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MATLAB下的潮流计算实现-稀疏技术毕业设计

毕业设计（论文）MATLAB下的潮流计算实现-稀疏技术

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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作者签名：日期：

摘要

电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，它根据给定的运行条件及系统接线情况确定整个电力系统各部分的运行状态：各母线的电压，各元件中流过的功率，系统的功率损耗等等。在电力系统规划的设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用潮流计算来定量地分析比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。因此潮流计算是研究电力系统的一种很重要和很基础的计算。由于电力系统结构及参数的一些特点，并且随着电力系统不断扩大，潮流问题的方程式阶数越来越高，对这样的方程式并不是任何数学方法都能保证给出正确答案的。这种情况成为促使电力系统计算人员不断寻求新的更可靠方法的重要因素。

本文旨在于研究潮流计算的牛顿—拉夫逊法的基本原理，在Matlab环境中实现牛顿—拉夫逊法潮流计算的数学模型，程序流程以及编制相应程序，并在程序中融合了节点优化编号和稀疏技术，以提高计算效率。最后用IEEE-3O节点标准测试系统验证所编程序。

关键词：潮流计算Newtom-Raphson法节点优化稀疏技术Matlab ABSTRACT

Power flow calculation is fundanmental of analysis. Network reconfiguration,fault management,state estimator etc also need the data of electrial system power flow.There is important significance to develop power flow calculation in allusion to traits of distribution network.

This paper introduces the principle of Newtom-Raphson algorithm, which is developed for calculation of power flow calculation ,where zero sequence network is open.With this algorithm,the three-phase load is resolved into positive/negative sequence power and coupling power,thus,decoupling three phase power flow into sequencet component power flow.The power flow can be obtained by just finding the positive sequence power flow and then finding the negative sequent component from the coupling https://www.wendangku.net/doc/275555793.html,pared with the existing methods,the jacobian matrix with the proposed algorithm is of much lower order,thus substantially reducing the computation burden.The proposed algorithm,together with a reference algorithm,has been simulated on an actual IEEE-30 system using statistic load date.And then it will

analyze on Matlab to test it accuracy.

KEY WORDS: Power System Newtom-Raphson Flow Simulation Matlab

摘要 (1)

ABSTRACT (3)

第一章绪论 (5)

1 .1背景 (5)

1.2 潮流计算的计算要求和分析要点 (5)

1.3 潮流计算的发展 (6)

1.4 本文的主要工作 (7)

第二章潮流计算的数学模型 (8)

2.1节点导纳矩阵的导出 (8)

2.2潮流计算的定解条件 (10)

2.3 潮流计算的约束条件 (11)

第三章牛顿－拉夫逊法 (12)

3.1 功率方程 (12)

3.2修正方程式 (12)

3.2.1 牛拉迭代法 (12)

3.2.2潮流计算的修正方程 (13)

3.3 绘制流程图 (15)

第四章稀疏技术 (18)

4.1稀疏矩阵的存贮 (18)

4.2高斯消去法 (18)

4.3因子表和三角分解 (20)

4.4节点编号优化 (23)

第五章算例分析 (26)

5.1 MATLAB软件简介 (26)

5.1.1 MA TLAB 的发展 (26)

5.1.2 MA TLAB的主要功能 (26)

5.1.3 MATLAB在电力系统中的应用 (27)

5.2 IEEE-30系统算例分析 (28)

5.2.1 IEEE-30节点系统的数据 (28)

参考文献 (32)

致谢 (34)

附录A Matlab中的牛顿-拉夫逊法编程 (35)

附录B IEEE-30节点详图 (44)

第一章绪论

1 .1背景

电力系统潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。潮流计算的目标是求取电力系统在给定运行状态的计算。即节点电压和功率分布，用以检查系统各元件是否过负荷.各点电压是否满足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率损耗等。

对现有电力系统的运行和扩建，对新的电力系统进行规划设计以及对电力系统进行静态和暂态稳定分析都是以潮流计算为基础。潮流计算结果可用如电力系统稳态研究，安全估计或最优潮流等对潮流计算的模型和方法有直接影响。

在运行方式管理中，潮流是确定电网运行方式的基本出发点；在规划领域，需要进行潮流分析验证规划方案的合理性；在实时运行环境，调度员潮流提供了电完个在预想操作情况下电网的潮流分布以校验运行可靠性。在电力系统调度运行的多个领域都涉及到电网潮流计算。潮流是确定电力网络运行状态的基本因素，潮流问题是研究电力系统稳态问题的基础和前提。

1.2 潮流计算的计算要求和分析要点

利用电子数字计算机进行电力系统潮流计算从50年代中期就已经开始。在这20年内，潮流计算曾采用了各种不同的方法，这些方法的发展主要围绕着对潮流计算的一些基本要求进行的。对潮流计算的要求可以归纳为下面几点：（1）计算方法的可靠性或收敛性；

（2）对计算机内存量的要求；

（3）计算速度；

（4）计算的方便性和灵活性。

对潮流计算的分析主要根据计算的目的而定。在电力系统运行方式中一般含高峰负荷和低谷负荷时运行方式下，在具有水力发电厂的电力系统中根据水电厂水文特点又有丰水期、平水期、枯水期的运行方式，此外，也需要研究事故运行方式和各种特殊运行方式。

在潮流计算中首先应效验网络枢纽点的电压水平及网络各节点的电压是否满足要求，其次效验各发电厂发电机的有功及无功出力是否符合技术要求，另外

根据计算的要求对各线路、变压器的潮流进行分析。

1.3 潮流计算的发展

电力系统潮流计算问题在数学上是一组多元非线性方程式求解问题，其解法都离不开迭代。因此，对潮流计算方法，首先要求它能可靠地收敛，并给出正确答案。由于电力系统结构及参数的一些特点，并且随着电力系统不断扩大，潮流问题的方程式阶数越来越高，对这样的方程式并不是任何数学方法都能保证给出正确答案的。这种情况成为促使电力系统计算人员不断寻求新的更可靠方法的重要因素。

在用数字计算机解电力系统潮流问题的开始阶段，普遍采取以节点导纳矩阵为基础的逐次代入法。这个方法的原理比较简单，要求的数字计算机内存量比较下，适应50年代电子计算机制造水平和当时电力系统理论水平。但它的收敛性较差，当系统规模变大时，迭代次数急剧上升，在计算中往往出现迭代不收敛的情况。这就迫使电力系统计算人员转向以阻抗矩阵为基础的逐次代入法。

60年代初，数字计算机已发展到第二代，计算机的内存和速度发生了很大的飞跃，从而为阻抗法的采用创造了条件。阻抗法要求数字计算机储存表征系统接线和参数的阻抗矩阵，这就需要较大的内存量。而且阻抗法每迭代一次都要求顺次取阻抗矩阵中的每一个元素进行运算，因此，每次迭代的运算量很大。这两种情况是过去电子管数字计算机无法适应的。

阻抗法改善了系统潮流计算问题的收敛性，解决了导纳法无法求解的一些系统的潮流计算，在60年代获得了广泛的应用，曾为我国电力系统设计.运行和研究作出了很大的贡献。目前，我国电力工业中仍有一些单位采用阻抗法计算潮流。

阻抗法的主要缺点是占用计算机内存大，每次迭代的计算量大。当系统不断扩大时，这些缺点就更加突出。一个内存16K的计算机在采用阻抗法时只能计算100以下的系统，32K内存的计算机也只能计算150个节点以下的系统。这样，我国很多电力系统为了采用阻抗法计算潮流就不得不予先对系统进行相当的简化工作。

为了克服阻抗法在内存和速度方面的缺点，60年代中期发展了以阻抗矩阵为基础的分块阻抗法。这个方法把一个大系统分割为几个小的地区系统，在计算机内只需要存储各个地区系统的阻抗矩阵及它们之间联络线的阻抗，这样不仅大幅度地节省了内存容量，同时也提高了计算速度。

克服阻抗法缺点的另一途径是采用牛顿-拉夫逊法。这是数学中解决非线性方程式的典型方法，有较好的收敛性。在解决电力系统潮流计算问题时，是以导纳矩阵为基础的，因此，只要我们能在迭代过程中尽可能保持方程式系数矩阵的

稀疏性，就可以大大提高牛顿法潮流程序的效率。自从60年代中期，在牛顿法中利用了最佳顺序消去法以后，牛顿法在收敛性.内存要求.速度方面都超过了阻抗法，成为60年代末期以后广泛采用的优秀方法。

与此同时，为了保证可靠的收敛，在我国还进行了网流法潮流计算的研究。

随着电力系统的日益扩大和复杂化，特别是电力系统逐步实现自动控制的需要，对系统潮流计算在速度.内存以及收敛性方面都提出了更高的要求。

70年代以来，潮流计算方法通过不同的途径继续向前发展，其中比较成功的一个算法就是P-Q分解法。这个方法，根据电力系统的退热点，抓住主要矛盾，对纯数学的牛顿法进行了改进，从而在内存容量及计算速度方面都大大向前迈进内了一步。使一个32K内存容量的数字计算机可以计算1000个节点系统的潮流问题，此法计算速度已能用于在线计算，作系统静态安全监视。目前，我国很多电力系统都采用了P-Q分解法潮流程序。

潮流计算灵活性和方便性的要求，对数字计算机的应用也是一个很关键的问题。过去在很长时间内，电力系统潮流计算是借助于交流台进行的。交流台模拟了电力系统，因此在交流计算台上计算潮流时，计算人员可以随时监视系统各部分运行状态是否满足要求，如发现某些部分运行不合理，则可以立即进行调整。这样，计算的过程就相当于运算人员丢系统进行操作.调整的过程，非常直观，物理概念也很清楚。当利用数字计算机进行潮流计算时，就失去了这种直观性。为了弥补这个缺点，潮流程序的编制必须尽可能使计算人员在计算机计算的过程中加强对计算机过程的监视和控制，并便于作各种修改和调整。电力系统潮流计算问题并不是单纯的计算问题，把它当作一个运行方式的调整问题可能更为确切。为了得到一个合理的运行方式，往往需要不断根据计算结果，修改原始数据。在这个意义上，我们在编制潮流计算程序时，对使用的方便性和灵活性必须予以足够的重视。因此，除了要求计算方法尽可能适应各种修改.调整以外，还要注意输入和输出的方便性和灵活性，加强人机联系，以便使计算人员能及时监视计算过程并适当地控制计算的进行。

1.4 本文的主要工作

本文在熟练掌握电力系统潮流计算的牛顿—拉夫逊法的基本原理的基础上，结合MATLAB高级编程语言，努力用计算机实现牛顿—拉夫逊法潮流计算的数学模型，程序流程以及编制相应程序。

程序设计过程中，在保证程序运行可靠性和准确性的前提下，尽量利用节点优化编号和稀疏技术，以提高程序效率。

最后用IEEE-3O节点标准测试系统验证所编程序。

第二章潮流计算的数学模型

电力系统的数学模型是对电力系统运行状态的一种数学描叙。通过数学模型可以把电力系统中物理现象的分析归结为某种形式的数学问题。

2.1节点导纳矩阵的导出

在电路理论课程中，已导出了运用节点导纳矩阵的节点电压方程

B B B I Y U =

（2-1）

它可以展开为

1111121312212223223132

33333123n n n n n n nn n n I U Y Y Y Y I Y Y Y Y U Y Y Y Y I U Y Y Y Y I U ??????????

??????

????????????????????=??????????

????????????????

（2-2）

结合电力系统的等值网络图图（1），则为

111112132212223231323330I U Y Y Y I Y Y Y U Y Y Y U ?????????

????????????

=??????????????????????

图1 简单电力系统图

其中矩阵Ｙ称为导钠矩阵。它的对角线元素

Y称为节点的自导纳，其值等于

接于节点i的所有支路导纳之和。非对角线元素

Y称为节点i、j间的互导纳，

它等于直接接于节点i、j间支路导纳的负值，若节点i、j间不存在直接支路，则有

Y=0。由此可知节点导纳矩阵是一个稀疏的对称矩阵。

1、节点导纳矩阵的形成

①节点导纳矩阵是方阵，阶数等于网络中除参考节点外的节点数m，大地一般取做参考节点；

②节点导纳矩阵的对角元就等于该节点所连接支路导纳的总和；

Y等于连接节点i，j支路导纳的负值。

③节点导纳矩阵的非对角元

注：a、如果无接地支路，对角元为非对角元之和的负值；

b、一般情况下，节点导纳矩阵的对角元往往大于非对角元的负值。

④、节点导纳阵一般是对称阵，这是网络的互易特性决定的。从而，一般只要求取这个矩阵的上三角或下三角部分。

2、节点导纳矩阵的修改

①、修改思路：由于电力系统特点：改变一条线路参数只影响到与其相关联的节点。

故不需重新形成节点导纳矩阵，只改变其相应元素。

②、修改方法：

a.从原有网络中引出一支路、同时增加一节点：

a)、增加一节点，导纳矩阵增加一阶

b)、新增节点后：ii ii ij Y Y y =＋，ji ij ij Y Y y ==-，jj ij Y y = 在原有网络节点i,j 之间增加一条支路:

a)、因为没有增加节点，所以导纳矩阵阶数不变；

b)、?ii ii ij Y Y y =+， ?ij ii ij Y Y y =-，?jj jj ij

Y Y y =+ b.在原有节点i,j 之间切除一条支路，相当于加一条导纳为负的支路:

?ij ij ij Y Y y =+， ?ji ji ij Y Y y =+；?ii ii ij Y Y y =-，?jj jj ij

Y Y y =- 原有节点i,j 之间的导纳由ij y 变为'ij y ，相当于切除一条导纳为ij y 的支路，增加一导纳为'ij y 的支路:

'?ii ii ij ij Y Y y y =-+，'?jj jj ij ij Y Y y y =-+；'??ij ji ij ij ij Y Y Y y y ==+- 原电网络节点i,j 之间的变压器变比由k 改变为k ’ 2222

1'1?()()()'''T T T T ii ii T T ii

Y Y Y Y k k Y Y Y Y Y k k k k k k --=++-+=+-， '11?()()''T T jj jj T T jj T T jj

Y Y k k Y Y Y Y Y Y Y Y k k k k

--=++-+=+-=； 11?()''T T ij ij ij T

Y Y Y Y Y Y k k k k

=+-=-- 2.2节点的分类

根据电力系统运行条件，按给定变量的不同一般将节点分为下面三种类型。 a 、PQ 节点：

P 、Q 给定，（V 、δ）待求，通常变电所都是这一种类型的节点，由于没有发电设备，其发电功率为零。在一些情况下，系统中某些发电厂送出的功率在一定时间内为固定时，该发电厂母线也作为PQ 节点，因此，电力系统的大多数节点属于PQ 节点。

b 、PV 节点

节点的P 、V 给定，Q 、δ待求，这类节点必须得有足够的可调无功功率，用以维持给定的电压幅值，因此又称为电压控制节点。一般是选择有一定无功储备的发电厂和具有可调无功电源设备的变电所作为PV 节点。在电力系统中这一类节点很少。

C ．平衡节点

在潮流分布算出以前，网络中的功率损耗是末知的。因此，网络中至少有一个节点的有功功率P 不能给定，这个节点承担了系统的有功功率平衡，故称之为

平衡节点。另外必须选定一节点，其电压相位均为零，作为各节点电压的参考，这个节点称之为基准节点（其电压幅值给定）。为了计算方便，常将平衡节点和基准节点选为同一节点，可称之为平衡节点，平衡节点只有一个。它的电压幅值和相位已经给定，而其有功功率和无功功率待求。一般选择调频发电厂为平衡节点比较合理，但在进行潮流计算时也可按照别的原则来选择。

从以上的讨论可以看到，尽管网络方程是线形方程，但是由于在定解条件中不能给定节点电流，只能给出节点功率，这就使潮流方程变为非线形方程了。由于平衡节点的电压已经给定，所以平衡节点不参加求解。

2.3 潮流计算的约束条件

通过方程的求解所得到的计算结果代表了潮流方程在数学上的一组解答。但是，这组解答所反映的系统运行状态在工程上是否具有实际意义呢？这还要进行检验。因为电力系统运行时还必须满足一定技术上和经济上的要求。这些要求构成了潮流问题中某些变量的约束条件，常用约束条件有：

１：所有节点电压必需满足：

V imin ≤V i ≤V imax (I=1,2,3…n)

从保证电能质量和供电安全的要求来看，电力系统的所有电气设备必需运行在额定电压附近。PV 节点的电压幅值必需按上述条件给定。因此，这一约束条件主要是对ＰＶ节点而言。

２；所有电源节点的有功功率和无功功率必需满足：

P imin ≤P i ≤P imax Q imin ≤Q i ≤Q imax

PQ 节点的有功功率和无功功率以及PV 节点的有功功率，在给定时就必须满

足式（2-9）。因此，对平衡节点的P 和Q 以及PV 节点的Ｑ应按上述条件进行检验。

3：某些节点之间电压的相位差应满足：

|δi – δj |< |δi – δj |max

为了保证系统运行的稳定性，要求某些输电线路两端的电压相位差不超过一定的数值。因此，潮流计算可以归结为求解一组非线性方程组，并使其解满足一定的约束条件，如不满足，则应修改某些变量的给定值，甚至修改系统运行方式，重新计算。

第三章牛顿－拉夫逊法

3.1 功率方程

1j n ij i j i i i j U Y U P jQ S =?

==+=∑ （3-1）

直接用牛拉法求解功率方程式（3-18），将ij ij ij Y G jB =+、i i i U e jf ?

=+代入上式得

()()()1

j n

i i ij ij j j i i j e jf G jB e jf P jQ ==+--=+∑ （3-2）

并将实数部分和虚数部分分列

()()1

j n

i ij j ij j i ij j ij j i j e G e B f f G f B e P ==??-++=??∑ （3-3a ）

()()1

j n

ij j i ij j ij j i j f G e

B f e G f B e Q ==??--+=??∑ （3-3b ）

3.2修正方程式 3.2.1 牛拉迭代法

牛顿－拉夫逊法是常用的解非线性方程组的方法，当前广泛采用的计算潮流的方法，其标准模式如下。

设有非线性方程如下所示：

***

1121***

2122

***12

(,,)(,,)(,,)n n n n n f x x x y f x x x y f x x x y

?=?=??

?=? ，假设方程有解近似解（初值）：x 1（0）、x 2（0）、……x n （0），则近似解与精确解分

别相差*(0)*(0)*(0)

111222;;n n n

x x x x x x x x x ?=-?=-?=- ，则有如下关系成立： (0)(0)(0)

111221(0)(0)(0)

211222

(0)(0)(0)1

122(,,)(,,)(,,)n n n n n n n n f x x x x x x y f x x x x x x y f x x x x x x y

?+?+?+?=?+?+?+?=??

?+?+?+?=? 上式中任何一式都可按泰勒级数展开，由此可得：

11100

012(0)(0)(0)1111122222(0)(0)(0)0002221122120

0012|||(,,)|||(,,)|||n n n n n n n n n n n n f f f x x x x y f x x x x x x f f f x y f x x x x x x x x x x y f f f x x x ?????????????-+?+?+???????????-+?+?+????????=?????????-???????????????? (0)(0)(0)

1122(,,)n n n f x x x x x x ??

????????+?+?+????? 或简写为(3-4)

J x f ?=?

(3-4)

其中，J 是称为函数i f 的Jacobi 矩阵；x ?为由i x ?组成的列向量；f ?则称不平衡量的列向量。

3.2.2潮流计算的修正方程

牛顿型潮流计算的核心问题是修正方程式的建立和求解。为说明这一修正方程式的建立过程，先对网络中各类节点的

对于一个共有n 个节点的网络，编号为1,2,3……,n ；其中包含一个平衡节点s 。设有（m-1）个PQ 节点，编号为1,2,3……,(m-1)；1个平衡节点，编号为m ；(n-m)个PV 节点，编号为 (2m+1)，(2m+2)……，n 。则有关P i 的有功功率平衡方程有n-1个；有关Q i 的无功功率平衡方程有(m-1)个；有关电压U i 的电压

方程有(n-m)个。共2(n-1)个方程。未知量i i f e 、共2(n-1)个，需要2(n-1)个方程参加迭代,故修正方程共有2(n-1)个独立方程

至此，就可建立修正方程如下如示

?????????????????????????????????????????????????

????????=

?????????????????????????

???????++++++++++++++++++++++++++

1+m 1+m 22111

m ,1m 1m ,1m 2,1m 2,1m 1,1m 1,1m 1m ,1m 1m ,1m 2,1m 2,1m 1,1m 1,1m 1m ,21m ,2222221211m ,21m ,2222221211m ,11m ,112121111

m ,11m ,112

111121m 1m 2211f e f e f e S R S R S R N H N H N H L J L J L J H H N H N H L J L J L J

N H N H N H U P Q P Q P

其中，i P △、 i Q △、2i U △分别为注入功率和节点电压平方的不平衡量。它们分别为：

∑∑==+---=n 1

j n

j j ij j ij i j ij j ij i ic i )

e B

f (G f )f B e (G e P P △

(3-5)

∑∑==++--=n 1

j n

j j ij j ij i j ij j ij i ic i )

e B

f (G e )f B e (G f Q Q △

(3-6)

)

f (e U U 2i 2i 2

ic 2i +-=△

(3-7)

雅各比矩阵的各元素：当j i ≠时，有

ij i ij i ij j

ij i

ij i ij j

ij N e B f G e Q J f B e G e P H =+-=???=

--=???=

i ij i ij j

ij i

ij i ij j

ij H e G f B f Q L f G e B f P N -=+=???=

-=???=

(3-8)

0f U S 0

e U R j

i ij j

i ij =???==???=

当j i =时，则有：

∑=----=???=n

1j i ii i ii j ij j ij i i

ii f B e G )f B e (G e P H

∑=+-+-=???=n 1j i ii i ii j ij j ij i i

ii e B f G )e B f (G f P N

∑=-++=???=n 1

j i

ii i ii j ij j ij i i

ii f G e B )e B f (G e Q J

(3-9)

∑=++--=???=n 1

j i ii i ii j ij j ij i i

ii e G f B )f B e (G f Q L

i i

i ii i

i 2

i ii 2f f U S 2e e U R -=???=-=???=

H 12、N 12、J 12、L 12表达式都含有G 12与B 12，所以1,2节点间如果没有支路联系，

即G 12与B 12为零，则12

1212

12H N J L ??

???

就全是零。这说明分块雅可比矩阵与节点导纳矩阵具有相同的结构；即节点导纳阵的零元素对应雅可比矩阵中的零块。

3.3 绘制流程图

形成了雅可比矩阵并建立了修正方程式，就可以列出基本计算步骤并编制流程图。

基本步骤如下：

（1）输入原始数据，形成节点导纳阵B Y 。（2）设各节点电压的初值(0)i e 、(0)i f 。

（3）将各节点电压的初值代入式（3-5），(3-6)求修正方程式中的不平衡量

(0)i P ?、(0)i Q ?。

（4）将各节点电压的初值代入式（3-8），求修正方程式的系数矩阵，即雅

可比矩阵A J 的各个元素(0)ij H 、(0)ij N 、(0)

ij J 、(0)ij L 。

（5）解修正方程式，求各节点电压的变化量，即修正量(0)i e ?、(0)i f ?。（6）计算各节点电压的新值，即修正后值

(1)(0)(0)i i i e e e =+?，(1)()()k k k i i i f f f +=+?

（7）运用各节点电压的新值自第三步开始进入下一次迭代，直至满足约束条件。

（8）计算平衡节点功率和线路功率。其中，平衡节点功率为

i n S S si i S s i S U Y U P jQ =?

===+∑

（3-10）

线路功率为

0[()]ij i ij i i i i j ij ij ij

S U I U U y U U y P jQ ?

==+-=+

（3-11）

0[()]ji j ji j j j j i ji ji ji

S U I U U y U U y P jQ ?

==+-=+

（3-12）

从而，线路的功率损耗为

ij ij ji ij ij S S S P j Q ?=+=?+?

（3-13）

以下是潮流牛拉法的计算流程图

第四章稀疏技术

上面提到的修正方程式的解算采用了最直观的矩阵求逆、求积运算。无疑，方程式的阶数不高时，这种算法不会带来任何困难，但当方程式的阶数高达数百乃至数千时，这种直观算法所耗费的机时将难以承受。注意到这些矩阵与节点导纳矩阵YB有着完全相同的结构，而YB的稀疏度极高，这些矩阵也必将高度稀疏。具体而言，由于矩阵的稀疏度为矩阵中零元素数与矩阵中总元素数之比，而电力网络中每一节点所联支路数，亦即YB中每行、每列的非零非对角元素，往往不超过三、四个，计及对角元也非零后，节点数分别为10、100、1000的网络，节点导纳矩阵YB的稀疏度将分别为50%~60%、95%~96%、99.5%~99.6%。在近代电力系统中，网络的节点数动辄数百，甚至数千，在电力网络高度发达的今天，YB 的稀疏度往往极高。于是，利用这一特点，经过多年努力，逐渐形成了一套在电力系统计算中采用的稀疏技术。

所谓稀疏技术，简言之，是指选择算法和编制程序时，尽可能避免贮存稀疏矩阵中的零元素和避免对这些零元素进行运算的技术。具体而言，是指在稀疏矩阵的存贮、稀疏矩阵因子表的形成和运用以及为避免形成因子表过程中降低稀疏度而采用的网络节点编号优化等技术。

4.1稀疏矩阵的存贮

稀疏矩阵的存贮方案很多，不胜枚举。而衡量它们优劣的标准，不仅有节约存贮空间，还有便于检索和参与计算等因素。最常用的是数组和链表 2 种存储方式。数组存储节省内存是其突出的优势；但矩阵结构变化时，伴随着较多的操作。而链表存储要多付出内存开销，但对于矩阵结构变化，其操作方便。

4.2高斯消去法

目前，电力网络方程主要用高斯消去法求解。计算机在电力系统应用的初期，曾经因为内存容量的限制采用过迭代法求解电力网络的线性方程组。迭代法的致命缺点是存在收敛问题。因此，自从稀疏技术成功在电力系统应用后，迭代法几乎完全为高斯消去法所替代。

高斯消去法求解线性方程组由消去运算和回代运算两部分组成。消去运算又叫前代运算，可以按行进行，也可按列进行。同样，回代运算可以按行进行，也可按列进行。通常采用“消去运算按列进行，回代运算按行进行”的方式较多。

设有n 阶线性方程组AX=B 。其中矩阵A 和向量B 的元素可以是实数或复数。由于消去运算只对A 和B 进行，因此，为了算法叙述方便，把B 作为第n+1列附在A 之后，形成n ?(n+1)阶增广矩阵：

[]1111,1111121

22,121

2211,11n

n n n n n

n nn

n n n nn

n a a a a a b a a a a a b A A B a a a a a b +-

++????????????===?????

?????

（4-1）

首先，消去列，在消去第K 列时做以下运算：

()(1)(1)

/k k k kj kj kk

a a a --= (1,,1)j k n =++ （4-2）

()(1)(1)()

k k k k ij ij ik kj a a a a --=- (1,,1;1,,)j k n i k n =++=+

（4-3）经过对矩阵A -

的n 次消去运算，使矩阵A 对角线以下的元素全部化为零，

从而得到增广矩阵

[](1)

(1)(1)(1)

121311,1(2)(2)(2)2322,1(3)

(3)33,1(),11111

n n n

n n

n n n n a a a a a a a A A B a a a ++-

++???

?==???????

（4-4）与之对应的方程组是n n A X B =，即

(1)(1)(1)(1)

112213311,1n n n x a x a x a x a +++++= (2)(2)(2)223322,1n n n x a x a x a ++++=

(3)(3)333,1n n n x a x a +++=

（4-5）

(),1n n n n x a +=

它与原方程AX=B 同解。再根据回代公式

()

(),1

i i i i n ij j j i x a

a x +=+=-

∑ (,,2,1)i n =

（4-6）

自下而上带入方程组（4-5），即可求出x 。

4.3因子表和三角分解

在实际计算中，经常遇到这种情况：对于方程组需要多次求解，每次仅仅改变其常数项B ，而系数矩阵A 是不变的。这时，为了提高计算速度，可以利用因子表求解。

因子表可以理解为高斯消去法解线性方程组的过程中对常数项B 全部运算的一种记录表格。如前所述，回代过程的运算由对系数矩阵进行消去运算后得到的上三角矩阵确定，见式（4-4）。为了对常数项进行消去运算，还必须记录消去过程运算所需要的运算因子。由式（4-2），（4-3）可知，消去过程中对常数项B 中的第i 个元素i b （即,1i n a +）的运算包括：

(1)(1)(1)

/i i i i ii b b a --= (1,2,,)i n =

(4-7)

()(1)(1)()

k i k k i i ik k

b b a b --=- (1,2,,1)k i =-

(4-8)

将上式中的运算因子(1)212,1,,,i i i i i a a a -- 及(1)i ii

a -逐行放在下三角部分，和式（4-4）的上三角元素合在一起，就得到因子表

(1)

(1)(1)(1)11121314

1(1)(2)(2)

(2)212223242(1)(2)(3)(3)3132

343(1)

(2)(3)(4)4142

4(1)(2)

(3)(1)

n n

n n n n n nn a a a a a a a a a a a a a a a a a

a a a a a -

其下三角元素用来对常数项 B 进行消去运算，上三角矩阵元素用来进行回代运算。因子表也可表示成如下形式：

11121314

12122232423132333434142434441

n n n n n n n nn

d u u u u l d u u u l l d u u l l l d u l l l l d

（4-9）

式中：

matlab电力系统潮流计算

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

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

潮流计算(matlab)实例计算

潮流例题：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。一、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。二、设计内容 1.设计流程图

matlab潮流计算

附录1 使用牛顿拉夫逊法进行潮流计算的Matlab程序代码 % 牛拉法计算潮流程序 %----------------------------------------------------------------------- % B1矩阵：1、支路首端号；2、末端号；3、支路阻抗；4、支路对地电纳 % 5、支路的变比；6、支路首端处于K侧为1，1侧为0 % B2矩阵：1、该节点发电机功率；2、该节点负荷功率；3、节点电压初始值 % 4、PV节点电压V的给定值；5、节点所接的无功补偿设备的容量 % 6、节点分类标号：1为平衡节点（应为1号节点）；2为PQ节点；3为PV节点； %------------------------------------------------------------------------ clear all; format long; n=input('请输入节点数:nodes='); nl=input('请输入支路数:lines='); isb=input('请输入平衡母线节点号:balance='); pr=input('请输入误差精度:precision='); B1=input('请输入由各支路参数形成的矩阵:B1='); B2=input('请输入各节点参数形成的矩阵:B2='); Y=zeros(n);e=zeros(1,n);f=zeros(1,n);V=zeros(1,n);sida=zeros(1,n);S1=zeros(nl); %------------------------------------------------------------------ for i=1:nl %支路数 if B1(i,6)==0 %左节点处于1侧 p=B1(i,1);q=B1(i,2); else %左节点处于K侧 p=B1(i,2);q=B1(i,1); end Y(p,q)=Y(p,q)-1./(B1(i,3)*B1(i,5)); %非对角元 Y(q,p)=Y(p,q); %非对角元 Y(q,q)=Y(q,q)+1./(B1(i,3)*B1(i,5)^2)+B1(i,4); %对角元K侧 Y(p,p)=Y(p,p)+1./B1(i,3)+B1(i,4); %对角元1侧 end %求导纳矩阵 disp('导纳矩阵 Y='); disp(Y) %------------------------------------------------------------------- G=real(Y);B=imag(Y); %分解出导纳阵的实部和虚部 for i=1:n %给定各节点初始电压的实部和虚部

用matlab电力系统潮流计算

题目：潮流计算与matlab 教学单位电气信息学院姓名学号年级专业电气工程及其自动化指导教师职称副教授

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 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

matlab电力系统潮流计算

m a t l a b电力系统潮流计算 Final approval draft on November 22, 2020

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

信息工程学院课程设计成绩评定表

基于MATLAB的电力系统潮流计算

基于MATLAB的电力系统潮流计算 %简单潮流计算的小程序，相关的原始数据数据数据输入格式如下： %B1是支路参数矩阵，第一列和第二列是节点编号。节点编号由小到大编写%对于含有变压器的支路，第一列为低压侧节点编号，第二列为高压侧节点%编号，将变压器的串联阻抗置于低压侧处理。 %第三列为支路的串列阻抗参数。 %第四列为支路的对地导纳参数。 %第五烈为含变压器支路的变压器的变比 %第六列为变压器是否是否含有变压器的参数，其中“1”为含有变压器，%“0”为不含有变压器。 %B2为节点参数矩阵，其中第一列为节点注入发电功率参数；第二列为节点%负荷功率参数；第三列为节点电压参数；第六列为节点类型参数，其中 %“1”为平衡节点，“2”为PQ节点，“3”为PV节点参数。 %X为节点号和对地参数矩阵。其中第一列为节点编号，第二列为节点对地%参数。 n=input('请输入节点数:n='); n1=input('请输入支路数:n1='); isb=input('请输入平衡节点号:isb='); pr=input('请输入误差精度:pr='); B1=input('请输入支路参数:B1='); B2=input('请输入节点参数:B2='); X=input('节点号和对地参数:X='); Y=zeros(n); Times=1; %置迭代次数为初始值 %创建节点导纳矩阵 for i=1:n1 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);

基于MATLAB的潮流计算源程序代码(优.选)

%*************************电力系统直角坐标系下的牛顿拉夫逊法潮流计算********** clear clc load E:\data\IEEE014_Node.txt Node=IEEE014_Node; weishu=size(Node); nnum=weishu(1,1); %节点总数 load E:\data\IEEE014_Branch.txt branch=IEEE014_Branch; bwei=size(branch); bnum=bwei(1,1); %支路总数 Y=(zeros(nnum)); Sj=100; %********************************节点导纳矩阵******************************* for m=1:bnum; s=branch(m,1); %首节点 e=branch(m,2); %末节点 R=branch(m,3); %支路电阻 X=branch(m,4); %支路电抗 B=branch(m,5); %支路对地电纳 k=branch(m,6); if k==0 %无变压器支路情形 Y(s,e)=-1/(R+j*X); %互导纳 Y(e,s)=Y(s,e); end if k~=0 %有变压器支路情形 Y(s,e)=-(1/((R+j*X)*k)); Y(e,s)=Y(s,e); Y(s,s)=-(1-k)/((R+j*X)*k^2); Y(e,e)=-(k-1)/((R+j*X)*k); %对地导纳 end Y(s,s)=Y(s,s)-j*B/2; Y(e,e)=Y(e,e)-j*B/2; %自导纳的计算情形 end for t=1:nnum; Y(t,t)=-sum(Y(t,:))+Node(t,12)+j*Node(t,13); %求支路自导纳 end G=real(Y); %电导 B=imag(Y); %电纳 %******************节点分类************************************* * pq=0; pv=0; blancenode=0; pqnode=zeros(1,nnum); pvnode=zeros(1,nnum); for m=1:nnum; if Node(m,2)==3 blancenode=m; %平衡节点编号 else if Node(m,2)==0 pq=pq+1; pqnode(1,pq)=m; %PQ 节点编号 else if Node(m,2)==2 pv=pv+1; pvnode(1,pv)=m; %PV 节点编号 end end end end %*****************************设置电压初值********************************** Uoriginal=zeros(1,nnum); %对各节点电压矩阵初始化 for n=1:nnum Uoriginal(1,n)=Node(n,9); %对各点电压赋初值 if Node(n,9)==0;

运用MATLAB软件进行潮流计算论文

摘要本文运用MATLAB软件进行潮流计算，对给定题目进行分析计算，再应用DDRTS软件，构建系统图进行仿真，最终得到合理的系统潮流。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，各元件流过的功率，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。首先，画出系统的等效电路图，在计算出各元件参数的基础上，应用牛顿—拉夫逊Newton-Raphson法以及MATLAB软件进行计算对给定系统图进行了四种不同负荷下的潮流计算，经过调节均得到符合电压限制及功率限制的潮流分布。其次，牛顿—拉夫逊Newton-Raphson法具有较好的收敛性，上述计算过程经过四到五次迭代后均能收敛。根据运算结果，分析各支路损耗和系统总损耗。最后，应用DDRTS软件，构建系统图，对给定负荷重新进行分析，潮流计算后的结果也能满足相应的参数要求。

关键词：牛顿-拉夫逊法MATLAB DDRTS 潮流计算目录 1．摘要 (2) 2．题目原始资料 (2) 3．题目分析 (5) 4.题目求解 (6) 1）根据题意要求画出等值电路 (6) 2）读程序画出拉夫逊法的流程图 (7) 3）变电所负荷为题目所给数据进行求解 (8) 4)编写程序并运行 (10) 5）具体调压调损耗过程 (10) 1.改变变压器变比调压 (10) 2.改变发电机机端电压调压 (12)

3.负荷按照一定比例变化的潮流计算分析 (15) 4.轮流断开支路双回线中的一条的潮流计算 (19) 5.仿真并比较 (26) 6.设计心得 (28) 7.参考文献 (29)

MATLAB下的潮流计算实现-稀疏技术毕业设计

毕业设计（论文）MATLAB下的潮流计算实现-稀疏技术

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：

摘要电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，它根据给定的运行条件及系统接线情况确定整个电力系统各部分的运行状态：各母线的电压，各元件中流过的功率，系统的功率损耗等等。在电力系统规划的设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用潮流计算来定量地分析比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。因此潮流计算是研究电力系统的一种很重要和很基础的计算。由于电力系统结构及参数的一些特点，并且随着电力系统不断扩大，潮流问题的方程式阶数越来越高，对这样的方程式并不是任何数学方法都能保证给出正确答案的。这种情况成为促使电力系统计算人员不断寻求新的更可靠方法的重要因素。本文旨在于研究潮流计算的牛顿—拉夫逊法的基本原理，在Matlab环境中实现牛顿—拉夫逊法潮流计算的数学模型，程序流程以及编制相应程序，并在程序中融合了节点优化编号和稀疏技术，以提高计算效率。最后用IEEE-3O节点标准测试系统验证所编程序。关键词：潮流计算Newtom-Raphson法节点优化稀疏技术Matlab ABSTRACT Power flow calculation is fundanmental of analysis. Network reconfiguration,fault management,state estimator etc also need the data of electrial system power flow.There is important significance to develop power flow calculation in allusion to traits of distribution network. This paper introduces the principle of Newtom-Raphson algorithm, which is developed for calculation of power flow calculation ,where zero sequence network is open.With this algorithm,the three-phase load is resolved into positive/negative sequence power and coupling power,thus,decoupling three phase power flow into sequencet component power flow.The power flow can be obtained by just finding the positive sequence power flow and then finding the negative sequent component from the coupling https://www.wendangku.net/doc/275555793.html,pared with the existing methods,the jacobian matrix with the proposed algorithm is of much lower order,thus substantially reducing the computation burden.The proposed algorithm,together with a reference algorithm,has been simulated on an actual IEEE-30 system using statistic load date.And then it will

Matlab牛拉法潮流计算程序

%本程序的功能是用牛顿——拉夫逊法进行潮流计算 % B1矩阵：1、支路首端号；2、末端号；3、支路阻抗；4、支路对地电纳 % 5、支路的变比；6、支路首端处于K侧为1，1侧为0 % B2矩阵：1、该节点发电机功率；2、该节点负荷功率；3、节点电压初始值 % 4、PV节点电压V的给定值；5、节点所接的无功补偿设备的容量 % 6、节点分类标号：1为平衡节点（应为1号节点）；2为PQ节点； % 3为PV节点； clear; n=input('请输入节点数:n='); nl=input('请输入支路数:nl='); isb=input('请输入平衡母线节点号:isb='); pr=input('请输入误差精度:pr='); B1=input('请输入由各支路参数形成的矩阵:B1='); B2=input('请输入各节点参数形成的矩阵:B2='); Y=zeros(n);e=zeros(1,n);f=zeros(1,n);V=zeros(1,n);sida=zeros(1,n);S1=zeros(nl); % % %--------------------------------------------------- for i=1:nl %支路数 if B1(i,6)==0 %左节点处于1侧 p=B1(i,1);q=B1(i,2); else %左节点处于K侧 p=B1(i,2);q=B1(i,1); end Y(p,q)=Y(p,q)-1./(B1(i,3)*B1(i,5)); %非对角元 Y(q,p)=Y(p,q); %非对角元 Y(q,q)=Y(q,q)+1./(B1(i,3)*B1(i,5)^2)+B1(i,4)./2; %对角元K侧 Y(p,p)=Y(p,p)+1./B1(i,3)+B1(i,4)./2; %对角元1侧 end %求导纳矩阵 disp('导纳矩阵Y='); disp(Y) %---------------------------------------------------------- G=real(Y);B=imag(Y); %分解出导纳阵的实部和虚部 for i=1:n %给定各节点初始电压的实部和虚部 e(i)=real(B2(i,3)); f(i)=imag(B2(i,3)); V(i)=B2(i,4); %PV节点电压给定模值 end for i=1:n %给定各节点注入功率 S(i)=B2(i,1)-B2(i,2); %i节点注入功率SG-SL B(i,i)=B(i,i)+B2(i,5); %i节点无功补偿量 end %=================================================================== P=real(S);Q=imag(S); %分解出各节点注入的有功和无功功率 ICT1=0;IT2=1;N0=2*n;N=N0+1;a=0; %迭代次数ICT1、a；不满足收敛要求的节点数IT2

完整word版基于matlab--psat软件的电力系统潮流计算课程设计

东北电力大学课程设计改革试用任务书: 电力系统潮流计算课程设计任务书设计名称：电力系统潮流计算课程设计设计性质：理论计算，计算机仿真与验证计划学时：两周一、设计目的 1.培养学生独立分析问题、解决问题的能力； 2.培养学生的工程意识，灵活运用所学知识分析工程问题的能力 3.编制程序或利用电力系统分析计算软件进行电力系统潮流分析。二、原始资料 1、系统图：IEEE14节点。 GG 8G911106121413节点标准数据库IEEE142、原始资料：见课程设计基本内容：三、仿真工具中的潮流计算软件计算系统潮流；采用PSAT1. PSAT熟悉仿真工具的功能；1) IEEE标准数据格式内容；2)掌握计算数据；标准数据转化为PSATIEEE3)将法计算潮流中雅可

比矩阵的变化情况，NR法和PQ分解法计算潮流，观察NR2.分别采用分析两种方法计算潮流的优缺点；分析系统潮流情况，包括电压幅值、相角，线路过载情况以及全网有功损耗情况。3. 4.选择以下内容之一进行分析： 1)找出系统中有功损耗最大的一条线路，给出减小该线路损耗的措施，比较各种措施的特点，并仿真验证； 2)找出系统中电压最低的节点，给出调压措施，比较各种措施的特点，并仿真验证； 3)找出系统中流过有功功率最大的一条线路，给出减小该线路有功功率的措施，比较各种措施的特点，并仿真验证； 5.任选以下内容之一作为深入研究：（不做要求） 1)找出系统中有功功率损耗最大的一条线路，改变发电机有功出力，分析对该线路有功功率损耗灵敏度最大的发电机有功功率，并进行有效调整，减小该线路的损耗； 2)找出系统中有功功率损耗最大的一条线路，进行无功功率补偿，分析对该线路有功功率损耗灵敏度最大的负荷无功功率，并进行有效调整，减小该线路的损耗； 3)找出系统中电压最低的节点，分析对该节点电压幅值灵敏度最大的发电机端电压，并有效调整发电机端电压，提高该节点电压水平；四、课程设计成品基本要求： 1.绘制系统潮流图，潮流图应包括： 1)系统网络参数 2)节点电压幅值及相角 3)线路和变压器的首末端有功功率和无功功率 2.撰写设计报告，报告内容应包括以下几点： 1)本次设计的目的和设计的任务； 2)电力系统潮流计算的计算机方法原理，分析NR法和PQ分解法计算潮流的特点； 3)对潮流计算结果进行分析，评价该潮流断面的运行方式安全性和经济性； 4)找出系统中运行的薄弱环节，如电压较低点或负载较大线路，给出调整措施； 5)分析各种调整措施的特点并比较它们之间的差异； 6)结论部分以及设计心得；五、考核形式 1.纪律考核：学生组织出勤情况和工作态度等； 2.书面考核：设计成品的完成质量、撰写水平等； 3.答辩考核：参照设计成品，对计算机方法进行电力系统潮流计算的相关问题等进行答辩； 4.采用五级评分制：优、良、中、及格、不及格五个等级。

MATLAB潮流计算仿真

附录A MATLAB程序 %本程序的功能是用牛顿——拉夫逊法进行潮流计算 % B1矩阵：1、支路首端号；2、末端号；3、支路阻抗；4、支路对地电纳 % 5、支路的变比；6、支路首端处于K侧为1，1侧为0 % B2矩阵：1、该节点发电机功率；2、该节点负荷功率；3、节点电压初始值 % 4、PV节点电压V的给定值；5、节点所接的无功补偿设备的容量 % 6、节点分类标号 clear; n=10;%input('请输入节点数：n='); nl=11;%input('请输入支路数：nl='); isb=1;%input('请输入平衡母线节点号：isb='); pr=0.00001;%input('请输入误差精度：pr='); B1=[1 2 1.755e-2+4.155e-2i 0.26i 1 0; 1 4 3.159e-2+7.479e-2i 0.1215i 1 0; 1 6 3.159e-2+7.479e-2i 0.1215i 1 0; 2 3 3.68e-3+0.11135i 0 0.909 1; 4 5 3.68e-3+0.11135i 0 0.909 1; 4 6 2.808e-2+6.648e-2i 0.108i 1 0; 6 7 3.0865e-3+0.0833i 0 0.909 1; 6 8 3.159e-2+7.479e-2i 0.1215i 1 0; 6 10 2.457e-2+5.817e-2i 0.0945i 1 0; 8 9 3.0865e-3+0.0833i 0 0.909 1; 8 10 2.808e-2+6.648e-2i 0.108i 1 0];%input('请输入由支路参数形成的矩阵： B1='); B2=[0 0 1.05 1.05 0 1; 0 0 1 0 0 2; 0 0.6+0.3718i 1 0 0 2; 0 0 1 0 0 2; 0 0.4+0.247i 1 0 0 2; 0 0 1 0 0 2; 0 0.35+0.2169i 1 0 0 2; 0 0 1 0 0 2; 0 0.5+0.3099i 1 0 0 2; 0.8 0 1.05 1.05 0 3];%input('请输入各节点参数形成的矩阵： B2='); Y=zeros(n);e=zeros(1,n);f=zeros(1,n);V=zeros(1,n);sida=zeros(1,n) ;S1=zeros(nl); %－－－－－－－修改部分－－－－－－－－－－－－ ym=0; SB=100;UB=220; %ym=input('您输入的参数是标么值？（若不是则输入一个不为零的数值）'); if ym~=0

基于matlab的电力系统潮流计算 (1)

昆明学院2014届毕业论文（设计）论文（设计）题目基于MATLAB的电力系统潮流计算子课题题目姓名白春涛学号 201004170201 所属院系自动控制与机械工程专业年级电气工程及其自动化2010级指导教师王荔芳 2014 年 5 月

摘要电力系统潮流计算是最基本、最常用的计算。根据系统给定的运行条件、网络及元件参数，通过电力系统潮流计算可以确定各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率发布以及功率损耗等。电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。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。由于电力系统是一个具有高度非线性的复杂系统，在潮流计算时涉及到大量的矢量计算和矩阵运算，手工计算已经无法满足需要，因而需要一个具有高效处理矩阵运算的语言。本次设计的主要目的就是利用MATLAB最重要的组件之一Simlink中的电力元件库（SimPowerSystens）构建电力系统仿真模型。对电力系统进行仿真计算，利用MATLAB的强大计算功能，编写M语言，设置变量参数，得出计算结果并进行分析，并得出结论。结果表明运用MATLAB对复杂电力系统潮流进行分析与仿真，能够准确直观地考察电力系统稳态的静态特征，验证了MATLAB在电力系统仿真中的强大作用。关键词：电力系统潮流计算；MATLAB；仿真

Abstract Power system power flow calculation is the most basic, the most commonly used computing.According to the system of a given operation conditions, network and component parameters, through the power system flow calculation on each busbar voltage can be determined (amplitude and phase Angle), released in the network power and power loss, etc.The result of the power system flow calculation is the basis of the calculation and fault analysis of power system stability.So the power flow calculation in power system planning and design, production, scheduling management and has a wide application in scientific research. Because of the power system is a highly nonlinear complex system, when the power flow calculation involves a lot of vector and matrix calculation, manual calculation has been unable to meet this need, and therefore need a language with efficient processing matrix operations.The main purpose of this design is to use one of the most important component of MATLAB in the Simlink power component library (SimPowerSystens) power system simulation model was constructed.For power system simulation, using the powerful calculation function of MATLAB, write M language, set a variable parameters, it is concluded that the calculation results and analysis, and conclusion.Results show that using the MATLAB to complex trend analysis and simulation, power system accurately visually inspect the static characteristics of electric power system steady state, the powerful functions of MATLAB in power system simulation is verified. Key words: power system flow calculation;MATLAB;The simulation

matlab潮流计算毕业设计

毕业设计（论文）matlab潮流计算

前言电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，它根据给定的运行条件及系统接线情况确定整个电力系统各部分的运行状态：各母线的电压，各元件中流过的功率，系统的功率损耗等等。在电力系统规划的设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用潮流计算来定量地分析比较供电方案或运行方式的合理性。可靠性和经济性。此外，电力系统潮流计算也是计算系统动态稳定和静态稳定的基础。所以潮流计算是研究电力系统的一种很重要和很基础的计算。随着科学技术的发展，电力系统变得越来越复杂，电气工程师掌握一种好的能对电力系统进行仿真的软件是学习和研究的需要。文章简要介绍了MATLAB发展历史、组成和强大的功能，并用简单例子分别就编程和仿真两方面分析了MATIAB软件在电力系统研究中的具体应用。采取等效电路法，能对特殊、复杂地电力系统进行高效仿真研究，因此，掌握编程和仿真是学好MATLAB的基础。与众多专门的电力系统仿真软件相比，MATLAB软件具有易学、功能强大和开放性好，是电力系统仿真研究的有力工具。 1电力系统的基本概念电力系统：发电机把机械能转化为电能，电能经变压器和电力线路输送并分

matlab潮流计算

1电力系统的基本概念电力系统：发电机把机械能转化为电能，电能经变压器和电力线路输送并分配到用户，在那里经电动机、电炉和电灯等设备又将电能转化为机械能、热能和光能等。这些生产、变换、输送、分配、消费电能的发电机、变压器、变换器、电力线路及各种用电设备等联系在一起组成的统一整体称为电力系统。电力网：电力系统中除发电机和用电设备外的部分。动力系统：电力系统和“动力部分”的总和。 2潮流计算 2.1潮流计算概述与发展电力系统潮流计算也分为离线计算和在线计算两种，前者主要用于系统规划设计和安排系统的运行方式，后者则用于正在运行系统的经常监视及实时控制。利用电子数字计算机进行电力系统潮流计算从50年代中期就已经开始。在这20年内，潮流计算曾采用了各种不同的方法，这些方法的发展主要围绕着对潮流计算的一些基本要求进行的。对潮流计算的要求可以归纳为下面几点： 1）计算方法的可靠性或收敛性； 2）对计算机内存量的要求； 3）计算速度； 4）计算的方便性和灵活性。电力系统潮流计算问题在数学上是一组多元非线性方程式求解问题，其解法都离不开迭代。因此，对潮流计算方法，首先要求它能可靠地收敛，并给出正确答案。由于电力系统结构及参数的一些特点，并且随着电力系统不断扩大，潮流问题的方程式阶数越来越高，对这样的方程式并不是任何数学方法都能保证给出正确答案的。这种情况成为促使电力系统计算人员不断寻求新的更可靠方法的重要因素。在用数字计算机解电力系统潮流问题的开始阶段，普遍采取以节点导纳矩阵为基础的逐次代入法。这个方法的原理比较简单，要求的数字计算机内存量比较下，适应50年代电子计算机制造水平和当时电力系统理论水平。但它的收敛性较差，当系统规模变大时，迭代次数急剧上升，在计算中往往出现迭代不收敛的情况。这就迫使电力系统计算人员转向以阻抗矩阵为基础的逐次代入法。