电力系统潮流及短路电流计算程序教学教材.docx

1、电力系统潮流及短路电流计算程序教学教材电力系统潮流及短路电流计算程序班级：姓名：学号：1、作业要求编写程序计算图1所示算例系统的潮流及三相短路电流。潮流计算：方法不限，计算系统的节点电压和相角。短路电流：4号母线发生金属性三相短路时（zf=0），分别按照精确算法和近似算法计算短路电流、系统中各节点电压以及网络中各支路的电流分布，并对两种情况下的计算结果进行比较。2、电路图及参数图1 3机9节点系统表1 9节点系统支路参数支路R（p.u.）X（p.u.）B/2(TK) （p.u.）1400.05761.02700.06251.03900.05861.0450.010.0850.088460.01

2、70.0920.079570.0320.1610.153690.0390.170.179780.00850.0720.0745890.01190.10080.1045表2 9节点系统发电机参数发电机编号节点类型PG（p.u.）VG（p.u.）（p.u.）（p.u.）1平衡1.040.31.1372PV1.631.0250.31.2113PV0.851.0250.31.043表3 9节点系统负荷参数节点编号节点类型Pi（p.u.）Qi（p.u.）4PQ005PQ1.250.56PQ0.90.37PQ008PQ10.359PQ003、计算步骤(1) 进行系统正常运行状态的潮流计算，求得(2) 形成

3、不含发电机和负荷的节点导纳矩阵YN；(3) 将发电机表示为电流源()和导纳()的并联组合；节点负荷用恒阻抗的接地支路表示；形成包括所有发电机支路和负荷支路的节点导纳矩阵Y，即在YN中的发电机节点和负荷节点的自导纳上分别增加发电机导纳和负荷导纳（）；(4) 利用，计算节点阻抗矩阵，从而得到阻抗矩阵中的第f列；(5) 利用公式(6-7)或(6-10)计算短路电流；(6) 利用公式(6-8)或(6-11)计算系统中各节点电压；(7) 利用公式(6-9)计算变压器支路的电流；对输电线路利用型等值电路计算支路电流。4、计算结果节点导纳矩阵Yn： Columns 1 through 5 0 -17.361

4、1i 0 0 0 +17.3611i 0 0 0 -16.0000i 0 0 0 0 0 0 -17.0648i 0 0 0 +17.3611i 0 0 3.3074 -39.3089i -1.3652 +11.6041i 0 0 0 -1.3652 +11.6041i 2.5528 -17.3382i 0 0 0 -1.9422 +10.5107i 0 0 0 +16.0000i 0 0 -1.1876 + 5.9751i 0 0 0 0 0 0 0 0 +17.0648i 0 0 Columns 6 through 9 0 0 0 0 0 0 +16.0000i 0 0 0 0 0 0 +

5、17.0648i -1.9422 +10.5107i 0 0 0 0 -1.1876 + 5.9751i 0 0 3.2242 -15.8409i 0 0 -1.2820 + 5.5882i 0 2.8047 -35.4456i -1.6171 +13.6980i 0 0 -1.6171 +13.6980i 2.7722 -23.3032i -1.1551 + 9.7843i -1.2820 + 5.5882i 0 -1.1551 + 9.7843i 2.4371 -32.1539i电压幅值： 1.0400 1.0250 1.0250 1.0258 0.9956 1.0127 1.0258 1

6、.0159 1.0324电压相角： 0 0.1620 0.0814 -0.0387 -0.0696 -0.0644 0.0649 0.0127 0.0343节点有功： 0.7164 1.6300 0.8500 0.0000 -1.2500 -0.9000 -0.0000 -1.0000 -0.0000节点无功： 0.2705 0.0665 -0.1086 0.0000 -0.5000 -0.3000 -0.0000 -0.3500 -0.0000修正后的节点导纳矩阵Y： Columns 1 through 5 0 -20.6944i 0 0 0 +17.3611i 0 0 0 -19.3333

7、i 0 0 0 0 0 0 -20.3982i 0 0 0 +17.3611i 0 0 3.3074 -39.3089i -1.3652 +11.6041i 0 0 0 -1.3652 +11.6041i 3.8716 -17.6627i 0 0 0 -1.9422 +10.5107i 0 0 0 +16.0000i 0 0 -1.1876 + 5.9751i 0 0 0 0 0 0 0 0 +17.0648i 0 0 Columns 6 through 9 0 0 0 0 0 0 +16.0000i 0 0 0 0 0 0 +17.0648i -1.9422 +10.5107i 0 0 0

8、0 -1.1876 + 5.9751i 0 0 4.1321 -16.0184i 0 0 -1.2820 + 5.5882i 0 2.8047 -35.4456i -1.6171 +13.6980i 0 0 -1.6171 +13.6980i 3.7323 -23.6669i -1.1551 + 9.7843i -1.2820 + 5.5882i 0 -1.1551 + 9.7843i 2.4371 -32.1539i节点阻抗矩阵Z的第4列： 0.0463 + 0.1252i 0.0329 + 0.0693i 0.0316 + 0.0707i 0.0552 + 0.1493i 0.0589 +

9、 0.1204i 0.0562 + 0.1226i 0.0397 + 0.0838i 0.0416 + 0.0814i 0.0378 + 0.0845i精确计算结果：短路电流：模值： 6.4459相角： -71.9365节点电压模值： 0.1831 0.5687 0.5427 0.0000 0.1466 0.1506 0.4537 0.4463 0.4495支路电流： i j Iij1 4 0.5779-3.1264i2 7 1.3702-1.4433i3 9 0.64294-1.4808i4 5 -0.77968+1.5248i4 6 -0.6411+1.477i5 7 -0.89528+1

10、.6436i6 9 -0.73353+1.5487i7 8 0.50734+0.10234i8 9 0.062766+0.056451i近似计算结果：短路电流：模值： 6.2838相角： -69.7198节点电压模值： 0.1611 0.5214 0.5157 0.0000 0.1827 0.1675 0.4227 0.4348 0.4217五、程序流程图六、程序及输入文件input_data.xls 文件：Sheet19节点系统支路参数首节点编号i尾节点编号jR（p.u.）X（p.u.）B/2（p.u.）1400.057602700.062503900.05860450.010.0850.0

11、88460.0170.0920.079570.0320.1610.153690.0390.170.179780.00850.0720.0745890.01190.10080.1045Sheet29节点系统发电机及负荷参数节点编号节点类型P（p.u.）Q（p.u.）U（p.u.）Xd（p.u.）E（p.u.）1平衡1.040.31.1372PV1.631.0250.31.2113PV0.851.0250.31.0434PQ005PQ-1.25-0.56PQ-0.9-0.37PQ008PQ-1-0.359PQ00powerflow_cal.m 文件：l=9;%支路数n=9;%节点数m=6;%PQ节

12、点数Yn=zeros(n);%初始化节点导纳矩阵YDATA1=xlsread(input_data.xls,1);%计算节点导纳矩阵Yfor k=1:l i=DATA1(k,1); j=DATA1(k,2); R=DATA1(k,3); X=DATA1(k,4); B2=DATA1(k,5); Yn(i,i)=Yn(i,i)+1i*B2+1/(R+1i*X); Yn(j,j)=Yn(j,j)+1i*B2+1/(R+1i*X); Yn(i,j)=Yn(i,j)-1/(R+1i*X); Yn(j,i)=Yn(j,i)-1/(R+1i*X);enddisp(节点导纳矩阵Yn：);disp(Yn);G

13、=real(Yn);B=imag(Yn);DATA2=xlsread(input_data.xls,2);P=zeros(1,n);Q=zeros(1,n);U=ones(1,n);P(2:n)=DATA2(2:n,3);Q(4:n)=DATA2(4:n,4);U(1:3)=DATA2(1:3,5);%设置节点电压初值e(1)=DATA2(1,5);e(2:n)=1.0;f(1:n)=0.0;%设置迭代次数t=0;tmax=10;while t=tmax %计算f(x) a(1:n)=0.0; c(1:n)=0.0; for i=2:n for j=1:n a(i)=a(i)+G(i,j)*e

14、(j)-B(i,j)*f(j); c(i)=c(i)+G(i,j)*f(j)+B(i,j)*e(j); end end for i=2:n deltaP(i)=P(i)-e(i)*a(i)-f(i)*c(i); end for j=4:n deltaQ(j)=Q(j)-f(j)*a(j)+e(j)*c(j); end for k=2:3 deltaU2(k)=U(k)*U(k)-e(k)*e(k)-f(k)*f(k); end fx=deltaP(2:n) deltaQ(4:n) deltaU2(2:3); %计算雅克比矩阵J for i=2:n for j=2:n if i=j H(i,j)

15、=-(G(i,j)*e(i)+B(i,j)*f(i); N(i,j)=B(i,j)*e(i)-G(i,j)*f(i); else H(i,j)=-a(i)-(G(i,i)*e(i)+B(i,i)*f(i); N(i,j)=-c(i)+(B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i); end end end for i=4:n for j=2:n if i=j M(i,j)=B(i,j)*e(i)-G(i,j)*f(i); L(i,j)=G(i,j)*e(i)+B(i,j)*f(i); else M(i,j)=c(i)+(B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i); L(i,j)=-a(i

16、)+(G(i,i)*e(i)+B(i,i)*f(i); end end end for i=2:3 for j=2:n if i=j R(i,j)=0; S(i,j)=0; else R(i,j)=-2*e(i); S(i,j)=-2*f(i); end end end J=H(2:n,2:n) N(2:n,2:n);M(4:n,2:n) L(4:n,2:n);R(2:3,2:n) S(2:3,2:n); if max(abs(fx)tmax str=潮流计算不收敛; disp(str);else a(1:n)=0.0; c(1:n)=0.0; for i=1:n for j=1:n a(i)

17、=a(i)+G(i,j)*e(j)-B(i,j)*f(j); c(i)=c(i)+G(i,j)*f(j)+B(i,j)*e(j); end end for i=1:n U(i)=e(i)+1i*f(i); amp(i)=abs(U(i); arg(i)=angle(U(i); P(i)=e(i)*a(i)+f(i)*c(i); Q(i)=f(i)*a(i)-e(i)*c(i); end disp(电压幅值：); disp(amp); disp(电压相角：); disp(arg); disp(节点有功：); disp(P); disp(节点无功：); disp(Q);end %计算短路电流f=4

18、;zf=0.0;%修正节点导纳矩阵Xd=DATA2(1:3,6);E=DATA2(1:3,7);for i=1:3 Ii(i)=E(i)/(1i*Xd(i);endY=Yn;for i=1:3 Y(i,i)=Y(i,i)+1/(1i*Xd(i);endfor j=4:n Y(j,j)=Y(j,j)+(-P(j)+1i*Q(j)/(U(j)*U(j);enddisp(修正后的节点导纳矩阵Y：);disp(Y);Z=Y(-1);disp(节点阻抗矩阵Z的第4列：);disp(Z(:,4);%精确计算disp(精确计算结果：);U0=U;If=U0(f)/(Z(f,f)+zf);amp=abs(If

19、);arg=atand(imag(If)/real(If);disp(短路电流：);disp(模值：);disp(amp);disp(相角：);disp(arg);for i=1:n U(i)=U0(i)-Z(i,f)*If; amp=abs(U);enddisp(节点电压模值：);disp(amp);disp(支路电流： );str=i j Iij;disp(str);for k=1:l i=DATA1(k,1); j=DATA1(k,2); r=DATA1(k,3); x=DATA1(k,4); z=r+1i*x; I=(U(i)-U(j)/z; str=num2str(i) num2str(j) num2str(I); disp(str);end%近似计算disp(近似计算结果：);U0(1:n)=1.0;If=U0(f)/(Z(f,f)+zf);amp=abs(If);arg=atand(imag(If)/real(If);disp(短路电流：);disp(模值：);disp(amp);disp(相角：);disp(arg);for i=1:n U(i)=U0(i)-Z(i,f)*If; amp=abs(U);enddisp(节点电压模值：);disp(amp);