } if(fp!=NULL) fclose(fp); /*Make Y Matrix*/ for(i=1;i YG[i][j]=; }; for(l=0; l { i=sL[l].NumI; j=sL[l].NumJ; r=sL[l].R; x=sL[l].X; d1=r*r+x*x; g=r/d1; b=-x/d1; if(fabs(sL[l].< {/*Normal lines or transformers*/ YG[i][i]=YG[i][i]+g; YG[j][j]=YG[j][j]+g; YB[i][i]=YB[i][i]+b+sL[l].B; YB[j][j]=YB[j][j]+b+sL[l].B; YG[i][j]=YG[i][j]-g; YG[j][i]=YG[j][i]-g; YB[i][j]=YB[i][j]-b; YB[j][i]=YB[j][i]-b; } else {/*abnormal transformer ratio*/ if(fabs(sL[l].B)> { YG[i][i]=YG[i][i]+g/sL[l].B/sL[l].B; YB[i][i]=YB[i][i]+b/sL[l].B/sL[l].B; YG[j][j]=YG[j][j]+g; YB[j][j]=YB[j][j]+b; YG[i][j]=YG[i][j]-g/sL[l].B; YG[j][i]=YG[j][i]-g/sL[l].B; YB[i][j]=YB[i][j]-b/sL[l].B; YB[j][i]=YB[j][i]-b/sL[l].B; } else printf("节点%2d,%-2d之间变压器变比为0 \n",i,j); } } ype==0) { V[i][1]=; } for(i=1;i if(sBus[i-1].Type==1) { V[i][1]=sBus[i-1].V olt; V[i][0]=; } for(i=1;i if(sBus[i-1].Type==2) { V[i][1]=sBus[i-1].V olt; V[i][0]=sBus[i-1].Phase; } /* 输出电压初值 if((fp=fopen("d:\\lx\\电压初值.txt","w"))==NULL) { printf("Can not open the file named '电压初值.txt' \n"); exit(0); } fprintf(fp,"---电压初值---\n"); for(i=1;i for(j=1;j<2;j++) fprintf(fp,"Y(%2d )=(%,%\n",i,V[i][0],V[i][1]); if(fp!=NULL) fclose(fp);*/ for(c=1;;c++) { /* 计算偏移量*/ for(i=1;i { if(sBus[i-1].Type!=2) { PQ[i][0]=0; PQ[i][1]=0; for(j=1;j PQ[i][0]-=V[i][1]*V[j][1]*(YG[i][j]*cos(V[i][0]-V[j][0])+YB[i][j]*sin(V[i][0]-V[j][0])); PQ[i][1]-=V[i][1]*V[j][1]*(YG[i][j]*sin(V[i][0]-V[j][0])-YB[i][j]*cos(V[i][0]-V[j][0])); } } } h=1; for(i=1;i { if(sBus[i-1].Type==0) { dPQ[h]=PQ[i][0]+sBus[i-1].GenP-sBus[i-1].LoadP; h++; dPQ[h]=PQ[i][1]+sBus[i-1].GenQ-sBus[i-1].LoadQ; h++; } if(sBus[i-1].Type==1) { dPQ[h]=PQ[i][0]+sBus[i-1].GenP-sBus[i-1].LoadP; h++; } } /* 输出偏移量 if((fp=fopen("d:\\lx\\偏移量.txt","w"))==NULL) { printf("Can not open the file named '偏移量.txt' \n"); exit(0); } fprintf(fp,"---偏移量---\n"); for(i=1;i fprintf(fp,"dPQ(%2d )=(%\n",i,dPQ[i]); if(fp!=NULL) fclose(fp);*/ /* 计算雅克比矩阵*/ for(i=1;i { for(j=1;j { if(i==j) { J[i][j]=-PQ[i][0]-V[i][1]*V[i][1]*YG[i][j]; N[i][j]=-PQ[i][0]+V[i][1]*V[i][1]*YG[i][j]; L[i][j]=-PQ[i][1]-V[i][1]*V[i][1]*YB[i][j]; } else { H[i][j]=V[i][1]*V[j][1]*(YG[i][j]*sin(V[i][0]-V[j][0])-YB[i][j]*cos(V[i][0]-V[j][0])); J[i][j]=-V[i][1]*V[j][1]*(YG[i][j]*cos(V[i][0]-V[j][0])+YB[i][j]*sin(V[i][0]-V[j][0])); N[i][j]=V[i][1]*V[j][1]*(YG[i][j]*cos(V[i][0]-V[j][0])+YB[i][j]*sin(V[i][0]-V[j][0])); L[i][j]=V[i][1]*V[j][1]*(YG[i][j]*sin(V[i][0]-V[j][0])-YB[i][j]*cos(V[i][0]-V[j][0])); } } } h=1; for(i=1;i { l=1; if(sBus[i-1].Type==0) { for(j=1;j { if(sBus[j-1].Type==0) { JJ[h][l]=H[i][j]; l++; JJ[h][l]=N[i][j]; l++; } if(sBus[j-1].Type==1) { JJ[h][l]=H[i][j]; l++; } } h++; l=1; for(j=1;j { if(sBus[j-1].Type==0) { JJ[h][l]=J[i][j]; l++; JJ[h][l]=L[i][j]; l++; } { JJ[h][l]=J[i][j]; l++; } } h++; } if(sBus[i-1].Type==1) { for(j=1;j { if(sBus[j-1].Type==0) { JJ[h][l]=H[i][j]; l++; JJ[h][l]=N[i][j]; l++; } if(sBus[j-1].Type==1) { JJ[h][l]=H[i][j]; l++; } } h++; } } /* 输出雅克比矩阵 if((fp=fopen("d:\\lx\\雅克比矩阵.txt","w"))==NULL) { printf("Can not open the file named '雅克比矩阵.txt' \n"); exit(0); } fprintf(fp,"---雅克比矩阵---\n"); fprintf(fp," "); for(i=1;i { fprintf(fp," %d\t\t",i); } fprintf(fp,"\n");*/ for(i=1;i { fprintf(fp,"%2d ",i); for(j=1;j fprintf(fp,"%\t",JJ[i][j]); } fprintf(fp,"\n"); } if(fp!=NULL) fclose(fp); /*高斯法求解方程组*/ l=1; for(i=1;i { LH[i]=0; } for(k=1;k { d=; for(j=k;j { if(fabs(JJ[k][j])>d) { d=fabs(JJ[k][j]); /*在一行中找到一个最大值赋值d,并用JS[K]记住这个最大值所在的列号*/ LH[k]=j; } } if(fabs(d)< /*如果d的数值太小，做为被除数将带来很大的误差*/ { l=0; } else if(LH[k]!=k) { for(i=1;i { t=JJ[i][k]; JJ[i][k]=JJ[i][LH[k]]; /*进行列交换，让最大值始终在对角元上*/ JJ[i][LH[k]]=t; } } if(l==0) { break; } for(j=k+1;j { JJ[k][j]=JJ[k][j]/JJ[k][k]; /*对角元上的元素消为1*/ dPQ[k]=dPQ[k]/JJ[k][k]; for(i=k+1;i { for(j=k+1;j { JJ[i][j]=JJ[i][j]-JJ[i][k]*JJ[k][j]; /*使下三角阵的元素为0*/ } dPQ[i]=dPQ[i]-JJ[i][k]*dPQ[k]; } } if(fabs(JJ[h-1][h-1])> { /*用追赶法，解方程组，求未知数x*/ U[h-1]=dPQ[h-1]; for(i=h-2;i>=0;i--) { t=; for(j=i+1;j { t=t+JJ[i][j]*U[j]; } U[i]=(dPQ[i]-t); } } /*输出高斯结果 if((fp=fopen("d:\\lx\\高斯.txt","w"))==NULL) { printf("err");exit(0); } for(i=1;i { fprintf(fp,"%f",U[i]); fprintf(fp,"\n"); } fclose(fp);*/ /*得到电压值*/ h=1; for(i=1;i { if(sBus[i-1].Type==0) { V[i][0]+=U[h]; h++; h++; } if(sBus[i-1].Type==1) { V[i][0]+=U[h]; h++; } } /* 输出电压值 if((fp=fopen("d:\\lx\\电压值.txt","w"))==NULL) { printf("Can not open the file named '电压值.txt' \n"); exit(0); } fprintf(fp,"---电压初值---\n"); for(i=1;i for(j=1;j<2;j++) fprintf(fp,"Y(%2d )=(%,%\n",i,V[i][0],V[i][1]); if(fp!=NULL) fclose(fp);*/ /*求最大变化值*/ w=0; for(i=1;i { if(U[i]>w) { w=U[i]; } } if(w< { break; } } /* 输出电压终值 if((fp=fopen("d:\\lx\\电压终值.txt","w"))==NULL) { printf("Can not open the file named '电压终值.txt' \n"); exit(0); } fprintf(fp,"---电压终值---\n"); fprintf(fp,"循环%d次\n",c); for(j=1;j<2;j++) fprintf(fp,"Y(%2d )=(%,%\n",i,V[i][0]*180/,V[i][1]); if(fp!=NULL) fclose(fp);*/ ps=0; qs=0; for(i=1;i { if(sBus[i-1].Type==2) { for(j=1;j { ps+=V[i][1]*V[j][1]*(YG[i][j]*cos(V[i][0]-V[j][0])+YB[i][j]*sin(V[i][0]-V[j][0])); qs+=V[i][1]*V[j][1]*(YG[i][j]*sin(V[i][0]-V[j][0])-YB[i][j]*cos(V[i][0]-V[j][0])); } } } for(i=1;i { for(j=1;j { sP[i][j]=0; sQ[i][j]=0; } } for(l=0; l { i=sL[l].NumI; j=sL[l].NumJ; r=sL[l].R; x=sL[l].X; d1=r*r+x*x; g=r/d1; b=-x/d1; if(fabs(sL[l].< {/*Normal lines or transformers*/ sP[i][j]=V[i][1]*V[i][1]*g-V[i][1]*V[j][1]*(g*cos(V[i][0]-V[j][0])+b*sin(V[i][0]-V[j][0])); sQ[i][j]=-(V[i][1]*V[i][1]*sL[l].B+V[i][1]*V[i][1]*b+V[i][1]*V[j][1]*(g*sin(V[i][0]-V[j][0])-b*cos(V[i][0] -V[j][0]))); sP[j][i]=V[j][1]*V[j][1]*g-V[i][1]*V[j][1]*(g*cos(V[j][0]-V[i][0])+b*sin(V[j][0]-V[i][0])); sQ[j][i]=-(V[j][1]*V[j][1]*sL[l].B+V[j][1]*V[j][1]*b+V[i][1]*V[j][1]*(g*sin(V[j][0]-V[i][0])-b*cos(V[j][0] -V[i][0]))); } else {/*abnormal transformer ratio*/ sP[i][j]=V[i][1]*V[i][1]*g/sL[l].B/sL[l].B-V[i][1]*V[j][1]*(g*cos(V[i][0]-V[j][0])/sL[l].B+b*sin(V[i][0]-V[j ][0])/sL[l].B); sQ[i][j]=-(V[i][1]*V[i][1]*b/sL[l].B/sL[l].B+V[i][1]*V[j][1]*(g*sin(V[i][0]-V[j][0])/sL[l].B-b*cos(V[i][0]-V[j][0])/sL[l].B)); sP[j][i]=V[j][1]*V[j][1]*g-V[i][1]*V[j][1]*(g*cos(V[j][0]-V[i][0])/sL[l].B+b*sin(V[j][0]-V[i][0])/sL[l].B); sQ[j][i]=-(V[i][1]*V[i][1]*b+V[i][1]*V[j][1]*(g*sin(V[j][0]-V[i][0])/sL[l].B-b*cos(V[j][0]-V[i][0])/sL[l].B) ); } } dsp=ps; dsq=qs; sumgen=ps; for(i=0;i { dsp+=sBus[i].GenP-sBus[i].LoadP; dsq+=sBus[i].GenQ-sBus[i].LoadQ; sumgen+=sBus[i].GenP; } dp=dsp/sumgen*100; /* 输出功率情况*/ if((fp=fopen("功率情况.txt","w"))==NULL) { printf("Can not open the file named '功率情况.txt' \n"); exit(0); } fprintf(fp,"---功率情况---\n"); fprintf(fp,"平衡节点功率S=%+ j%\n",ps,qs); for(i=1;i for(j=1;j if(fabs(sP[i][j]> fprintf(fp,"S(%3d,%-3d)=(%,j%\n",i,j,sP[i][j],sQ[i][j]); fprintf(fp,"网损为%+j%,输电效率为%\n",dsp,dsq,100-dp); if(fp!=NULL) fclose(fp); if((fp=fopen("最终结果.txt","w"))==NULL) { printf("Can not open the file named '最终结果.txt' \n"); exit(0); } fprintf(fp,"---最终结果---\n"); fprintf(fp,"\n\n\n"); fprintf(fp,"一共循环迭代计算%d次\n",c); fprintf(fp,"\n\n\n"); fprintf(fp,"---电压终值---\n"); for(i=1;i for(j=1;j<2;j++) fprintf(fp,"U(%2d )=(%,%\n",i,V[i][0]*180/,V[i][1]); fprintf(fp,"\n\n\n"); fprintf(fp,"平衡节点功率S=%+j%\n",ps,qs); fprintf(fp,"\n\n\n"); fprintf(fp,"---各节点间功率---\n"); for(i=1;i for(j=1;j if(fabs(sP[i][j]> fprintf(fp,"S(%2d,%-2d)=(%,j%\n",i,j,sP[i][j],sQ[i][j]); fprintf(fp,"\n\n\n"); fprintf(fp,"网损为：%+j%。\n\n网损率为：百分之%\n",dsp,dsq,dp); if(fp!=NULL) fclose(fp); } 华中科技大学 信息工程学院课程设计报告书题目: 电力系统潮流计算 专业：电气工程及其自动化 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 2015年 11 月 10 日 2015年11月12日 信息工程学院课程设计成绩评定表 摘要 电力系统稳态分析包括潮流计算和静态安全分析。本文主要运用的事潮流计算，潮流计算是电力网络设计与运行中最基本的运算，对电力网络的各种设计方案及各种运行方式进行潮流计算，可以得到各种电网各节点的电压，并求得网络的潮流及网络中的各元件的电力损耗，进而求得电能损耗。本位就是运用潮流计算具体分析，并有MATLAB仿真。 关键词：电力系统潮流计算 MATLAB仿真 Abstract Electric power system steady flow calculation and analysis of the static safety analysis. This paper, by means of the calculation, flow calculation is the trend of the power network design and operation of the most basic operations of electric power network, various design scheme and the operation ways to tide computation, can get all kinds of each node of the power grid voltage and seek the trend of the network and the network of the components of the power loss, and getting electric power. The standard is to use the power flow calculation and analysis, the specific have MATLAB simulation. Key words: Power system; Flow calculation; MATLAB simulation 信息工程学系 2011-2012学年度下学期电力系统分析课程设计 题目:电力系统潮流计算 专业：电气工程及其自动化 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师：钟建伟 2012年3月10日信息工程学院课程设计任务书 目录 1 任务提出与方案论证 (4) 1.1潮流计算的定义、用途和意义 (4) 1.2 运用软件仿真计算 (5) 2 总体设计 (7) 2.1潮流计算设计原始数据 (7) 2.2总体电路设计 (8) 3 详细设计 (10) 3.1数据计算 (10) 3.2 软件仿真 (14) 4 总结 (24) 5参考文献 (25) 1任务提出与方案论证 1.1潮流计算的定义、用途和意义 1.1.1潮流计算的定义 潮流计算，指在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。 1.1.2潮流计算的用途 电力系统潮流计算是电力系统最基本的计算，也是最重要的计算。所谓潮流计算，就是已知电网的接线方式与参数及运行条件，计算电力系统稳态运行各母线电压、个支路电流与功率及网损。对于正在运行的电力系统，通过潮流计算可以判断电网母线电压、支路电流和功率是否越限，如果有越限，就应采取措施，调整运行方式。对于正在规划的电力系统，通过潮流计算，可以为选择电网供电方案和电气设备提供依据。潮流计算还可以为继电保护和自动装置定整计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。 潮流计算（load flow calculation）根据电力系统接线方式、参数和运行条件计算电力系统稳态运行状态下的电气量。通常给定的运行条件有电源和负荷节点的功率、枢纽点电压、平衡节点的电压和相位角。待求的运行状态量包括各节点电压及其相位角和各支路（元件）通过的电流（功率）、网络的功率损耗等。潮流计算分为离线计算和在线计算两种方式。离线计算主要用于系统规划设计和系统运行方式安排；在线计算用于运行中电力系统的监视和实时控制。 目前广泛应用的潮流计算方法都是基于节点电压法的，以节点导纳矩阵Y作为电力网络的数学模型。节点电压Ui和节点注入电流Ii 由节点电压方程（1）联系。在实际的电力 课程设计报告 ( 2011—2012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： 指导教师： 设计周数：两周 成绩： 日期： 2011年12月19日 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（详细容见附录） 1．手算 2．计算机计算 3．思考题 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计算，最初求解电力系统潮流时大多使用手算，但随着电力系统结构的日趋复杂，计算量也越来越大。 复杂电力系统潮流计算中，由于节点数量巨大，所形成的修正方程已经无法通过手算方式解决，尤其是需要迭代次数较多时，手算所需要的时间太长，计算机潮流计算无疑为解决这一问题提供了极大的便利。计算机潮流计算可以迅速解决复杂网络的潮流计算问题，这是由于无论系统的复杂程度如何，其节点与支路的类型是固定的，所以只需要输入节点与支路的数据，就可以解决任何一个复杂网络的潮流计算问题。即只需要一次编程，就可以基本上解决所有复杂网络的计算。 需要注意的是，在使用牛顿—拉弗逊发计算潮流时，对于初值要选择比较接近它们的精确解，否则迭代过程可能不收敛。 潮流计算Ｃ语言程序编程过程中需要注意的是，Ｃ语言无法实现复数运算，需要将得到的值的实部与虚部分开储存并计算。这个过程复杂并且容易出错，编写程序是需要注意。另外需要注意的一点是：Ｃ语言数组的编号是从零开始的，在程序编写过程中应注意下标的对应。 通过这一次的电力系统潮流计算编程，我不仅对Ｃ语言的编程有了更深刻的理解，也对《电力系统分析》这门课程进行了查漏补缺和巩固，对电力系统的运行也有了更加深入的了解，受益匪浅。 四、参考文献 1.《电力系统计算：电子数字计算机的应用》，交通大学等合编。：水利电力； 2.《现代电力系统分析》，王锡凡主编，科学； 3.《电力系统稳态分析》，珩，中国电力，2007年，第三版； 学生上机管理系统 1.需求分析 实现的目标 课程设计的任务： 制作一个小型的学生上机管理系统，要求制作一个菜单，实现数据的录入，数据的显示，数据查找，数据的删除，数据的保存，数据的统计，数据的修改，系统的退出。系统的设计要求用到C++面向对象的程序设计，要求用到类来实现，同时每一个功能用到一个函数。 基本功能： 学生基本信息（学号，姓名，上机对应的设备编号，设备名称,设备状态）扩展功能： 学生数据的添加、修改、与删除 学生数据的读取与存储 系统特点： 系统要能够对相应的数据进行很好的测试，系统的统计对设备的状态，人数都进行了统计；系统数据的录入除可以手工录入外，还可以采用文件的录入；系统统计学生的基本信息较全面，包括学号，姓名；程序中查找运用了两种查找方式即学号查找和姓名查找。 系统实现方案 第一步：分析题目，建立类并派生出它的子类，画出类图。 第二步：画出流程，根据流程图编写程序清单 第三步：上机调试程序（使用单步调试，设置断点、分块调试的方法）。 第五步：及时整理资料，撰写课程设计报告中有关这个题目的内容。 界面设计与数据 程序对学生上机据处理要求 ①能够输入并浏览学生的基本信息； ②能够实现对学生信息的查询和修改； ③能够对成绩进行统计； ④能够对学号排序; ⑤能够对学生的信息进行保存； 现行的系统功能： 资料维护：系统维护包括对各学生信息和成绩的录入操作。 资料维护：对数据表中的信息进行浏览。 系统查询：可以对学生的姓名，学号，设备信息来查询。 2.概要设计 3．详细设计 1.类设计 类：student 数据成员 学号，姓名，性别，设备编号，设备名称 类：school 成员函数 录入函数Input()：输入编号到计算机的成绩； 统计函数count()：统计各科的总成绩，计算平均成绩，统计各科的及格率； 查询函数found()：按学号或姓名查找学生的记录； 修改函数mend()：修改指定学号学生成绩记录； 统计函数ncount()：统计学生人数； 排序函数sort()：按学号排序； 删除函数del()：删除指定学号学生记录； 输出函数show()：输出班级所有学生成绩记录； UML图： 课程设计报告 学生:学号： 学院: 班级: 题目: 电力系统潮流计算课程设计 课设题目及要求 一 .题目原始资料 1、系统图：两个发电厂分别通过变压器和输电线路与四个变电所相连。 2、发电厂资料： 母线1和2为发电厂高压母线，发电厂一总装机容量为（ 300MW ），母线3为机压母线，机压母线上装机容量为（ 100MW ），最大负荷和最小负荷分别为50MW 和20MW ；发电厂二总装机容量为（ 200MW ）。 3、变电所资料： (一) 变电所1、2、3、4低压母线的电压等级分别为：35KV 10KV 35KV 10KV (二) 变电所的负荷分别为： 60MW 40MW 40MW 50MW (三) 每个变电所的功率因数均为cos φ=0.85； 变电所1 变电所母线 电厂一 电厂二 (四) 变电所1和变电所3分别配有两台容量为75MVA 的变压器，短路损 耗414KW ，短路电压（%）=16.7；变电所2和变电所4分别配有两台容 量为63MVA 的变压器，短路损耗为245KW ，短路电压（%）=10.5； 4、输电线路资料： 发电厂和变电所之间的输电线路的电压等级及长度标于图中，单位长度的电阻为Ω17.0，单位长度的电抗为Ω0.402，单位长度的电纳为S -610*2.78。 二、 课程设计基本容： 1. 对给定的网络查找潮流计算所需的各元件等值参数，画出等值电路图。 2. 输入各支路数据，各节点数据利用给定的程序进行在变电所在某一负荷 情况下的潮流计算，并对计算结果进行分析。 3. 跟随变电所负荷按一定比例发生变化，进行潮流计算分析。 1) 4个变电所的负荷同时以2%的比例增大； 2) 4个变电所的负荷同时以2%的比例下降 3) 1和4号变电所的负荷同时以2%的比例下降，而2和3号变电所的 负荷同时以2%的比例上升； 4. 在不同的负荷情况下，分析潮流计算的结果，如果各母线电压不满足要 求，进行电压的调整。（变电所低压母线电压10KV 要求调整围在9.5-10.5 之间；电压35KV 要求调整围在35-36之间） 5. 轮流断开支路双回线中的一条，分析潮流的分布。（几条支路断几次） 6. 利用DDRTS 软件，进行绘制系统图进行上述各种情况潮流的分析，并进 行结果的比较。 7. 最终形成课程设计成品说明书。 三、课程设计成品基本要求： 1. 在读懂程序的基础上画出潮流计算基本流程图 2. 通过输入数据，进行潮流计算输出结果 3. 对不同的负荷变化，分析潮流分布，写出分析说明。 4. 对不同的负荷变化，进行潮流的调节控制，并说明调节控制的方法，并 列表表示调节控制的参数变化。 5. 打印利用DDRTS 进行潮流分析绘制的系统图，以及潮流分布图。 用Matlab计算潮流计算-电力系统分析 《电力系统潮流上机》课程设计报告 院系：电气工程学院 班级：电088班_______ 学号：0812002221 学生姓名：刘东昇________ 指导教师：张新松________ 设计周数：两周_________ 日期：2010年12月25日 一、课程设计的目的与要求 目的：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 要求：基本要求： 1.编写潮流计算程序； 2.在计算机上调试通过； 3.运行程序并计算出正确结果； 4.写出课程设计报告 二、设计步骤： 1.根据给定的参数或工程具体要求（如图），收集和查阅资料；学习相关软件（软件自选：本设计选择Matlab进行设计）。 Alt ；' T = r、二戶土旳「亠 2.在给定的电力网络上画出等值电路图 3.运用计算机进行潮流计算。 4.编写设计说明书。 三、设计原理 1.牛顿-拉夫逊原理 牛顿迭代法是取X0之后，在这个基础上，找到比x0更接近的方程的跟，一步一步迭代，从而找到更接近方程根的近似跟。牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大优点是在方程f（x） = 0的单根附近具有平方收敛，而且该法还可以用来求方程的重根、复根。电力系统潮流计算，一般来说，各个母线所供负荷的功率是已知的，各个节点电压是未知的（平衡节点外）可以根据网络结构形成节点导纳矩阵，然后由节点导纳矩阵列写功率方程，由于功率方程里功率是已知的，电压的幅值和相角是未知的，这样潮流计算的问题就转化为求解非线性方程组的问题了。为了便于用迭代法解方程组，需要将上述功率方程改写成功率平衡方程，并对功率平衡方程求偏导，得出对应的雅可比矩阵，给未知节点赋电压初值，一般为额定电压，将初值带入功率平衡方程，得到功率不平衡量，这样由功率不平衡量、雅可比矩阵、节点电压不平衡量（未知的）构成了误差方程，解误差方程，得到节点电压不平衡量，节点电压加上节点电压不平衡量构成新的节点电压初值，将新的初值带入原来的功率平衡方程，并重新形成雅可比矩阵，然后计算新的电压不平衡量，这样不断迭代，不断修正，一般迭代三到五次就能收敛。 牛顿一拉夫逊迭代法的一般步骤： （1）形成各节点导纳矩阵丫。 （2）设个节点电压的初始值U和相角初始值e还有迭代次数初值为0。 （3）计算各个节点的功率不平衡量。 1． 手算过程 已知： 节点1：PQ 节点， s(1)= -0.5000-j0.3500 节点2：PV 节点， p(2)=0.4000 v(2)=1.0500 节点3：平衡节点，U(3)=1.0000∠0.0000 网络的连接图： 0.0500+j0.2000 1 0.0500+j0.2000 2 3 1）计算节点导纳矩阵 由2000.00500.012j Z += ? 71.418.112j y -=; 2000.00500.013j Z += ? 71.418.113j y -=; ∴导纳矩阵中的各元素： 42.936.271.418.171.418.1131211j j j y y Y -=-+-=+=; 71.418.11212j y Y +-=-=; 71.418.11313j y Y +-=-=; =21Y 71.418.11212j y Y +-=-=; 71.418.12122j y Y -==; 002323j y Y +=-=; =31Y 71.418.11313j y Y +-=-=; =32Y 002323j y Y +=-=; 71.418.13133j y Y -==; ∴形成导纳矩阵B Y ： ?? ?? ? ?????-++-+-+-+-+--=71.418.10071.418.10071.418.171.418.171.418.171.418.142.936.2j j j j j j j j j Y B 2）计算各PQ 、PV 节点功率的不平衡量，及PV 节点电压的不平衡量： 取:000.0000.1)0(1)0(1)0(1j jf e U +=+= 000.0000.1)0(2) 0(2)0(2j jf e U +=+= 节点3是平衡节点，保持000.0000.1333j jf e U +=+=为定值。 ()()[] ∑==++-=n j j j ij j ij i j ij j ij i i e B f G f f B e G e P 1 )0()0()0()0()0()0() 0(； 钦州学院 C语言课程设计报告 学生选修课管理系统 院系物理与材料科学学院专业自动化 学生班级 2008级1班 姓名李美月 学号 0805404134 指导教师单位钦州学院 指导教师姓名陶卫平 指导教师职称讲师 2011年6月 学生选修课管理系统 自动化专业2008级李美月 指导教师陶卫平 摘要:当今时代是飞速发展的信息时代,在各行个业中离不开信息处理,这正是计算机被广泛应用于信息系统环境。计算机的最到好处的利用它能够进行信息管理,使计算机进行信息控制,不仅提高了工作效率,而且大大提高了其安全性。 尤其对复查的信息管理,计算机能够充分发挥它的优越性。计算机进行信息管理与信息管理系统的开发密切相关,系统的开发是系统管理的前提。本系统就是为了管理好学生选课信息而设计的。 数据处理手工操作,工作量大,出错率高,出错后不易更改,造成了时间上的浪费。 基于这个问题,有必要建立一个学生选修课系统,使学生选课信息管理工作规范化、系统化、程序化、避免学生选课管理随意性,提高信息处理的速度和准确性,能够及时、准确、有效的查询和修改选课情况。 【关键词】管理员管理;课程查询;学生选课;系统框图;程序;C++ 设计目的: (1根据C语言课程设计来设计一个实用的系统即学生选课系统。 (2设计该系统能够实现选课信息管理工作规范化、系统化、程序化、避免选课管理随意性,提高信息处理的速度和准确性,能够及时、准确、有效的查询和修改选课情况。 (3通过实践,更进一步掌握C语言课程设计理论知识,做到从理论到实践。 设计技术指标与要求: 由于C语言是面对过程的语言,故我的设计思路是根据目标程序运行的过程来编写,尽量要求做到: (1设计界面要求尽量美观简洁; (2管理员能够对课程信息和用户的管理,以及学生对课程信息的查看和选课。 (3用户能够根据提示,输入操作项,调用系统提供的管理功能。 (4完成学生选课管理的开发。 目录 前言 (3 第四章 电力系统潮流分析与计算 电力系统潮流计算是电力系统稳态运行分析与控制的基础，同时也是安全性分析、稳定性分析电磁暂态分析的基础（稳定性分析和电磁暂态分析需要首先计算初始状态，而初始状态需要进行潮流计算）。其根本任务是根据给定的运行参数，例如节点的注入功率，计算电网各个节点的电压、相角以及各个支路的有功功率和无功功率的分布及损耗。 潮流计算的本质是求解节点功率方程，系统的节点功率方程是节点电压方程乘以节点电压构成的。要想计算各个支路的功率潮流，首先根据节点的注入功率计算节点电压，即求解节点功率方程。节点功率方程是一组高维的非线性代数方程，需要借助数字迭代的计算方法来完成。简单辐射型网络和环形网络的潮流估算是以单支路的潮流计算为基础的。 本章主要介绍电力系统的节点功率方程的形成，潮流计算的数值计算方法，包括高斯迭代法、牛顿拉夫逊法以及PQ 解藕法等。介绍单电源辐射型网络和双端电源环形网络的潮流估算方法。 4-1 潮流计算方程--节点功率方程 1. 支路潮流 所谓潮流计算就是计算电力系统的功率在各个支路的分布、各个支路的功率损耗以及各个节点的电压和各个支路的电压损耗。由于电力系统可以用等值电路来模拟，从本质上说，电力系统的潮流计算首先是根据各个节点的注入功率求解电力系统各个节点的电压，当各个节点的电压相量已知时，就很容易计算出各个支路的功率损耗和功率分布。 假设支路的两个节点分别为k 和l ，支路导纳为kl y ，两个节点的电压已知，分别为k V 和l V ，如图4-1所示。 图4-1 支路功率及其分布 那么从节点k 流向节点l 的复功率为（变量上面的“－”表示复共扼）： )]([l k kl k kl k kl V V y V I V S (4-1) 从节点l 流向节点k 的复功率为： )]([k l kl l lk l lk V V y V I V S (4-2) 功率损耗为： 2)()(kl kl l k kl l k lk kl kl V y V V y V V S S S (4-3) 华址电力*孑 《电力系统潮流上机》课程设计报告 院系 班级： 学号： 学生姓名: 指导教师: 设计周数 成绩： 日期：年月日 q 「十?-课程课程设计报告 、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 、设计正文（详细内容见附录） 1.手算：要求应用牛顿-拉夫逊法或P-Q分解法手算求解，要求精度为0.001MW 节点1为平衡节点，电压U, 1.0 0，节点2为PQ节点，负荷功率S20.8 j0.6，节点3 是PV 节点，P3 04U3 1.1，两条支路分别为Z13 0.01 j0.04，Z12 0.05 j0.2，对地支路y30j 0.33。 ? 十?-课程课程设计报告 2?计算机计算：编写潮流计算程序，要求如下： 2.1据给定的潮流计算任务书整理潮流计算的基础数据：节点的分类，线路模型，等值变压器 模型，电压等级的 归算，标幺值的计算； 2.2基础数据的计算机存储：节点数据，支路数据（包括变压器） ； 2.3用牛顿-拉夫逊法计算； 2.4根据所选潮流计算方法画流程图，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； 2.5据上述模块编制程序并上机调试程序，得出潮流计算结果； 2.6源程序及其程序中的符号说明集、程序流图 简单系统如下图所示，支路数据如下： 乙2 0.1 j0.41，乙3 j0.3， z 14 0.12 j0.5， z 24 0.08 j0.40 y io,2 y 20,1 j 0.01528， y 10,4 y 40,1 j 0.0192， y 20,4 y 40,2 j 0.01413 k 1.1 节点数据如下： S 1 0.30 j0.18，S 2 0.55 j0.13， S 3 0.5，U 3 1.10，U 4 1.05 0o Z 13 Z 13 y 40,1 y 20,4 1) 节点导纳阵 #in elude 《电力系统潮流上机》课程设计报告 院系：电气工程学院 班级：电088班 学号： 0812002221 学生姓名：刘东昇 指导教师：张新松 设计周数：两周 日期：2010年 12 月 25 日 一、课程设计的目的与要求 目的：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 要求：基本要求： 1.编写潮流计算程序； 2.在计算机上调试通过； 3.运行程序并计算出正确结果； 4.写出课程设计报告 二、设计步骤： 1.根据给定的参数或工程具体要求（如图），收集和查阅资料；学习相关软件（软件自选：本设计选择Matlab进行设计）。 2.在给定的电力网络上画出等值电路图。 3.运用计算机进行潮流计算。 4.编写设计说明书。 三、设计原理 1．牛顿-拉夫逊原理 牛顿迭代法是取x0 之后，在这个基础上，找到比x0 更接近的方程的跟，一步一步迭代，从而找到更接近方程根的近似跟。牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大优点是在方程f(x) = 0 的单根附近具有平方收敛，而且该法还可以用来求方程的重根、复根。电力系统潮流计算，一般来说，各个母线所供负荷的功率是已知的，各个节点电压是未知的（平衡节点外）可以根据网络结构形成节点导纳矩阵，然后由节点导纳矩阵列写功率方程，由于功率方程里功率是已知的，电压的幅值和相角是未知的，这样潮流计算的问题就转化为求解非线性方程组的问题了。为了便于用迭代法解方程组，需要将上述功率方程改写成功率平衡方程，并对功率平衡方程求偏导，得出对应的雅可比矩阵，给未知节点赋电压初值，一般为 额定电压，将初值带入功率平衡方程，得到功率不平衡量，这样由功率不平衡量、雅可比矩阵、节点电压不平衡量（未知的）构成了误差方程，解误差方程，得到节点电压不平衡量，节点电压加上节点电压不平衡量构成新的节点电压初值，将新的初值带入原来的功率平衡方程，并重新形成雅可比矩阵，然后计算新的电压不平衡量，这样不断迭代，不断修正，一般迭代三到五次就能收敛。 牛顿—拉夫逊迭代法的一般步骤： （1）形成各节点导纳矩阵Y。 （2）设个节点电压的初始值U和相角初始值e 还有迭代次数初值为0。 （3）计算各个节点的功率不平衡量。 （4）根据收敛条件判断是否满足，若不满足则向下进行。 （5）计算雅可比矩阵中的各元素。 （6）修正方程式个节点电压 （7）利用新值自第（3）步开始进入下一次迭代，直至达到精度退出循环。 （8）计算平衡节点输出功率和各线路功率 2．网络节点的优化 １）静态地按最少出线支路数编号 这种方法由称为静态优化法。在编号以前。首先统计电力网络个节点的出线支路数，然后，按出线支路数有少到多的节点顺序编号。当由n 个节点的出线支路相同时，则可以按任意次序对这n 个节点进行编号。这种编号方法的根据是导纳矩阵中，出线支路数最少的节点所对应的行中非零元素也２）动态地按增加出线支路数最少编号在上述的方法中，各节点的出线支路数是按原始网络统计出来的，在编号过程中认为固定不变的，事实上，在节点消去过程中，每消去一个节点以后，与该节点相连的各节点的出线支路数将发生变化(增加，减少或保持不变)。因此，如果每消去一个节点后，立即修正尚未编号节点的出线支路数，然后选其中支路数最少的一个节点进行编号，就可以预期得到更好的效果，动态按最少出线支路数编号方法的特点就是按出线最少原则编号时考虑了消去过程中各节点出线支路数目的变动情况。 3．MATLAB编程应用 Matlab 是“Matrix Laboratory”的缩写，主要包括：一般数值分析，矩阵运算、数字信号处理、建模、系统控制、优化和图形显示等应用程序。由于使用Matlab 编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致，所以不像学习高级语言那样难于掌握，而且编程效率和计算效率极高，还可在计算机上直接输出结果和精美的图形拷贝，所以它的确为一高效的科研助手。 四、设计内容 课程设计报告 学生姓名:学号： 学院:电气工程学院 班级: 题目: 电力系统潮流计算 职称: 副教授 指导教师：李翠萍职称: 副教授 2014年 01月10日 1 潮流计算的目的与意义 潮流计算的目的：已知电网的接线方式与参数及运行条件，计算电力系统稳态运行各母线电压、个支路电流与功率及网损。对于正在运行的电力系统，通过潮流计算可以判断电网母线电压、支路电流和功率是否越限，如果有越限，就应采取措施，调整运行方式。对于正在规划的电力系统，通过潮流计算，可以为选择电网供电方案和电气设备提供依据。潮流计算还可以为继电保护和自动装置定整计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。 潮流计算的意义： (1)在电网规划阶段,通过潮流计算,合理规划电源容量及接入点,合理规划网架,选择无功补偿方案,满足规划水平的大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。 (2)在编制年运行方式时,在预计负荷增长及新设备投运基础上,选择典型方式进行潮流计算,发现电网中薄弱环节,供调度员日常调度控制参考,并对规划、基建部门提出改进网架结构,加快基建进度的建议。 (3)正常检修及特殊运行方式下的潮流计算,用于日运行方式的编制,指导发电厂开机方式,有功、无功调整方案及负荷调整方案,满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。 (4)预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行方式调整方案。 2 潮流计算数学模型 1.变压器的数学模型： 变压器忽略对地支路等值电路： 2.输电线的数学模型： π型等值电路： 3 数值方法与计算流程 利用牛顿拉夫逊法进行求解，用MATLAB 软件编程，可以求解系统潮流分 布根据题目的不同要求对参数进行调整，通过调节变压器变比和发电厂的电压，求解出合理的潮流分布，最后用matpower 进行潮流分析，将两者进行比较。 牛顿—拉夫逊法 1、牛顿—拉夫逊法概要 首先对一般的牛顿—拉夫逊法作一简单的说明。已知一个变量X 函数为： 0)(=X f 到此方程时，由适当的近似值) 0(X 出发，根据： ,......)2,1() ()() ()() () 1(='-=+n X f X f X X n n n n 反复进行计算，当) (n X 满足适当的收敛条件就是上面方程的根。这样的方 法就是所谓的牛顿—拉夫逊法。 这一方法还可以做下面的解释，设第n 次迭代得到的解语真值之差，即) (n X 的误差为ε时，则： 0)()(=+εn X f 把)() (ε+n X f 在) (n X 附近对ε用泰勒级数展开 0......)(! 2)()()()(2 )() () (=+''+ '+=+n n n n X f X f X f X f εεε 上式省略去2ε以后部分 0)()()()(≈'+n n X f X f ε 课程设计报告 ( 2014—2015年度第二学期) 名称：电力系统暂态上机计算院系：电气与电子工程学院班级：电气1211 学号：1121210205 学生：郝阳 指导教师：艳波 设计周数：两周 成绩： 日期：2015年7月4日 一、课程设计的目的与要求 巩固电力系统暂态分析理论知识，使学生掌握采用计算机对电力系统电磁暂态过程和机电暂态过程进行计算的基本方法，并进一步巩固计算机编程能力，为将来从事相关的技术工作打下必要的基础。 二、设计正文（详细容见附录,用A4纸，页数不限） 1．对称短路计算过程流程图和计算结果 2．不对称短路计算过程流程图和计算结果 3．静态稳定性计算过程流程图和计算结果 4．暂态稳定性计算过程流程图和计算结果 5．思考题 三、课程设计总结或结论 本次电力系统暂态上机主要讨论了计算各种类型短路故障下系统网络中的电压电流分布以及电力系统的静态稳定、暂态稳定问题。通过本次课程设计，本人对电力系统故障分析有了更深刻的理解，电力系统的故障时，大部分电磁量将随时间变化，描述其特性的是微分方程，这给分析计算带来一定困难。在分析过程常尽量避免对微分方程直接求解，而是采用一定的工具和假设使问题得以简化，即把“微分方程代数化，暂态分析稳态化”。在分析不对称故障时，各相之间电磁量的耦合使问题的分析更为复杂，此时常用的分析方法是采用对称分量法将不对称问题转化为对称问题来求解。同时我对用来分析电力系统静态稳定的试探法，用来分析电力系统暂态稳定的改进欧拉法有了一些使用心得。这与手算系统短路电流时使用的网络化简方法大大不同。 在学习中，参照潮流程序，我加深了对节点导纳矩阵建立方法的理解与学习，巩固了不同类型短路的短路电流计算方法，和序电压、序电流，相电压、相电流基于matlab软件的计算。利用小干扰分析法判别静态稳定可以使用劳斯判据，也可以使用特征根判别的方法。二者都能够判断，在书中的例题中使用的是劳斯判据，但是，特征根判别放法更适合在matlab软件的环境下使用，因为该软件提供了计算矩阵特征根的函数，使用起来简便易懂。利用改进欧拉法计算最大切除角或切除时间虽然比较方便，但是由于计算机有效位数的限制而引起的舍入误差随步长的减小以及运算次数的增多而增大。在上机编程中体会比较深的是自己犯的几个错误，比如说在算短路电流时，发电机之路的电流和电压是否要经过相位的变换，在静态稳定计算中的角度是弧度制，在计算中使用的都是标幺值等等，这些看似细微的地方，往往考验的就是自己对电力系统分析中的知识的基础，虽然小但是也非常的重要，往往就是这些错误会令程序得不到正确的结果，值得我注意和反思。 总的来说，结合我们上学期潮流上机编程的经验，虽然这次用的是matlab，但是明显感觉到对计算机处理电力系统问题的简便，程序的编写也显得更加的轻松和得心应手，体会到matlab软件的强大。经过两个星期的回顾与学习，我巩固了电力系统暂态分析理论知识，在编程的过程中很深刻的感受到要想得出正确的结果，就必须认真地理解课本上对应的例题，知道这些原理，不能仅仅照着书抄公式；同时我也初步掌握了采用计算机对电力系统电磁暂态过程和机电暂态过程进行计算的基本方法，并进一步巩固计算机编程能力，为将来从事相关的技术工作打下必要的基础，更好地建设我国的电力系统。 四、参考文献 1.《电力系统暂态过程》，常鲜戎、书强编，机械工业，2010年1月，第一版； 2.《电力系统分析基础》，庚银，机械工业，2011年，第一版； 《电力系统潮流上机》课程设计报告院系：电气与电子工程学院 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师：刘宝柱 设计周数：两周 成绩： 日期：2012年1月5日 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（详细内容见附录） 1． 手算： 要求应用牛顿-拉夫逊法或P-Q 分解法手算求解，要求精度为。 节点1为平衡节点，电压?∠=00.11U &，节点2为PQ 节点，负荷功率6.08.0~2j S +=， 节点3是PV 节点，1.1,4.033==U P ，两条支路分别为04.001.013j Z +=， 2.005.012j Z +=，对地支路3 3.030j y =。 2． 计算机计算 1．导纳阵 Y( 1,1 )=( , Y( 1,2 )=( , Y( 1,3 )=( , Y( 1,4 )=( , Y( 2,1 )=( , Y( 2,2 )=( , Y( 2,4 )=( , Y( 3,1 )=( , Y( 3,3 )=( , Y( 4,1 )=( , Y( 4,2 )=( , Y( 4,4 )=( , 2．设定电压初值 3．计算功率和电压偏移； 同理可算出 52596.0)0(22)0(2-=-=?P P P s ,0196.0) 0(22)0(2=-=?Q Q Q s 5.0)0(33)0(3=-=?P P P s ,0.02 )0(3232)0(3=-=?U U U s 4．根据求的第一次迭代时雅可比矩阵各元素的公式计算雅可比矩阵各个元素的具体值： 5．求高斯计算后的修正量： 6．计算各节点电压的一次近似值： 返回第三步重新迭代，并校验收敛与否，令410-=ε。经过 四 次迭代后，收敛条 件满足，停止迭代，求出的电压终值： 7．计算出平衡节点4的注入功率。 8．各节点间功率 9．网损为:04487.001787.0~j S -= 10．网损效率为：% 3． 思考题 潮流计算的方法有哪些各有何特点 答：潮流计算方法主要包括：高斯-赛德尔迭代法、牛顿-拉夫逊迭代法、P-Q 分解法等算法。 各方法特点如下所示： 如果恰巧看到这篇的话，给你们几个忠告。首先要说的是：课设老师是sb，课设老师是sb，课设老师是sb，重说三；其次，要给他看程序的话，一定要早一点，不然你自己写的也成抄袭的了，亲身经历你们懂的；顺带，这sb看变量名认程序的，自己尽量把变量名都改了。恩，基本就是这些了。 课程设计报告 ( 2015—2016年度第二学期) 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：毛安家 设计周数：两周 成绩： 日期：年月日 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（详细内容见附录） 1． 手算 节点1为平衡节点，电压1 1.050U =∠?，节点2为PQ 节点，负荷功率20.80.5S j =+，节点3是PV 节点，330.4, 1.05P U ==，两条支路分别为04.001.013j Z +=，2.005.012j Z +=，对地支路300.3y j =。（要求应用牛顿-拉夫逊法或P-Q 分解法手算求解，要求迭代两次。） （手算具体过程见附录） 2． 计算机计算 编写潮流计算程序，要求如下： 2.1据给定的潮流计算任务书整理潮流计算的基础数据：节点的分类，线路模型，等值变压器 模型，电压等级的归算，标幺值的计算； 2.2基础数据的计算机存储：节点数据，支路数据（包括变压器）； 2.3用牛顿-拉夫逊法计算； 2.4根据所选潮流计算方法画流程图，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。 (1)、每次迭代的各节点电压幅值、相位或者实部、虚部 (2)、收敛的迭代次数 (3)、收敛后各节点电压幅值、相位，各支路的,,ij ji ij S S S ? (4)、收敛后PV 节点的注入Q (5)、收敛后平衡节点的注入功率S 2.5据上述模块编制程序并上机调试程序，得出潮流计算结果； 2.6源程序及其程序中的符号说明集、程序流图 简单系统如下图所示，支路数据如下： 支路14，27，39为变压器支路，参数为 100.1,058.0114==K X ，050.1,063.0227==K X 100.1,059.0339==K X 其余支路为线路支路，参数为 075.02/,072.0019.07878=+=B j Z , 105.02/,101.0012.08989=+=B j Z 153.02/,161.0032.05757=+=B j Z 《电力系统潮流上机》课程设计报告 院系 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数 成绩： 日期：年月日 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（详细内容见附录） 1.手算： 要求应用牛顿-拉夫逊法或P-Q 分解法手算求解，要求精度为0.001MW 。 节点1为平衡节点，电压?∠=00.11 U ，节点2为PQ 节点，负荷功率6.08.0~2j S +=，节点3是PV 节点，1.1,4.033==U P ，两条支路分别为04.001.013j Z +=，2.005.012j Z +=，对地支路33.030j y =。 2.计算机计算：编写潮流计算程序，要求如下： 2.1据给定的潮流计算任务书整理潮流计算的基础数据：节点的分类，线路模型，等值变压器 模型，电压等级的归算，标幺值的计算； 2.2基础数据的计算机存储：节点数据，支路数据（包括变压器）； 2.3用牛顿-拉夫逊法计算； 2.4根据所选潮流计算方法画流程图，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； 2.5据上述模块编制程序并上机调试程序，得出潮流计算结果； 2.6源程序及其程序中的符号说明集、程序流图 简单系统如下图所示，支路数据如下： 41.01.012j z +=，3.013j z =，5.012.014j z +=，40.008.024j z += 01528.01,202,10j y y ==，0192.01,404,10j y y ==，01413.02,404,20j y y == 1.1=k 节点数据如下： 18.030.01 j S --= ，13.055.02j S --= ， 5.03 =S ，10.13=U ，o U 005.14∠= 3 2S 1S 4 S 4 ,10y 1 ,40y 2,10y 1,20y 4,20y 2,40y 12z 24z 14z k )1(13-k k z k z -113 1)节点导纳阵 #include 课程设计论文 基于MATLAB的电力系统潮流计算 学院:电气工程学院 专业:电气工程及自动化 班级:电自0710班 学号:0703110304 姓名: 马银莎 内容摘要 潮流计算是电力系统最基本最常用的计算。根据系统给定的运行条件，网络接线及元件参数，通过潮流计算可以确定各母线的电压（幅值和相角），各支路流过的功率，整个系统的功率损耗。潮流计算是实现电力系统安全经济发供电的必要手段和重要工作环节。因此，潮流计算在电力系统的规划计算，生产运行，调度管理及科学计算中都有着广泛的应用。 潮流计算在数学上是多元非线性方程组的求解问题，牛顿—拉夫逊Newton-Raphson法是数学上解非线性方程组的有效方法，有较好的收敛性。运用电子计算机计算一般要完成以下几个步骤：建立数学模型，确定解算方法，制订计算流程，编制计算程序。 关键词 牛顿-拉夫逊法（Newton-Raphson）变压器及非标准变比无功调节 高斯消去法潮流计算Mtlab 一 .电力系统潮流计算的概述 在电力系统的正常运行中，随着用电负荷的变化和系统运行方式的改变，网络中的损耗也将发生变化。要严格保证所有的用户在任何时刻都有额定的电压是不可能的，因此系统运行中个节点出现电压的偏移是不可避免的。为了保证电力系统的稳定运行，要进行潮流调节。 随着电力系统及在线应用的发展，计算机网络已经形成，为电力系统的潮流计算提供了物质基础。电力系统潮流计算是电力系统分析计算中最基本的内容，也是电力系统运行及设计中必不可少的工具。根据系统给定的运行条件、网络接线及元件参数，通过潮流计算可以确定各母线电压的幅值及相角、各元件中流过的功率、整个系统的功率损耗等。潮流计算是实现电力系统安全经济发供电的必要手段和重要工作环节，因此潮流计算在电力系统的规划设计、生产运行、调度管理及科学研究中都有着广泛的应用。它的发展主要围绕这样几个方面：计算方法的收敛性、可靠性；计算速度的快速性；对计算机存储容量的要求以及计算的方便、灵活等。 常规的电力系统潮流计算中一般具有三种类型的节点：PQ 、PV 及平衡节点。一个节点有四个变量，即注入有功功率、注入无功功率，电压大小及相角。常规的潮流计算一般给定其中的二个变量：PQ 节点（注入有功功率及无功功率），PV 节点（注入有功功率及电压的大小），平衡节点（电压的大小及相角）。 1、变量的分类： 负荷消耗的有功、无功功率——1L P 、1L Q 、2L P 、2L Q 电源发出的有功、无功功率——1G P 、1G Q 、2G P 、2G Q 母线或节点的电压大小和相位——1U 、2U 、1δ、2δ 在这十二个变量中，负荷消耗的有功和无功功率无法控制，因它们取决于用户，它们就称为不可控变量或是扰动变量。电源发出的有功无功功率是可以控制的自变量，因此它们就称为控制变量。母线或节点电压的大小和相位角——是受控制变量控制的因变量。其中, 1U 、2U 主要受1G Q 、2G Q 的控制, 1δ、2δ主要受 1G P 、2G P 的控制。这四个变量就是简单系统的状态变量。 为了保证系统的正常运行必须满足以下的约束条件： 对控制变量 max min max min ;Gi Gi Gi Gi Gi Gi Q Q Q P P P <<<< 对没有电源的节点则为 0;0==Gi Gi Q P 对状态变量i U 的约束条件则是 m a x m i n i i i U U U <<matlab电力系统潮流计算
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