稳态分析课程设计.docx
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稳态分析课程设计
稳态分析课设目录
1.任务书……………………………………………….
（2）
2.模型简介及等值电路……………………………….（3）
3.修正方程的建立…………………………………….（4）
4程序流程图.………………………………….……….（9）
5.MATLAB程序编写………………….…………….（10）
6.结果分析…………………………………………….（16）
7.设计总结……………………………………………（18）
8.参考文献……………………………………………（19）
1.任务书
课程设计任务书
题目
直角坐标表示的牛顿拉夫逊法潮流计算程序设计
学生姓名
丁仁杰
学号
201205080309
专业班级
电气1203班
设
计
内
容
与
要
求
1.设计要求：
掌握MATLAB语言编程方法；理解和掌握运用计算机进行潮流计算的基本算法原理；针对某一具体电网，进行潮流计算程序设计。
其目的在于加深学生对电力系统稳态分析中课程中基本概念和计算方法的理解，培养学生运用所学知识分析和解决问题的能力。
2.内容
1）学习并掌握MATLAB语言。
2）掌握变压器非标准变比概念及非标准变比变压器的等值电路。
掌握节点导纳矩阵的概念及导纳矩阵的形成和修改方法。
3）掌握电力系统功率方程、变量和节点分类。
4）掌握利用直角坐标表示的牛-拉法进行潮流计算的方法和步骤。
5）选择一个某一具体电网，编制程序流程框图，用MATLAB语言进行直角坐标表示的牛-拉法潮流计算程序设计。
6）利用MATLAB语言编制潮流计算的程序，并上机调试程序，对计算结果进行验证分析。
7）整理课程设计论文。
起止时间
2015年5月25日至2015年5月29日
指导教师签名
2015年5月20日
系（教研室）主任签名
2015年5月21日
学生签名
2015年5月22日
2.、模型简介及等值电路
电力网络接线如下图所示，各支路阻抗标幺值参数如下：
Z12=0.02+j0.06，Z13=0.08+j0.24，Z23=0.06+j0.18，Z24=0.06+j0.12，Z25=0.04+j0.12，Z34=0.01+j0.03，Z45=0.08+j0.24，k=1.1。
该系统中，节点1为平衡节点，保持
为定值；节点2、3、4都是PQ节点，节点5为PV节点，给定的注入功率分别为:
，
，
，
，
。
各节点电压（初值）标幺值参数如下：
节点
1
2
3
4
5
Ui（0）=ei（0）+jfi（0）
1.06+j0.0
1.0+j0.0
1.0+j0.0
1.0+j0.0
1.1+j0.0
计算该系统的潮流分布。
计算精度要求各节点电压修正量不大于10-5。
3.修正方程的建立
当采用直角坐标时，潮流问题的待求量为各节点电压的实部和虚部两个分量
由于平衡节点的电压向量是给定的，因此待求两共
需要2（n-1）个方程式。
事实上，除了平衡节点的功率方程式在迭代过程中没有约束作用以外，其余每个节点都可以列出两个方程式。
对PQ节点来说，
是给定的，因而可以写出
（3-2-1）
对PV节点来说，给定量是
，因此可以列出
（3-2-2）
以直角坐标系形式表示
3.1迭代推算式
采用直角坐标时,节点电压相量及复数导纳可表示为:
（3-2-3）
将以上二关系式代入上式中,展开并分开实部和虚部;假定系统中的第1,2,
m号为P—Q节点,第m+1,m+2,
n-1为P—V节点,根据节点性质的不同,得到如下迭代推算式:
⑴对于PQ节点
（3-2-4）
⑵对于PV节点
（3-2-5）
⑶对于平衡节点
平衡节点只设一个,电压为已知,不参见迭代,其电压为:
（3-2-6）
3.2修正方程
式（2-3-5）和（2-3-6）两组迭代式工包括2（n-1）个方程.选定电压初值及变量修正量符号之后代入式（2-3-5）和（2-3-6）,并将其按泰勒级数展开,略去
二次方程及以后各项,得到修正方程如下:
（3-2-7）
（3-2-8）
3.3雅可比矩阵各元素的算式
式（3-2-8）中,雅可比矩阵中的各元素可通过对式（3-2-4）和（3-2-5）进行偏导而求得.当
时,雅可比矩阵中非对角元素为
（3-2-9）
当
时,雅可比矩阵中对角元素为:
（3-2-10）
雅可比矩阵各元素的表示如下:
4.程序流程图
5.MATLAB程序编写
程序编写如下：
clc;clear;
g（4,1）=2.7500;b（4,1）=-8.2500;
g（4,3）=1.2500;b（4,3）=-3.7500;
g（1,4）=2.7500;b（1,4）=-8.2500;
g（1,2）=1.6667;b（1,2）=-5.0000;
g（1,3）=3.3334;b（1,3）=-6.6667;
g（1,5）=5.0000;b（1,5）=-15.0000;
g（2,1）=1.6667;b（2,1）=-5.0000;
g（2,3）=10.0000;b（2,3）=-30.0000;
g（2,5）=1.2500;b（2,5）=-3.7500;
g（3,4）=1.2500;b（3,4）=-3.7500;
g（3,1）=3.3334;b（3,1）=-6.6667;
g（3,2）=10.0000;b（3,2）=-30.0000;
g（5,1）=5.0000;b（5,1）=-15.0000;
g（5,2）=1.2500;b（5,2）=-3.7500;
b（1,1）=-0.8250;b（4,4）=0.7500;
g（1,1）=0.275;g（4,4）=-0.25;
N1=4;
form=1:
N1+1;
forn=1:
N1+1;
ifm==n
G（m,m）=g（m,1）+g（m,2）+g（m,3）+g（m,4）+g（m,5）;
B（m,m）=b（m,1）+b（m,2）+b（m,3）+b（m,4）+b（m,5）;
else
G（m,n）=-g（m,n）;
B（m,n）=-b（m,n）;
end
end
end
Y=G+j*B;
e
（1）=1.0;e
（2）=1.0;e（3）=1.0;e（4）=1.10;
f
（1）=0;f
（2）=0;f（3）=0;f（4）=0;
u
（1）=1.0;u
（2）=1.0;u（3）=1.0;u（4）=1.1;
uu
（1）=0;uu
（2）=0;uu（3）=0;uu（4）=0;
P
（1）=0.20;Q
（1）=0.20;P
（2）=-0.45;Q
（2）=-0.15;
P（3）=-0.40;Q（3）=-0.05;P（4）=-0.50;Q（4）=0.00;
k=0;
disp（'迭代前的参数：
'）
e,f,uu
N1=4;
precision=1;
%除平衡节点外节点数
whileprecision>0.00001;
e（5）=1.06;f（5）=0.00;
form=1:
N1
forn=1:
N1+1
pt（n）=e（m）*（G（m,n）*e（n）-B（m,n）*f（n））+f（m）*（G（m,n）*f（n）+B（m,n）*e（n））;
end
pp（m）=P（m）-sum（pt）;
end
form=1:
N1-1
forn=1:
N1+1
qt（n）=f（m）*（G（m,n）*e（n）-B（m,n）*f（n））-e（m）*（G（m,n）*f（n）+B（m,n）*e（n））;
end
qq（m）=Q（m）-sum（qt）;
end
form=N1
uu2（m）=u（m）*u（m）-（e（m）*e（m）+f（m）*f（m））
end
a=1;
form=1:
4
dW（a）=pp（m）;
a=a+2;
end
a=2;
form=1:
3
dW（a）=qq（m）;
a=a+2;
end
a=3*2+2;
form=4,
dW（a）=uu2（m）;
a=a+2;
end
ifmax（dW）fprintf（'\n迭代是收敛的。
第%d次迭代后终止迭代。
\n',K-1）;
break;
end
form=1:
N1
forn=1:
N1+1
h0（n）=G（m,n）*f（n）+B（m,n）*e（n）;
n0（n）=G（m,n）*e（n）-B（m,n）*f（n）;
j0（n）=n0（n）;
l0（n）=h0（n）;
end
H（m,m）=-B（m,m）*e（m）+G（m,m）*f（m）+sum（h0）;
N（m,m）=B（m,m）*f（m）+G（m,m）*e（m）+sum（n0）;
J（m,m）=-B（m,m）*f（m）-G（m,m）*e（m）+sum（j0）;
L（m,m）=-3*B（m,m）*e（m）-G（m,m）*f（m）-sum（l0）;
end
form=1:
N1-1
JJ（2*m-1,2*m-1）=H（m,m）;
JJ（2*m-1,2*m）=N（m,m）;
JJ（2*m,2*m-1）=J（m,m）;
JJ（2*m,2*m）=L（m,m）;
end
form=N1:
N1
forn=N1:
N1
h0（n）=G（m,n）*f（n）+B（m,n）*e（n）;
n0（n）=G（m,n）*e（n）-B（m,n）*f（n）;
end
H（m,m）=-B（m,m）*e（m）+G（m,m）*f（m）+sum（h0）;
N（m,m）=B（m,m）*f（m）+G（m,m）*e（m）+sum（n0）;
R（m,m）=2*f（m）;
S（m,m）=2*e（m）;
end
form=N1:
N1
JJ（2*m-1,2*m-1）=H（m,m）;
JJ（2*m-1,2*m）=N（m,m）;
JJ（2*m,2*m-1）=R（m,m）;
JJ（2*m,2*m）=S（m,m）;
end
form=1
forn=2
ifm~=n
H（m,n）=-B（m,n）*e（m）+G（m,n）*f（m）;
N（m,n）=G（m,n）*e（m）+B（m,n）*f（m）;
J（m,n）=-N（m,n）;
L（m,n）=H（m,n）;
JJ（2*m-1,2*n-1）=H（m,n）;
JJ（2*m-1,2*n）=N（m,n）;
JJ（2*m,2*n-1）=J（m,n）;
JJ（2*m,2*n）=L（m,n）;
end
end
end
form=1
forn=3
ifm~=n
H（m,n）=-B（m,n）*e（m）+G（m,n）*f（m）;
N（m,n）=G（m,n）*e（m）+B（m,n）*f（m）;
J（m,n）=-N（m,n）;
L（m,n）=H（m,n）;
JJ（2*m-1,2*n-1）=H（m,n）;
JJ（2*m-1,2*n）=N（m,n）;
JJ（2*m,2*n-1）=J（m,n）;
JJ（2*m,2*n）=L（m,n）;
end
end
end
form=2
forn=1
ifm~=n
H（m,n）=-B（m,n）*e（m）+G（m,n）*f（m）;
N（m,n）=G（m,n）*e（m）+B（m,n）*f（m）;
J（m,n）=-N（m,n）;
L（m,n）=H（m,n）;
JJ（2*m-1,2*n-1）=H（m,n）;
JJ（2*m-1,2*n）=N（m,n）;
JJ（2*m,2*n-1）=J（m,n）;
JJ（2*m,2*n）=L（m,n）;
end
end
end
form=2
forn=3
ifm~=n
H（m,n）=-B（m,n）*e（m）+G（m,n）*f（m）;
N（m,n）=G（m,n）*e（m）+B（m,n）*f（m）;
J（m,n）=-N（m,n）;
L（m,n）=H（m,n）;
JJ（2*m-1,2*n-1）=H（m,n）;
JJ（2*m-1,2*n）=N（m,n）;
JJ（2*m,2*n-1）=J（m,n）;
JJ（2*m,2*n）=L（m,n）;
end
end
end
form=3
forn=1
ifm~=n
H（m,n）=-B（m,n）*e（m）+G（m,n）*f（m）;
N（m,n）=G（m,n）*e（m）+B（m,n）*f（m）;
J（m,n）=-N（m,n）;
L（m,n）=H（m,n）;
JJ（2*m-1,2*n-1）=H（m,n）;
JJ（2*m-1,2*n）=N（m,n）;
JJ（2*m,2*n-1）=J（m,n）;
JJ（2*m,2*n）=L（m,n）;
end
end
end
form=3
forn=2
ifm~=n
H（m,n）=-B（m,n）*e（m）+G（m,n）*f（m）;
N（m,n）=G（m,n）*e（m）+B（m,n）*f（m）;
J（m,n）=-N（m,n）;
L（m,n）=H（m,n）;
JJ（2*m-1,2*n-1）=H（m,n）;
JJ（2*m-1,2*n）=N（m,n）;
JJ（2*m,2*n-1）=J（m,n）;
JJ（2*m,2*n）=L（m,n）;
end
end
end
form=1:
3
forn=4
ifm==n
else
H（m,n）=-B（m,n）*e（m）+G（m,n）*f（m）;
N（m,n）=G（m,n）*e（m）+B（m,n）*f（m）;
J（m,n）=-N（m,n）;
L（m,n）=H（m,n）;
JJ（2*m-1,2*n-1）=H（m,n）;
JJ（2*m-1,2*n）=N（m,n）;
JJ（2*m,2*n-1）=J（m,n）;
JJ（2*m,2*n）=L（m,n）;
end
end
end
form=4
forn=1:
3
ifm==n
else
H（m,n）=-B（m,n）*e（m）+G（m,n）*f（m）;
N（m,n）=G（m,n）*e（m）+B（m,n）*f（m）;
R（m,n）=0;S（m,n）=0;
JJ（2*m-1,2*n-1）=H（m,n）;
JJ（2*m-1,2*n）=N（m,n）;
JJ（2*m,2*n-1）=R（m,n）;
JJ（2*m,2*n）=S（m,n）;
end
end
end
uu=（JJ）\dW';
precision=max（abs（uu））;
forn=1:
4
f（n）=f（n）+uu（2*n-1）;
e（n）=e（n）+uu（2*n）;
end
k=k+1;
end
disp（'迭代后的参数：
'）
e,f,k
forn=1:
N1+1
U（n）=e（n）+j*f（n）;
end
form=1:
N1+1
I（m）=Y（5,m）*U（m）;
end
disp（'平衡节点的功率：
'）
S5=U（5）*sum（conj（I））;S5
form=1:
N1+1
forn=1:
N1+1
S（m,n）=U（m）*（conj（U（m））-conj（U（n）））*conj（-Y（m,n））;%线路的功率
end
end
S（4,1）=S（4,1）+U（4）*conj（U（4）*（g（4,4）+j*b（4,4）））;
S（1,4）=S（1,4）+U
（1）*conj（U
（1）*（g（1,1）+j*b（1,1）））;
Y
JJ
S
B
pp
qq
uu
U
k
S5
6.结果分析
导纳矩阵Y
Y=
13.0251-35.7417i-1.6667+5.0000i-3.3334+6.6667i-2.7500+8.2500i-5.0000+15.0000i
-1.6667+5.0000i12.9167-38.7500i-10.0000+30.0000i0-1.2500+3.7500i
-3.3334+6.6667i-10.0000+30.0000i14.5834-40.4167i-1.2500+3.7500i0
-2.7500+8.2500i0-1.2500+3.7500i3.7500-11.2500i0
-5.0000+15.0000i-1.2500+3.7500i006.2500-18.7500i
雅克比矩阵JJ
JJ=
36.404115.4121-5.1279-1.9686-6.7854-3.7817-8.4610-3.2481
-15.0458112.44391.9686-5.12793.7817-6.78543.2481-8.4610
-5.0063-2.102738.977815.8710-30.0377-12.615800
2.1027-5.0063-16.7199120.252012.6158-30.037700
-6.5962-3.9828-30.0937-12.769740.531517.9670-3.7617-1.5962
3.9828-6.596212.7697-30.0937-18.7305126.06761.5962-3.7617
-8.7679-3.825000-3.9854-1.738711.94654.7587
000000-0.19692.1912
平衡节点功率
S5=1.1958+0.0790i
各节点的节点电压
U=
1.0411-0.0467i1.0273-0.0781i1.0305-0.0822i1.0956-0.0984i1.0600
线路的功率
S=
00.1884+0.0091i0.2810-0.0621i0.5599+0.2672i-0.8293-0.0145i
-0.1865-0.0032i00.0813-0.1479i0-0.3448+0.0004i
-0.2764+0.0713i-0.0810+0.1487i0-0.0426-0.2708i0
-0.5482-0.2321i00.0482+0.2876i00
0.8420+0.0525i0.3538+0.0265i000
迭代次数
K=61
B=
-35.74175.00006.66678.250015.0000
5.0000-38.750030.000003.7500
6.666730.0000-40.41673.75000
8.250003.7500-11.25000
15.00003.750000-18.7500
有功功率的不平衡量
pp=
1.0e-009*
-0.0273-0.2885-0.2809-0.0514
无功功率的不平衡量
qq=
1.0e-003*
0.31390.82830.8532
各节点电压和相角的不平衡量
uu=
1.0e-005*
-0.1113
0.3766
-0.3337
0.9207
-0.3338
0.9034
0.0570
0.0051
7.设计总结
感想
电力系统的潮流分布计算非常重要，它涉及到系统运行的方方面面。
在电力系统运行方式和规划方案的研究中，都需要进行潮流分布计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性，可靠性和经济性。
同时为了满足实时监控电力系统的运行状态，也需要进行大量而快速的潮流计算。
因此，潮流计算是电力系统中应用最广泛，最基本和最中央的一种电气运算。
总结
课程设计是培养学生综合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程，在课程设计的这段时间学到很多的东西，同时不仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上没有学到的知识，也学到了动手的能力，不再像以前有一点不会就晓得问老师。
现在我学到了不懂了要自己先找资料翻阅有关书籍。
运用自己的能及解决自己遇到的问题。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
也为将来的工作做铺垫。
通过这次课程设计，我知道了潮流计算的基本步骤和方法，明白了潮流计算对于电力系统的重要性，准确的潮流计算对于工农业的生产有着十分重要的意义。
做这次设计忙碌但是充实，在其中我发现的自己的不足，自己知识的很多漏洞，和基础不扎实，课外知识知之甚少。
看到了自己理论联系实际的能力还需要提升，也知道了自己以后学习的方向和目标。
意义重大，受益匪浅。
8.参考文献
《电力系统稳态分析》陈珩，中国电力出版社，2007第三版
《Matlab命令大全》姚东等，人民邮电出版社，2000第一版
《Matlab在电气工程中的应用》李维波，中国电力出版社，2007
《Matlab7.0应用集锦》林雪松，周婧，林德新
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