哈工大电力系统分析短路及潮流计算实验上机程序.docx

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哈工大电力系统分析短路及潮流计算实验上机程序

上机实验

实验一节点导纳阵生成和短路电流计算

实验二简单系统的牛顿法潮流计算

姓名：

班级：

141班

学号：

实验说明：

本程序的电路结构来自翁增银、

何仰赞主编的《电力系统分析》的例题

实验一节点导纳阵生成和短路电流计算

一、实验目的

根据所给的电力系统，编制短路电流计算程序，通过计算机进行调试，最后完成一个切实可行的电力系统计算应用程序。

通过自己设计电力系统计算程序加深对电力系统分析的理解，同时加强计算机实际应用能力。

二、实验内容

1、编写数据输入、形成导纳阵程序

2、电力系统短路计算实用公式的计算程序及编制和调试

三、实验过程

1、程序代码及说明

%清屏

clear

%读数据

fid=fopen（'node5.txt','r'）;

A=fscanf（fid,'%d',2）;

B=fscanf（fid,'%f',[5,A（2,1）]）;

fclose（fid）;

B=B';

%求节点导纳矩阵

Y=zeros（A（1,1））;%形成5X5的0阵

%%%%%====================================================%导纳阵元素计算fora=1:

1:

A（2,1）

m=B（a,1）;

n=B（a,2）;

ifB（a,5）>0

Y（m,m）=Y（m,m）+1/（B（a,3）+j*B（a,4））;

Y（n,n）=Y（n,n）+1/（B（a,3）+j*B（a,4））/（B（a,5）A2）;

Y（m,n）=-1/（B（a,3）+j*B（a,4））/B（a,5）;

Y（n,m）=Y（m,n）;

elseifB（a,5）<0

Y（m,m）=Y（m,m）+1/（B（a,3）+j*B（a,4））-j*B（a,5）;

Y（n,n）=Y（n,n）+1/（B（a,3）+j*B（a,4））-j*B（a,5）;

Y（m,n）=-1/（B（a,3）+j*B（a,4））;

Y（n,m）=Y（m,n）;

end

end

%%%%%=======================================================

Y（2,2）=Y（2,2）+j*0.01;

Z=inv（Y）;

If=1/Z（3,3）;%接金属短路，Zf=0

fori=1:

1:

5

V（1,i）=1-Z（i,3）/Z（3,3）;

end

%%%========================================================%计算各支路电流

fora=1:

1:

A（2,1）

m=B（a,1）;

n=B（a,2）;

ifB（a,5）>0I（m,n）=（B（a,5）*V（1,m）-V（1,n））/（B（a,3）+j*B（a,4））;

elseifB（a,5）<0

I（m,n）=（V（1,m）-V（1,n））/（B（a,3）+j*B（a,4））;

end

end

%%%=======================================================

fid=fopen（'ans.txt','w'）;fprintf（fid,'Y_matrix\n'）;

%%%=======================================================%输出导纳阵

fori=1:

1:

5

forj=1:

1:

5

k=Y（i,j）;

re=real（k）;

fprintf（fid,'%8.4f',re）;

im=imag（k）;

ifim<0

fprintf（fid,'%8.4fj\t',im）;

elseifim>=0

fprintf（fid,'+%8.4fj\t',im）;

end

end

fprintf（fid,'\n'）;

end

%%%==========================================================

%%%==========================================================%输出阻抗阵，导纳阵求逆

fprintf（fid,'Z_matrix\n'）;

fori=1:

1:

5

forj=1:

1:

5k=Z（i,j）;re=real（k）;fprintf（fid,'%8.4f',re）;im=imag（k）;

ifim<0fprintf（fid,'%8.4fj\t',im）;

elseifim>=0fprintf（fid,'+%8.4fj\t',im）;

end

endfprintf（fid,'\n'）;

end

%%%=========================================================

%%%=========================================================%打印输出短路电流fprintf（fid,'If='）;re=real（If）;

fprintf（fid,'%8.4f',re）;im=imag（If）;

ifim<0fprintf（fid,'%8.4fj\t',im）;

elseifim>=0fprintf（fid,'+%8.4fj\t',im）;endfprintf（fid,'\nV\n'）;

%%%========================================================

%%%========================================================%打印输出节点电压

fori=1:

1:

5fprintf（fid,'Note%d:

V%d=',i,i）;k=V（1,i）;re=real（k）;fprintf（fid,'%8.4f',re）;im=imag（k）;

ifim<0fprintf（fid,'%8.4fj\t',im）;

elseifim>=0fprintf（fid,'+%8.4fj\t',im）;endfprintf（fid,'\n'）;

end

%%%

%%%========================================================

%输出打印支路电流

fprintf（fid,'lbr\n'）;

fori=1:

1:

5

forj=1:

1:

4

k=l（i,j）；

re=real（k）;

im=imag（k）;

if（re~=0||im~=0）

fprintf（fid,'Branch%d--%d:

l%d%d=',i,j,i,j）;

fprintf（fid,'%8.4f,re）;

ifim<0

fprintf（fid,'%8.4fj\n',im）;

elseifim>=0

fprintf（fid,'+%8.4fj\n',im）;

end

end

end

end

%%%==========================================================

fclose（fid）;%关闭文件附：

'node5.txt'

1

-2

0.0

0.105

L05

2

3

0.024

0.065

0.016

3

q

0.018

0.05

0.013

4

2

0.03

0.08

0.02

5

_q

0-0

0.184

0.S0

2、程序输出结果节点导纳阵：

0.DDfla-9.5238j

100004

$.07D1j

Q.ODOtH-

nooooj

o.oooc*

o.aocoj

3.C00C4

O.OOOOj

0.ODCO

?

D7O3j

9.10B5-33.D90lj

-4.9O9D+

13.5288j

ymgs+

L0.958€j

a.tooc+

D.MOOj

0.OOCQ4-

0.1000]

-4.99B0+

13.53B8J

11.3729-31.

T.3F3舛

□.tcoc+

O.OOOftj

0.QOCLH-

n.DOriQj

7.109C+

in.EKRCj

-a.3?

3SF

177C54j

10.4835-34,528flj

u.tmc-F

S.6612J

n.Qdooj

1.00004

n.tnnijj

n.OQODf

nnrnnj

n.

n.conn-5

1.

节点阻抗阵:

l_jh.itrix

D.0040

-S.282Sj

CL0042

-8.BC70j

-0.J028

-0.033d

-s.asrej

-0.0036

-fl.1954：

d0042

-S.8070J

QL0044

-氏3473j

-0.CIQ29-S.2671J

-0,0030

-工西紂」

-0.0038

-9.鸽BL;

-0.C02B

-6.S25^j

-0,0023

-9.2«71j

0.0067-S,2436j

-o.wio

-p.362（]j

-0,0010

-9.6430j

-0.0034

-E,827Sj

-aoo3s

-9r!

«90j

-0.a010-0.252OJ

0.OOGD

2431j

0.00^]

-0.0036

-0,1064j

-a0033

-0.B651j

-aloio-o+ei30j

O.OJ61

-S.62S6j

0.0054

-9+S4呂巧

短路电流：

If=0.0001+0.1082j

节点电压：

四、实验总结

这是我的第一次上机实验，感觉稍微有点难，主要还是在工具软件一C语言或

者MATLAB的运用上，但是我相信，以后学习中，我会努力掌握的，这是我把理论应用于实际中的必要桥梁！

实验二简单系统的牛顿法潮流计算

一、实验目的

根据所给的电力系统，编制牛顿法潮流计算程序，通过计算机进行调试，最后完成一个

切实可行的电力系统计算应用程序。

通过自己设计电力系统计算程序加深对电力系统分析的理解，同时加强计算机实际应用能力。

二、实验内容

电力系统潮流计算的计算程序设计及编制和调试。

三、程序框图

四、实验过程

1、实验程序及说明clear

%打开输入数据

%读8个数

%得4X4的0阵

fid=fopen（'node4.txt','r'）;

A=fscanf（fid,'%f',8）;

B=fscanf（fid,'%f',[5,A（2,1）]）;C=fscanf（fid,'%f',[3,（A（1,1）-1）]）;

fclose（fid）;

B=B';

C=C';

B（2,5）=1/B（2,5）;

Y=zeros（A（1,1））;

%%%===============================================================

%与前一实验同法求导纳阵fora=1:

1:

A（2,1）m=B（a,1）;n=B（a,2）;ifB（a,5）>0Y（m,m）=Y（m,m）+1/（B（a,3）+j*B（a,4））;

Y（n,n）=Y（n,n）+1/（B（a,3）+j*B（a,4））/（B（a,5）A2）;

Y（m,n）=-1/（B（a,3）+j*B（a,4））/B（a,5）;Y（n,m）=Y（m,n）;

elseifB（a,5）<0

Y（m,m）=Y（m,m）+1/（B（a,3）+j*B（a,4））-j*B（a,5）;Y（n,n）=Y（n,n）+1/（B（a,3）+j*B（a,4））-j*B（a,5）;Y（m,n）=-1/（B（a,3）+j*B（a,4））;Y（n,m）=Y（m,n）;

end

endend%%%=================================================================

%%%=================================================================

%节点电压赋初值

Q=zeros（2*A（1,1）,1）;

fori=1:

1:

（A（1,1）-1）

ifC（i,3）>0

Q（2*i-1,1）=C（i,3）;

Q（2*i,1）=0;

else

Q（2*i-1,1）=1;

Q（2*i,1）=0;

end

Q（2*A（3,1）-1,1）=A（4,1）;

Q（2*A（3,1）,1）=0;

endfid=fopen（'answer.txt','w'）;

fprintf（fid,'====================节点电压V=============================\n'）;fprintf（fid,'迭代计数\t\tV1=e1+jf1\t\t\t\tV2=e2+jf2\t\t\t\tV3=e3+jf3\t\t\n'）;

%%%=======================求W阵===================================W=zeros（2*（A（1,1）-1）,50）;

forx=1:

1:

50%设置迭代次数为50次

fori=1:

1:

A（7,1）

k=C（i,1）;

p=0;

q=0;

m=0;

n=0;

forj=1:

1:

A（1,1）

g=real（Y（k,j））;

b=imag（Y（k,j））;

e=Q（2*j-1,1）;

f=Q（2*j,1）;

p=p+g*e-b*f;

q=q+g*f+b*e;

m=m+g*e-b*f;

n=n+g*f+b*e;

end

W（2*k,x）=C（k,2）-Q（2*k-1,1）*p-Q（2*k）*q;

W（2*k-1,x）=C（k,3）-Q（2*k）*m+Q（2*k-1,1）*n;

End%%%=========================PQ节点

%%%=========================PV节点

forl=1:

1:

A（8,1）

k=C（l+A（7,1）,1）;

p=0;

q=0;

m=0;

n=0;

forj=1:

1:

A（1,1）g=real（Y（k,j））;b=imag（Y（k,j））;e=Q（2*j-1,1）;f=Q（2*j,1）;p=p+g*e-b*f;q=q+g*f+b*e;

end

W（2*k,x）=C（k,2）-Q（2*k-1,1）*p-Q（2*k）*q;

W（2*k-1,x）=（C（k,3））A2-（Q（2*k-1,1）A2+Q（2*k）A2）;

End

%%%================================================================

%%%===============================================================

%比较是否符合条件

Max=0;

fori=1:

1:

2*（A（1,1）-1）

Max=max（abs（W（i,x））,Max）;

end

ifMax

break;

end

%%%=================================================================

%%%=================================================================

%求雅克比行列式

fori=1:

1:

A（1,1）-1%===========================================forj=1:

1:

A（1,1）-1

%===========================i~=j

ifi~=j

k=C（i,1）;

g=real（Y（k,j））;

b=imag（Y（k,j））;

e=Q（2*k-1,1）;f=Q（2*k,1）;J（2*k-1,2*j-1）=-（g*e+b*f）;J（2*k-1,2*j）=b*e-g*f;

ifi~=3

J（2*k,2*j）=-J（2*k-1,2*j-1）;

J（2*k,2*j-1）=J（2*k-1,2*j）;

else

J（2*k,2*j-1）=0;

J（2*k,2*j）=0;

end

end

%===============================i=j=================ifi==j

k=C（i,1）;

p=0;

q=0;

m=0;

n=0;

g=real（Y（k,k））;b=imag（Y（k,k））;

J（2*k-1,2*j-1）=-g*Q（2*i-1,1）-b*Q（2*i,1）;

J（2*k-1,2*j）=b*Q（2*i-1,1）-g*Q（2*i,1）;

ifk~=3

J（2*k,2*j-1）=b*Q（2*i-1,1）-g*Q（2*i,1）;J（2*k,2*j）=g*Q（2*i-1,1）+b*Q（2*i,1）;

end

forr=1:

1:

A（1,1）g=real（Y（k,r））;b=imag（Y（k,r））;e=Q（2*r-1,1）;f=Q（2*r,1）;p=p+g*e-b*f;q=q+g*f+b*e;

endJ（2*k-1,2*j-1）=-p+J（2*k-1,2*j-1）;J（2*k-1,2*j）=-q+J（2*k-1,2*j）;ifi~=3

J（2*k,2*j-1）=q+J（2*k,2*j-1）;J（2*k,2*j）=-p+J（2*k,2*j）;

else

J（2*k,2*j-1）=-2*Q（2*i-1,1）;J（2*k,2*j）=-2*Q（2*i,1）;

end

end

end

end

%%%==============================================================%%%=================

%解修正方程得修正量Q0

fori=1:

2:

5

J0（i+1,:

）=J（i,:

）;

J0（i,:

）=J（i+1,:

）;

end

J=J0;

Q0=-inv（J）*W（:

x）;

fori=1:

1:

6Q（i,1）=Q（i,1）+Q0（i,1）;

End

fprintf（fid,'\t%d\t\t',x）;

fori=1:

A（1,1）-1

k=C（i,1）;

ifQ（2*k,1）>=0

fprintf（fid,'%8.4f+%8.4fj\t\t',Q（2*k-1,1）,Q（2*k,1））;

else

fprintf（fid,'%8.4f%8.4fj\t\t',Q（2*k-1,1）,Q（2*k,1））;

end

end

fprintf（fid,'\n'）;

end%%%=================================================================

%%%==================================平衡点功率======================

k=A（3,1）;

v=0;

j=sqrt（-1）;

forb=1:

A（1,1）

m=conj（Y（k,b））;

p=Q（2*b-1,1）+Q（2*b,1）*j;

n=conj（p）;

v=v+m*n;

endWp=（Q（2*k-1,1）+j*Q（2*k,1））*v;

end

%%%===========================节点电压V===========================%fid=fopen（'answer.txt','w'）;

fprintf（fid,'节点电压V\n'）;

fori=1:

A（1,1）-1

k=C（i,1）;

ifQ（2*k,1）>=0

fprintf（fid,'node%d:

%8.4f+%8.4fj\n',k,Q（2*k-1,1）,Q（2*k,1））;else

fprintf（fid,'node%d:

%8.4f%8.4fj\n',k,Q（2*k-1,1）,Q（2*k,1））;end

end

fprintf（fid,'平衡点功率P+jQ=%8.4f+%8.4fj',real（Wp）,imag（Wp））;

fclose（fid）;

附注：

node4.txt%输入数据

4441.050.000015021

1

20,1

0.4

-0.01528

3

10

0.3

1.1

1

40.L2

0.5

-0.01S20

2

40.08

0.4

-CL01413

1

-0.3

-0.18

2

-0,55

—Q.13

3

CL5

L1

2、程序输出结果

迭代计数

V2=e2+j£2

V3=e3+jf3

1

0.093&-0.0088J

0.9763-0.1078j

1.1000+D.12575

2

-O.OOSfij

0.9590-0.1084j

1.0924+0.1289j

3

0.9846-0.0080j

0.95S7-0.1084j

1.09244-0.lSgiOj

节点电压〒

node!

:

0.9846-0.008^3node2:

0.9587-0.1084j

node3：

1.0924+0,12P0;i

平衡点功率P+jQ=0.3679+0.

五、实验总结

本次实验是我把应用理论知识的重要实践，经过实验，我有两点感想，首先，

作为一名工科学生，应该能熟练运用C语言和MATLAB等工具，其次，理论如果不

用于实践，就永远不知道理论是用来干什么的，学到头一直是满脑子的浆糊，所以，以我的切身经历建议，把这门实验放在跟课程平行的时间上进行，这样不仅有利于实

验开展，也有利于学生更加深刻地学习！