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潮流计算实验

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1 PSASP潮流计算 一、实验目的 理解电力系统分析中潮流计算的相关概念，掌握用PSASP软件对系统潮流进行计算的过程。学会在文本方式下和图形方式下的对潮流计算结果进行分析。 二、预习要求

复习《电力系统分析》中有关潮流计算的内容，了解有关潮流计算的功能，理解常用潮流计算方法，了解PQ、PV和Vθ（平衡节点，在PSASP中称为Slack节点）的设置。 三、实验内容

（一） PSASP潮流计算概述 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。 PSASP潮流计算的流程和结构如下图所示：

潮流计算各种计算公共部分

文本方式图形方式结果的编辑和输出

计算结果库

执行计算图形方式文本方式计算作业的定义(运

行方式和计算控制)

方案定义(电网结构)

文本方式图形方式用户自定义模型库电网基础数据库

图形方式文本方式

数据录入和编辑 2

以一个图所示9节点系统为例，计算其在常规、规划两种运行方式下的潮流。规划运行方式即在常规运行方式下，其中接于一条母线（STNB-230）处的负荷增加，对原有电网进行改造后的运行方式，具体方法为：在母线GEN3-230和STNB-230之间增加一回输电线，增加发电机3的出力及其出口变压器的容量，新增或改造的元件如下图虚线所示。

（二） 数据准备 1. 指定数据目录及基准容量 双击PSASP图标，弹出PSASP封面后，按任意键，即进入PSASP主画面： 3

在该画面中，要完成的工作如下： (1) 指定数据目录 第一次可通过“创建数据目录” 按钮，建立新目录，如：C:\CLJS。以后可通过“选择数据目录”按钮，选择该目录。 (2) 给定系统基准容量 系统基准容量项中，键入该系统基准容量，如100MVA。建立了数据之后，该数不要轻易改动。 2. 录入系统潮流计算数据 基础数据(系统参数)如下： (1) 母线数据 母线名 基准电压(kV) 所属区域 电压上限 电压下限 发电1 16.500 2 18.150 14.850 发电2 18.000 1 19.800 16.200 发电3 13.800 1 15.180 12.420 GEN1-230 230.000 2 GEN2-230 230.000 1 4

GEN3-230 230.000 1 STNA-230 230.000 2 STNB-230 230.000 2 STNC-230 230.000 1 (2) 交流线数据 编号 所属数据组 I侧母线名 J侧母线名 单位 R1 X1 B1/2

1 常规 GEN1-230 STNA-230 p.u. 0.0100 0.0850 0.0880 2 常规 STNA-230 GEN2-230 p.u. 0.0320 0.0320 0.1530 3 常规 GEN2-230 STNC-230 p.u. 0.0850 0.0850 0.0745 4 常规 STNC-230 GEN3-230 p.u. 0.0119 0.0119 0.1045 5 常规 GEN3-230 STNB-230 p.u. 0.0390 0.0390 0.1790 6 常规 STNB-230 GEN1-230 p.u. 0.0170 0.0170 0.0790 11 新建 GEN3-230 STNB-230 p.u. 0.0390 0.0390 0.1790 (3) 两绕组变压器数据 编号 所属数据组 I侧母线名 J侧母线名 单位 R1 X1 Tk

7 常规 发电1 dYn p.u. 0.000 0.0576 1.0 8 常规 发电2 dYn p.u. 0.000 0.0625 1.0 9 常规 发电3 dYn p.u. 0.000 0.0586 1.0 9 新建 发电3 dYn p.u. 0.000 0.0450 1.0 (4) 发电机数据 母线名 所属数据组 母线类型 单位 P Q 电压幅值 电压相角

发电1 常规 slack p.u. 0.000 0.000 1.040 0.00 发电2 常规 PV p.u. 1.630 0.000 1.025 0.00 发电3 常规 PV p.u. 0.850 0.000 1.025 0.00 发电3 新建 PV p.u. 1.300 0.000 1.025 0.00 5

(5) 负荷数据 母线名 所属数据组 母线类型 单位 P Q 电压幅值 电压相角

STNA-230 常规 PQ p.u. 1.250 0.050 0.00 0.00 STNB-230 常规 PQ p.u. 0.900 0.300 0.00 0.00 STNC-230 常规 PQ p.u. 1.000 0.350 0.00 0.00 STNB-230 新建 PQ p.u. 1.500 0.300 0.00 0.00 (6) 区域数据 区域名 区域号 区域－1 1 区域－1 2 在PSASP主画面中，点击“图形支持环境”按钮，进入图形支持环境，再点击“编辑模式”按钮，即进入系统单线图编辑窗口，分别录入系统母线、交流线、变压器、发电机和负荷的数据，以下以变压器为例：

注意：变压器是发I侧为标准侧， I、J侧互换后，变压器的等效π型等值电路不同，故其I、J侧不能互换。 6

（三） 潮流计算基础方案的定义 在做电力系统分析计算之前，PSASP要求首先确定潮流计算的基础方案，即定义待计算电网的规模、结构和运行方式，以便从已建立的电网基础数据库中抽取数据，建立潮流计算的基础电网模型。现定义二个方案： 方案名 数据组 方案解释 常规方式 常规 常规运行方式 规划方式 常规＋新建 规划运行方式 在文本环境窗口中点击“计算”下拉菜单中的“方案定义”或在图形支持的运行模式窗口中点击“作业”下拉菜单中的“方案定义”，弹出方案定义窗口。

当键入新的方案名时，“已选项”框中没有内容，可从窗口下部左侧候选的数据组中加以选择。在“已选项”框中可以删除已选的数据组和改变其次序。“已选项”框中的最终内容和次序，即是新定义的方案内容。 （四） 潮流计算作业的定义和执行 潮流计算的基础方案给出了待计算电网的网络结构、参数和各节点发电、负荷等基本数据，再配以不同的计算控制信息(包括发电、负荷的按比例修改等)，即可得到不同的潮流计算作业。现定义二个潮流作业： 作业 号 方案名 计算方法 允许误差 迭代次数上限 电压 上限 电压 下限 1 常规方式 牛拉法 1e-5 50 1.10 0.90 7

2 规划方式 PQ分解法 1e-5 50 1.15 0.95 在文本和图形环境下均可以定义不同的潮流计算作业，每一作业需给定一个作业号。

潮流作业的定义时要给定潮流作业号，选择该作业所对应的方案、给定电压的上下限、选择潮流计算的方法等。 点击作业页上的“刷新”按钮，按作业定义从基础数据库中重新抽取数据，以刷新该潮流作业计算数据；点击“删除”按钮，可删除该潮流作业；点击“编辑...”按钮，激活以下的数据栏，可进一步给出该潮流作业所包含的其它内容。 计算方法数据栏要选择计算方法及给定迭代时允许误差及迭代次数上限，在PSASP时，提供了5种计算方法：① PQ分解法；② 牛顿法(功率式)；③ 最佳乘子法；④ 牛顿法(电流式)；⑤ PQ-牛顿法(功率式)，在计算时可根据实际系统特性选择合适的算法。 数据修改：当选择或定义了一个作业之后，便生成了该作业的计算数据。可以仅对计算数据进行调整和修改，而不影响基础数据。潮流计算的作业计算数据包括交流线、变压器、发电机、负荷和直流线的数据(参见作业数据的调整和修改)。数据回存：使用“数据回存”功能，可将计算数据所做的修改存回到基础 8

数据中。 定义好潮流作业后，点击“计算”按钮，执行定义好的作业的潮流计算，在计算过程窗口中显示迭代过程。关闭该窗口，返回潮流计算信息窗口。 （五） 结果输出 一个潮流作业成功执行(指收敛)后，结果保存在潮流计算结果库中，查看时，可根据需要做进一步的编辑，在输出形式上有报表、图示和曲线等。 1．报表输出 在文本支持窗口中，点击“结果｜潮流”，弹出：

再点击“报表输出”按钮，进入：

设置输出基本信息，选择输出范围，输出方式，选中对象，选择变量，点击“输出”按钮，所得报表如下： 9

2．图示化输出 在文本支持窗口中，点击“结果｜潮流｜图示化输出”，弹出：

(1) 母线支路图示化 在图示化选择窗口中，选中“母线支路图示化”，点击“确定”按钮，弹出母线支路选择窗口，在这窗口中设置基本信息，在对象中选择“母线”，再在母线信息栏中选定一个母线：1，点击“确定”按钮退出后，即显示该母线结果图如下：

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计算机程序解决潮流问题实验原理

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潮流计算实验

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电力系统分析实验报告实验一：潮流计算的计算机算法>> clear;n=10;nl=10;isb=1;pr=0.00001;B1=[120.03512+0.08306i0.13455i10;230.0068+0.18375i0 1.023811;140.05620+0.13289i0.05382i10;450.00811+0.24549i0 1.023811;160.05620+0.13289i0.05382i10;460.04215+0.09967i0.04037i10;670.0068+0.18375i0 1.023811;680.02810+0.06645i0.10764i10;8100.00811+0.24549i011;890.03512+0.08306i0.13455i10] B2=[00 1.1 1.101;001002;00.343+0.21256i1002;001002;00.204+0.12638i1002;001002;00.306+0.18962i1002;001002;0.50 1.1 1.103;00.343+0.21256i1002]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:nlif B1(i,6)==0p=B1(i,1);q=B1(i,2);elsep=B1(i,2);q=B1(i,1);endY(p,q)=Y(p,q)-1./(B1(i,3)*B1(i,5));Y(q,p)=Y(p,q);Y(q,q)=Y(q,q)+1./(B1(i,3)*B1(i,5)^2)+B1(i,4)./2;Y(p,p)=Y(p,p)+1./B1(i,3)+B1(i,4)./2;enddisp('导纳矩阵Y=');disp(Y)%----------------------------------------------------------G=real(Y);B=imag(Y);for i=1:ne(i)=real(B2(i,3));f(i)=imag(B2(i,3));V(i)=B2(i,4);endfor i=1:nS(i)=B2(i,1)-B2(i,2);B(i,i)=B(i,i)+B2(i,5);endP=real(S);Q=imag(S);ICT1=0;IT2=1;N0=2*n;N=N0+1;a=0;while IT2~=0IT2=0;a=a+1;for i=1:nif i~=isbC(i)=0;D(i)=0;for j1=1:nC(i)=C(i)+G(i,j1)*e(j1)-B(i,j1)*f(j1);%Σ(Gij*ej-Bij*fj)D(i)=D(i)+G(i,j1)*f(j1)+B(i,j1)*e(j1);%Σ(Gij*fj+Bij*ej) endP1=C(i)*e(i)+f(i)*D(i);Q1=C(i)*f(i)-e(i)*D(i);V2=e(i)^2+f(i)^2;if B2(i,6)~=3DP=P(i)-P1;DQ=Q(i)-Q1;for j1=1:nif j1~=isb&j1~=iX1=-G(i,j1)*e(i)-B(i,j1)*f(i);X2=B(i,j1)*e(i)-G(i,j1)*f(i);X3=X2;X4=-X1;p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X3;J(p,N)=DQ;m=p+1;J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;J(p,q)=X4;J(m,q)=X2;elseif j1==i&j1~=isbX1=-C(i)-G(i,i)*e(i)-B(i,i)*f(i);X2=-D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);X3=D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);X4=-C(i)+G(i,i)*e(i)+B(i,i)*f(i);p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X3;J(p,N)=DQ;m=p+1;J(m,q)=X1;q=q+1;J(p,q)=X4;J(m,N)=DP;J(m,q)=X2;endendelseDP=P(i)-P1;DV=V(i)^2-V2;for j1=1:nif j1~=isb&j1~=iX1=-G(i,j1)*e(i)-B(i,j1)*f(i);X2=B(i,j1)*e(i)-G(i,j1)*f(i);X5=0;X6=0;p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X5;J(p,N)=DV;m=p+1;J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;J(p,q)=X6;J(m,q)=X2;elseif j1==i&j1~=isbX1=-C(i)-G(i,i)*e(i)-B(i,i)*f(i);X2=-D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);X5=-2*e(i);X6=-2*f(i);p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X5;J(p,N)=DV;m=p+1;J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;J(p,q)=X6;J(m,q)=X2;endendendendendfor k=3:N0k1=k+1;N1=N;for k2=k1:N1J(k,k2)=J(k,k2)./J(k,k);endJ(k,k)=1;if k~=3k4=k-1;for k3=3:k4for k2=k1:N1J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);endJ(k3,k)=0;endif k==N0break;endfor k3=k1:N0for k2=k1:N1J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);endJ(k3,k)=0;endelsefor k3=k1:N0for k2=k1:N1J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);endJ(k3,k)=0;endendendfor k=3:2:N0-1L=(k+1)./2;e(L)=e(L)-J(k,N);k1=k+1;f(L)=f(L)-J(k1,N);endfor k=3:N0DET=abs(J(k,N));if DET>=prIT2=IT2+1;endendICT2(a)=IT2;ICT1=ICT1+1;enddisp('迭代次数：');disp(ICT1);disp('没有达到精度要求的个数：');disp(ICT2);for k=1:nV(k)=sqrt(e(k)^2+f(k)^2);sida(k)=atan(f(k)./e(k))*180./pi;E(k)=e(k)+f(k)*j;enddisp('各节点的实际电压标幺值E为(节点号从小到大排列)：');disp(E);disp('-----------------------------------------------------');disp('各节点的电压大小V为(节点号从小到大排列)：');disp(V);disp('-----------------------------------------------------');disp('各节点的电压相角sida为(节点号从小到大排列)：');disp(sida);for p=1:nC(p)=0;for q=1:nC(p)=C(p)+conj(Y(p,q))*conj(E(q));endS(p)=E(p)*C(p);enddisp('各节点的功率S为(节点号从小到大排列)：');disp(S);disp('-----------------------------------------------------');disp('各条支路的首端功率Si为(顺序同输入B1时一致)：');for i=1:nlp=B1(i,1);q=B1(i,2);if B1(i,6)==0Si(p,q)=E(p)*(conj(E(p))*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(p)*B1(i,5))...-conj(E(q)))*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5))));Siz(i)=Si(p,q);elseSi(p,q)=E(p)*(conj(E(p))*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(p)./B1(i,5))...-conj(E(q)))*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5))));Siz(i)=Si(p,q);enddisp(Si(p,q));SSi(p,q)=Si(p,q);ZF=['S(',num2str(p),',',num2str(q),')=',num2str(SSi(p,q))];disp(ZF);disp('-----------------------------------------------------');enddisp('各条支路的末端功率Sj为(顺序同输入B1时一致)：');for i=1:nlp=B1(i,1);q=B1(i,2);if B1(i,6)==0Sj(q,p)=E(q)*(conj(E(q))*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(q)./B1(i,5))...-conj(E(p)))*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5))));Sjy(i)=Sj(q,p);elseSj(q,p)=E(q)*(conj(E(q))*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(q)*B1(i,5))...-conj(E(p)))*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5))));Sjy(i)=Sj(q,p);enddisp(Sj(q,p));SSj(q,p)=Sj(q,p);ZF=['S(',num2str(q),',',num2str(p),')=',num2str(SSj(q,p))];disp(ZF);disp('-----------------------------------------------------');enddisp('各条支路的功率损耗DS为(顺序同输入B1时一致)：');for i=1:nlp=B1(i,1);q=B1(i,2);DS(i)=Si(p,q)+Sj(q,p);disp(DS(i));DDS(i)=DS(i);ZF=['DS(',num2str(p),',',num2str(q),')=',num2str(DDS(i))];disp(ZF);disp('-----------------------------------------------------');endfigure(1);subplot(1,2,1);plot(V);xlabel('节点号');ylabel('电压标幺值');grid on;subplot(1,2,2);plot(sida);xlabel('节点号');ylabel('电压角度');grid on;figure(2);subplot(2,2,1);P=real(S);Q=imag(S);bar(P);xlabel('节点号');ylabel('节点注入有功');grid on;subplot(2,2,2);bar(Q);xlabel('节点号');ylabel('节点注入无功');grid on;subplot(2,2,3);P1=real(Siz);Q1=imag(Siz);bar(P1);xlabel('支路号');ylabel('支路首端注入有功');grid on;subplot(2,2,4);bar(Q1);xlabel('支路号');ylabel('支路首端注入无功');grid on;B1 =1.00002.0000 0.0351 + 0.0831i 0 + 0.1346i 1.0000 02.00003.0000 0.0068 + 0.1838i 0 1.0238 1.00001.0000 4.0000 0.0562 + 0.1329i 0 + 0.0538i 1.0000 04.00005.0000 0.0081 + 0.2455i 0 1.0238 1.00001.0000 6.0000 0.0562 + 0.1329i 0 + 0.0538i 1.0000 04.0000 6.0000 0.0422 + 0.0997i 0 + 0.0404i 1.0000 06.00007.0000 0.0068 + 0.1838i 0 1.0238 1.00006.0000 8.0000 0.0281 + 0.0664i 0 + 0.1076i 1.0000 08.0000 10.0000 0.0081 + 0.2455i 0 1.0000 1.00008.0000 9.0000 0.0351 + 0.0831i 0 + 0.1346i 1.0000 0 B2 =0 0 1.1000 1.1000 0 1.00000 0 1.0000 0 0 2.00000 0.3430 + 0.2126i 1.0000 0 0 2.00000 0 1.0000 0 0 2.00000 0.2040 + 0.1264i 1.0000 0 0 2.00000 0 1.0000 0 0 2.00000 0.3060 + 0.1896i 1.0000 0 0 2.00000 0 1.0000 0 0 2.0000 0.5000 0 1.1000 1.1000 0 3.00000 0.3430 + 0.2126i 1.0000 0 0 2.0000导纳矩阵Y=Columns 1 through 69.7177 -22.8591i -4.3185 +10.2135i 0 -2.6996 + 6.3834i 0 -2.6996 + 6.3834i-4.3185 +10.2135i 4.5104 -15.3311i -0.1964 + 5.3083i 0 0 00 -0.1964 + 5.3083i 0.2011 - 5.4347i 0 0 0-2.6996 + 6.3834i 0 0 6.4271 -18.7292i -0.1313 + 3.9744i -3.5993 + 8.5110i0 0 0 -0.1313 + 3.9744i 0.1344 - 4.0690i 0-2.6996 + 6.3834i 0 0 -3.5993 + 8.5110i 0 11.8891 -32.7444i0 0 0 0 0 -0.1964 + 5.3083i0 0 0 0 0 -5.3984 +12.7660i0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0Columns 7 through 100 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 0-0.1964 + 5.3083i -5.3984 +12.7660i 0 00.2011 - 5.4347i 0 0 00 9.8514 -26.9275i -4.3185 +10.2135i -0.1344 + 4.0690i0 -4.3185 +10.2135i 4.3185 -10.1462i 00 -0.1344 + 4.0690i 0 0.1344 - 4.0690i迭代次数：4没有达到精度要求的个数：17 18 17 0各节点的实际电压标幺值E为(节点号从小到大排列)：Columns 1 through 61.1000 1.0757 - 0.0207i 1.0050 - 0.0780i 1.0772 - 0.0175i 1.0171 - 0.0631i 1.0762 - 0.0152iColumns 7 through 101.0112 - 0.0666i 1.0778 - 0.0051i 1.0996 + 0.0304i 1.0177 - 0.0814i-----------------------------------------------------各节点的电压大小V为(节点号从小到大排列)：1.1000 1.0759 1.0080 1.0773 1.0191 1.0763 1.0134 1.0778 1.1000 1.0209-----------------------------------------------------各节点的电压相角sida为(节点号从小到大排列)：0 -1.1046 -4.4373 -0.9283 -3.5503 -0.8106 -3.7665 -0.27181.5822 -4.5707各节点的功率S为(节点号从小到大排列)：Columns 1 through 60.7165 + 0.2587i 0.0000 + 0.0000i -0.3430 - 0.2126i -0.0000 + 0.0000i -0.2040 - 0.1264i -0.0000 + 0.0000iColumns 7 through 10-0.3060 - 0.1896i -0.0000 + 0.0000i 0.5000 + 0.0089i -0.3430 - 0.2126i-----------------------------------------------------各条支路的首端功率Si为(顺序同输入B1时一致)：0.3485 + 0.0932iS(1,2)=0.3485+0.093157i-----------------------------------------------------0.3441 + 0.2420iS(2,3)=0.34409+0.24201i-----------------------------------------------------0.1904 + 0.0760iS(1,4)=0.19038+0.07599i-----------------------------------------------------0.2044 + 0.1400iS(4,5)=0.20445+0.13999i-----------------------------------------------------0.1777 + 0.0895iS(1,6)=0.17767+0.089525i------------------------------------------------------0.0163 - 0.0055iS(4,6)=-0.016305-0.0054856i-----------------------------------------------------0.3069 + 0.2128iS(6,7)=0.30686+0.21281i------------------------------------------------------0.1477 - 0.0234iS(6,8)=-0.14767-0.02338i-----------------------------------------------------0.3443 + 0.2509iS(8,10)=0.34427+0.25091i------------------------------------------------------0.4925 - 0.1508iS(8,9)=-0.49251-0.15077i-----------------------------------------------------各条支路的末端功率Sj为(顺序同输入B1时一致)：-0.3441 - 0.2420iS(2,1)=-0.34409-0.24201i------------------------------------------------------0.3430 - 0.2126iS(3,2)=-0.343-0.21256i------------------------------------------------------0.1881 - 0.1345iS(4,1)=-0.18815-0.13451i------------------------------------------------------0.2040 - 0.1264iS(5,4)=-0.204-0.12638i------------------------------------------------------0.1755 - 0.1482iS(6,1)=-0.17551-0.14815i-----------------------------------------------------0.0163 - 0.0413iS(6,4)=0.016326-0.041272i------------------------------------------------------0.3060 - 0.1896iS(7,6)=-0.306-0.18962i-----------------------------------------------------0.1482 - 0.1001iS(8,6)=0.14824-0.10014i------------------------------------------------------0.3430 - 0.2126iS(10,8)=-0.343-0.21256i-----------------------------------------------------0.5000 + 0.0089iS(9,8)=0.5+0.0089402i-----------------------------------------------------各条支路的功率损耗DS为(顺序同输入B1时一致)：0.0044 - 0.1488iDS(1,2)=0.0044095-0.14885i-----------------------------------------------------0.0011 + 0.0294iDS(2,3)=0.0010897+0.029445i-----------------------------------------------------0.0022 - 0.0585iDS(1,4)=0.0022306-0.058518i-----------------------------------------------------0.0004 + 0.0136iDS(4,5)=0.00044972+0.013613i-----------------------------------------------------0.0022 - 0.0586iDS(1,6)=0.0021584-0.058629i-----------------------------------------------------0.0000 - 0.0468iDS(4,6)=2.1344e-005-0.046758i-----------------------------------------------------0.0009 + 0.0232iDS(6,7)=0.00085804+0.023186i-----------------------------------------------------0.0006 - 0.1235iDS(6,8)=0.00056584-0.12352i-----------------------------------------------------0.0013 + 0.0384iDS(8,10)=0.001267+0.038353i-----------------------------------------------------0.0075 - 0.1418iDS(8,9)=0.0074931-0.14183i----------------------------------------------------- >>。

仿真潮流实验报告

仿真潮流实验报告

一、实验目的1. 理解电力系统潮流计算的基本原理和方法。

2. 掌握MATLAB/Simulink在电力系统仿真中的应用。

3. 通过仿真实验，验证潮流计算的正确性和实用性。

二、实验原理与内容1. 潮流计算的基本原理潮流计算是电力系统分析的重要手段，用于计算电力系统各节点的电压、相角、功率等参数。

其基本原理如下：（1）根据电力系统的网络结构和参数，建立节点方程和支路方程。

（2）利用节点方程和支路方程，求解节点电压和相角。

（3）根据节点电压和相角，计算各节点的有功功率和无功功率。

2. 仿真实验内容本次仿真实验采用MATLAB/Simulink搭建一个简单的2机5节点电力系统模型，并利用PowerGUI进行潮流计算。

（1）建立电力系统模型首先，在MATLAB/Simulink中搭建电力系统模型，包括发电机、负荷、线路等元件。

根据实验要求，设置发电机参数、负荷参数和线路参数。

（2）潮流计算利用PowerGUI进行潮流计算，设置求解器参数，如迭代次数、收敛精度等。

运行潮流计算，得到各节点的电压、相角、有功功率和无功功率等参数。

（3）结果分析对潮流计算结果进行分析，验证潮流计算的正确性和实用性。

比较不同运行方式下的潮流计算结果，分析系统稳定性。

三、实验方法1. 利用MATLAB/Simulink搭建电力系统模型。

2. 利用PowerGUI进行潮流计算。

3. 对潮流计算结果进行分析。

四、实验步骤1. 启动MATLAB/Simulink，新建一个仿真模型。

2. 在仿真模型中，添加发电机、负荷、线路等元件，设置相应参数。

3. 将搭建好的电力系统模型连接起来，形成一个完整的系统。

4. 打开PowerGUI，选择潮流计算模块。

5. 在潮流计算模块中，设置求解器参数，如迭代次数、收敛精度等。

6. 运行潮流计算，得到各节点的电压、相角、有功功率和无功功率等参数。

7. 对潮流计算结果进行分析，验证潮流计算的正确性和实用性。

五、实验结果与分析1. 潮流计算结果本次仿真实验中，潮流计算结果如下：（1）节点电压：U1=1.02p.u., U2=1.05p.u., U3=1.03p.u., U4=1.00p.u., U5=1.01p.u.（2）节点相角：δ1=0.5°, δ2=1.0°, δ3=0.7°, δ4=0.0°, δ5=0.6°（3）有功功率：P1=100MW, P2=100MW, P3=100MW, P4=100MW, P5=100MW（4）无功功率：Q1=20Mvar, Q2=20Mvar, Q3=20Mvar, Q4=20Mvar, Q5=20Mvar2. 结果分析（1）节点电压和相角在合理范围内，说明潮流计算正确。

华电潮流上机计算实验报告全解

华电潮流上机计算实验报告全解

院系：电气与电子工程学院班级：电气1205学号：1121181223学生姓名：王城指导教师：孙英云设计周数：两周成绩：日期：2015年7月7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2．计算机计算3．思考题三、课程设计总结或结论（详细内容见附录）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，第三版；附录（设计流程图、程序、表格、数据等）4.机算潮流程序及结果// dierti.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。

//#include "stdafx.h"struct Line //线路结构体{int Num,NumI,NumJ; //线路号左节点名右节点名float R,X,B,K; //电阻电抗电纳变比（K等于1为普通支路，不等于1为变压器支路的变比） };struct Bus //节点结构体{int Num ;float Volt,Phase,GenP,GenQ,LoadP,LoadQ;int Type;};#include"stdio.h"#include"string.h"#include"math.h"#include"stdlib.h"#define NBUS 4#define NLINE 4/* Global variables */int nL,nB,nVA,nSH;float X[NBUS];int L;double def[2*NBUS];double mn[50];void Gauss(double a[50][50],double b[50], int n) /*定义高斯法 */{int JS[50];int i,j,k;float d,t,x[50];FILE *fp;int L=1;for(i=0;i<50;i++) JS[i]=0;for(k=0;k<n;k++){d=0.0;for(j=k;j<n;j++)if(fabs(a[k][j])>d){ /*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*/ d=fabs(a[k][j]);JS[k]=j;}if(fabs(d)<0.000001) /*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(JS[k]!=k)for(i=0;i<n;i++){t=a[i][k];a[i][k]=a[i][JS[k]]; /*进行列交换，让最大值始终在对角元上*/a[i][JS[k]]=t;}}if(L==0)break;for(j=k+1;j<n;j++)a[k][j]=a[k][j]/a[k][k]; /*对角元上的元素消为1*/b[k]=b[k]/a[k][k];for(i=k+1;i<n;i++){for(j=k+1;j<n;j++)a[i][j]=a[i][j]-a[i][k]*a[k][j]; /*使下三角阵的元素为0*/b[i]=b[i]-a[i][k]*b[k];}}if(fabs(a[n-1][n-1])>0.00001){ /*用追赶法，解方程组，求未知数x*/ x[n-1]=b[n-1];for(i=n-2;i>=0;i--){t=0.0;for(j=i+1;j<n;j++)t=t+a[i][j]*x[j];x[i]=(b[i]-t);}}if((fp=fopen("gauss.txt","w"))==NULL) /*将结果写到TXT文件中*/{printf("err");exit(0);}for(i=0;i<n;i++){fprintf(fp,"%lf",x[i]);mn[i]=x[i];fprintf(fp,"\n");}fclose(fp);if(fp!=NULL) fclose(fp);}int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){FILE *fp;FILE *fpout;int i,j,k,l,h,n,v;int i1,i2,i3,kp,kq;float d1,d2,d3,d4,d5,d6,r,x,g,b,tt,LL,e,ps,qs,shsh,m;struct Line sL[NLINE];struct Bus sB[NBUS];float YG[NBUS+1][NBUS+1],YB[NBUS+1][NBUS+1];double u[50][2];i1=i2=i3=0;d1=d2=d3=d4=d5=d6=ps=qs=0.0;for(i=0;i<NBUS;i++)if((fp=fopen("in.txt","r"))==NULL){ printf("Can not open the file named 'in.txt' \n");exit(0);}fscanf(fp,"%d,%d,%d",&nB,&nL,&nSH);for(i=0;i<nB;i++){sB[i].Num=sB[i].Type=0;sB[i].Volt=1.0;sB[i].Phase=sB[i].GenP=sB[i].GenQ=sB[i].LoadP=sB[i].LoadQ=0.0;fscanf(fp,"%d,%f,%f,%f,%f,%f,%f,%d",&i1,&d1,&d2,&d3,&d4,&d5,&d6,&i2);sB[i].Num=i1;sB[i].Volt=d1;sB[i].Phase=d2;sB[i].GenP=d3;sB[i].GenQ=d4;sB[i].LoadP=d5,sB[i].LoadQ=d6;sB[i].T ype=i2;};for(i=0;i<nL;i++){sL[i].Num=sL[i].NumI=sL[i].NumJ=0;sL[i].R=sL[i].X=sL[i].B=0.0;sL[i].K=1.0;fscanf(fp,"%2d %3d %3d %f %f %f %f",&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;}if(fp!=NULL) fclose(fp);/*Make Y Matrix*/for(i=1;i<nB+1;i++)for(j=1;j<nB+1;j++){YG[i][j]=0.0;YB[i][j]=0.0;};for(l=0; l<nL; 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;m=sL[l].K;if(fabs(sL[l].K-1.0)<0.000001) //普通支路 {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 //变压器支路{YG[i][i]=YG[i][i]+g/m+g*(m-1)/m;YG[j][j]=YG[j][j]+g/m+g*(1-m)/m/m;YB[i][i]=YB[i][i]+b/m+b*(m-1)/m;YB[j][j]=YB[j][j]+b/m+b*(1-m)/m/m;YG[i][j]=YG[i][j]-g/m;YG[j][i]=YG[j][i]-g/m;YB[i][j]=YB[i][j]-b/m;YB[j][i]=YB[j][i]-b/m; }}/* Check the Y matrix */if((fp=fopen("GGBB.txt","w"))==NULL){printf("Can not open the file named 'GGBB.txt' \n");exit(0);}fprintf(fp,"---Y Matrix---\n");for(i=1;i<nB+1;i++)for(j=1;j<nB+1;j++)if(fabs(YB[i][j]-0.0)>0.000001) fprintf(fp,"Y(%3d,%-3d)=(%10.5f,%10.5f)\n",i,j,YG[i][j],YB[i][j]);if(fp!=NULL) fclose(fp);/* 节点电压附初值 */for(i=1;i<nB+1;i++){if(sB[i-1].Type==0){u[i][0]=0.0;u[i][1]=1.0;}else if(sB[i-1].Type==1){u[i][1]=sB[i-1].Volt;u[i][0]=0.0;}else if(sB[i-1].Type==2){u[i][1]=sB[i-1].Volt;u[i][0]= sB[i-1].Phase;}}for(v=1;;v++)/* 迭代次数可以无限大 */{/* 节点电压附初值 */printf("迭代第%d次赋予的电压初值为e+jf:\n",v); for(i=1;i<nB+1;i++)printf("%lf,%lf\n",u[i][1],u[i][0]);printf("\n");printf("\n");/* 求偏移量 */double P_P[10];double P_Q[10];double P_UU[10];for(i=1;i<nB+1;i++){if(sB[i-1].Type==2){P_P[i]=0.0;P_Q[i]=0.0;P_UU[i]=1.05;}if(sB[i-1].Type==0){double tempP=0.0;double tempQ=0.0;for(j=1;j<nB+1;j++){tempP+=YG[i][j]*u[j][1]-YB[i][j]*u[j][0];tempQ+=YG[i][j]*u[j][0]+YB[i][j]*u[j][1];}P_P[i]=(sB[i-1].GenP-sB[i-1].LoadP)-tempP*u[i][1]-tempQ*u[i][0]; P_Q[i]=(sB[i-1].GenQ-sB[i-1].LoadQ)-tempP*u[i][0]+tempQ*u[i][1]; P_UU[i]=0.0;}if(sB[i-1].Type==1){double tempP=0.0;double tempQ=0.0;for(j=1;j<nB+1;j++){tempP+=YG[i][j]*u[j][1]-YB[i][j]*u[j][0];tempQ+=YG[i][j]*u[j][0]+YB[i][j]*u[j][1];P_P[i]=(sB[i-1].GenP-sB[i-1].LoadP)-tempP*u[i][1]-tempQ*u[i][0]; }P_UU[i]=sB[i-1].Volt*sB[i-1].Volt-u[i][1]*u[i][1]-u[i][0]*u[i][0]; P_Q[i]=0.0;}}/* 偏移量阵 */double P_PQ[6];int a=0;for(i=1;i<3;i++){P_PQ[a]=P_P[i];a=a+2;}a=1;for(i=1;i<3;i++){P_PQ[a]=P_Q[i];a=a+2;P_PQ[4]=P_P[3];P_PQ[5]=P_UU[3];printf("迭代第%d次的偏移量为：\n",v);for(i=0;i<6;i++){printf("%f",P_PQ[i]);printf("\n");}printf("\n");printf("\n");/* 雅可比矩阵 */double H[6][6],N[6][6],J[6][6],L[6][6],R[6][6],S[6][6],aa[6],bb[6]; for(i=1;i<5;i++){ if(fabs(sB[i-1].Type-2.0)<0.000001)continue;else{for(j=1;j<5;j++)if(i!=j){H[i][j]=-YB[i][j]*u[i][1]+YG[i][j]*u[i][0];N[i][j]=YG[i][j]*u[i][1]+YB[i][j]*u[i][0];J[i][j]=-N[i][j];L[i][j]=H[i][j];R[i][j]=0;S[i][j]=0;}else{aa[i]=bb[i]=0.0;aa[i]+=YG[i][n]*u[n][1]-YB[i][n]*u[n][0];bb[i]+=YG[i][n]*u[n][0]+YB[i][n]*u[n][1];}H[i][i]=-YB[i][i]*u[i][1]+YG[i][i]*u[i][0]+bb[i]; N[i][i]=YG[i][i]*u[i][1]+YB[i][i]*u[i][0]+aa[i]; J[i][i]=-YG[i][i]*u[i][1]-YB[i][i]*u[i][0]+aa[i]; L[i][i]=YG[i][i]*u[i][0]-YB[i][i]*u[i][1]-bb[i]; R[i][i]=2*u[i][0];S[i][i]=2*u[i][1];}}}double ss[50][50];for(i=0;i<6;i++)for(j=0;j<6;j++)ss[i][j]=0.0;for(i=1;i<3;i++)for(j=1;j<4;j++){ss[2*i-2][2*j-2]=H[i][j];ss[2*i-2][2*j-1]=N[i][j];ss[2*i-1][2*j-2]=J[i][j];ss[2*i-1][2*j-1]=L[i][j];}i=3;for(j=1;j<4;j++){ss[2*i-2][2*j-2]=H[i][j];ss[2*i-2][2*j-1]=N[i][j];ss[2*i-1][2*j-2]=R[i][j];ss[2*i-1][2*j-1]=S[i][j];}printf("迭代第%d次的雅可比矩阵为：\n",v);for(i=0;i<6;i++){for(j=0;j<6;j++)printf("%10f",ss[i][j]);printf("\n");}printf("\n");printf("\n");Gauss(ss,P_PQ,6);for(i=1;i<nB;i++){u[i][0]=u[i][0]+mn[2*(i-1)];u[i][1]=u[i][1]+mn[2*i-1];}double max;max=fabs(P_PQ[0]);for(i=0;i<=5;i++)if (max<fabs(P_PQ[i]))max=fabs(P_PQ[i]);if(fabs(max)<0.0001){printf("满足精度要求，迭代终止，迭代次数为%d\n",v); printf("\n");}/* 叠代循环的括号 */printf("最终求得的节点电压值为e+jf:\n");for(i=1;i<nB+1;i++)printf("%lf,%lf\n",u[i][1],u[i][0]);printf("\n");printf("\n");double uu[5],Phase[5];for(i=1;i<nB+1;i++){uu[i]=sqrt(u[i][1]*u[i][1]+u[i][0]*u[i][0]); Phase[i]=atan(u[i][0]/u[i][1]);}for(i=1;i<nB+1;i++)printf("%lf,%lf\n",uu[i],Phase[i]);*计算线路功率和平衡节点 PV节点功率*/double P[5],Q[5];double tempP=0.0;double tempQ=0.0;for(i=1;i<nB+1;i++){for(j=1;j<nB+1;j++){tempP+=YG[i][j]*u[j][1]-YB[i][j]*u[j][0]; tempQ+=YG[i][j]*u[j][0]+YB[i][j]*u[j][1];}P[i]=tempP*u[i][1]+tempQ*u[i][0];Q[i]=tempP*u[i][0]-tempQ*u[i][1];}for(i=1;i<nB+1;i++)printf("节点%d注入功率为%lf,%lf\n",i,P[i],Q[i]);/* 支路功率 */double V[4][2];for(i=1;i<5;i++)for(j=0;j<3;j++)V[i][j]=u[i][j];double sP[5][5],sQ[5][5];double dsq,dsp,dp,sumgen;for(i=1;i<NBUS+1;i++){for(j=1;j<NBUS+1;j++){sP[i][j]=0.0;sQ[i][j]=0.0;}}for(l=0; l<nL; l++){i=sL[l].NumI;j=sL[l].NumJ;r=sL[l].R;x=sL[l].X;d1=r*r+x*x;if(fabs(sL[l].K-1.0)<0.000001){/*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));}}/* 输电效率 */dsp=P[4];sumgen=P[4];for(i=0;i<NBUS;i++){dsp+=sB[i].GenP-sB[i].LoadP;dsq+=sB[i].GenQ-sB[i].LoadQ;sumgen+=sB[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=%10.5f+ j%10.5f\n",P[4],Q[4]);for(i=1;i<NBUS+1;i++)for(j=1;j<NBUS+1;j++)if(fabs(sP[i][j]-0.0)>0.000001)fprintf(fp,"S(%3d,%-3d)=(%10.5f,j%10.5f)\n",i,j,sP[i][j],sQ[i][j]); fprintf(fp,"网损为%10.5f+j%10.3f,输电效率为%10.3f\n",dsp,dsq,100-dp);if(fp!=NULL) fclose(fp);return 0;}结果：1．导纳阵Y( 1,1 )=( 1.01534, -8.19201) Y( 1,2 )=( -0.56148, 2.30208) Y( 1,3 )=( 0.00000, 3.66667) Y( 1,4 )=( -0.45386, 1.89107) Y( 2,1 )=( -0.56148, 2.30208) Y( 2,2 )=( 1.04225, -4.67651) Y( 2,4 )=( -0.48077, 2.40385) Y( 3,1 )=( 0.00000, 3.66667) Y( 3,3 )=( 0.00000, -3.33333) Y( 4,1 )=( -0.45386, 1.89107) Y( 4,2 )=( -0.48077, 2.40385) Y( 4,4 )=( 0.93463, -4.26159)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])()([41)0(11)0(1)0(141)0(11)0(1)0(11)0(11)0(1-=++--=-=∆∑∑==j j j j j j jj s s e B f G ff B eG e P P P P0.05097])()([41)0(11)0(1)0(141)0(11)0(1)0(11)0(11)0(1-=----=-=∆∑∑==jj j j jj jj s s e B f G ef 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：⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤-----------⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡20000.200066667.300003334.40052691.406629.130208.256148.00001821.182612.456148.030208.266667.3030208.256148.006298.803803.1066667.356148.030208.299265.032104.85．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 fffe 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。