潮流上机.docx
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潮流上机
课程设计报告
（2011--2012年度第1学期）
名称：
电力系统潮流上机
院系：
电气与电子工程学院
班级：
电网1101
学号：
学生姓名：
指导教师：
王莉丽
设计周数：
两周
成绩：
日期：
2014年1月
《电力系统综合仿真》课程设计
一、目的与要求
培养学生编程实现电力系统仿真计算的能力，掌握潮流计算、短路计算、暂态稳定计算的相关知识
二、主要内容
1．编写潮流计算程序，要求如下：
2.1据给定的潮流计算任务书整理潮流计算的基础数据：
节点的分类，线路模型，等值变压器模型，电压等级的归算，标幺值的计算；
2.2基础数据的计算机存储：
节点数据，支路数据（包括变压器）；
2.3用牛顿-拉夫逊法计算；
2.4根据所选潮流计算方法画流程图，划分出功能模块，有数据输入模块，导纳阵形成模块，解线性方程组模块，计算不平衡功率模块，形成雅可比矩阵模块，解修正方程模块，计算线路潮流，网损，PV节点无功功率和平衡节点功率，数据输出模块；
2.5据上述模块编制程序并上机调试程序，得出潮流计算结果；
2.6源程序及其程序中的符号说明集、程序流图
2．利用潮流计算结果编写故障计算程序，要求如下：
2.1发电机参数一律为PN=200MW，cosφ=0.85,
2.2变压器一律为Yd11接线，其中三角形侧接发电机，星形侧都直接接地
2.3线路零序参数一律为
2.4负荷都采用Y/Y型变压器接入，中性点与系统相连侧部接地。
负荷按照对称负荷考虑，纯阻抗形式。
2.5计算5节点发生三相对称短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路时的故障电流，以及各支路电流和节点电压。
3．思考题
3.1潮流计算和短路电流计算的元件模型有哪些不同点？
节点导纳矩阵有哪些不同？
计算过程有哪些不同点？
3.2短路电流计算中进行了哪些假设？
3.3如果交给你一个任务，请你用已有的潮流计算软件计算北京城市电网的潮流，你应该做哪些工作？
（收集哪些数据，如何整理，计算结果如何分析）
3.4比较过去的计算机语言上机学习和本课程上机有哪些不同？
设计中遇到的问题和解决的办法。
三、进度计划
序号
设计内容
完成时间
备注
1
教师讲解本次设计的任务及相关知识
课程设计开始前
2
整理潮流计算的原始数据，完成数据的读入读出模块
一天
3
编写及调试形成导纳矩阵模块
一天
4
计算不平衡功率，形成雅可比矩阵
一天
5
解修正方程
一天
6
计算线路潮流，网损，PV节点无功功率和平衡节点功率
一天
7
读入故障计算需要的数据，计算三相短路
一天
8
计算不对称短路
一天
9
写设计报告
一天
10
验收
一天
四、设计成果要求
1．提交任务书
2．计算机计算潮流程序流程图；
3．计算机计算短路电流程序流程图；
4．完整的仿真程序（包括变量的定义，子程序的调用等，计算结果），并有程序注释。
5．回答思考题
五、考核方式
总成绩=考勤+设计报告+面试成绩
学生姓名：
指导教师：
2014年1月
附录：
1.手算：
2.计算机计算潮流程序流程图
3.程序
#include"stdafx.h"
#include"fstream"
#include"iostream"
#include"DataForm.h"
#include"NEquation.h"
#include"math.h"
usingnamespaceSystem;
usingnamespacestd;
#definePI3.1415926
voidDataRead（）;
voidFormY（）;
voidVoltageInitial（）;
voidSetUnbalance（）;
voidFormJacobi（）;
voidGetRevised（）;
voidGetNewVoltageValue（）;
voidBusBalance（）;
voidBranchPQ（）;
voidBranceLoss（）;
intmain（array:
String^>^args）
{
DataRead（）;
FormY（）;
VoltageInitial（）;
for（inti=0;i<50;i++）
{
SetUnbalance（）;
FormJacobi（）;
GetRevised（）;
GetNewVoltageValue（）;
//break（）
//if（fabs（H[i][j]）>=1e-5||（N[i][j]）>=1e-5||（H[i][j]）>=1e-5||（J[i][j]）>=1e-5||（L[i][j]）>=1e-5）
}
BusBalance（）;
BranchPQ（）;
BranceLoss（）;
Console:
:
WriteLine（L"HelloWorld"）;
return0;
}
voidDataRead（）//节点、支路数据读入子程序
{ifstreaminfile1;
infile1.open（"BranchData2.txt"）;
for（inti=0;iinfile1>>Branch[i].Num>>Branch[i].BusFirst>>Branch[i].BusEnd>>Branch[i].R>>Branch[i].X>>Branch[i].B>>Branch[i].K;
infile1.close（）;
for（inti=0;icout<ifstreaminfile2;
infile2.open（"BusData2.txt"）;
for（inti=0;iinfile2>>Bus[i].Num>>Bus[i].BusType>>Bus[i].Voltage>>Bus[i].Phase>>Bus[i].Pg>>Bus[i].Qg>>Bus[i].Pl>>Bus[i].Ql;
infile2.close（）;
for（inti=0;icout<}
voidFormY（）//形成节点导纳矩阵子程序
{
for（inti=0;i{for（intj=0;j{G[i][j]=0;
B[i][j]=0;
}
}
intm,n;//设置两个变量分别存储之路手摸节点的编号
for（inti=0;i{
floatGG,BB,B0,G1,G2,B1,B2;
m=Branch[i].BusFirst-1;//
n=Branch[i].BusEnd-1;
//以下为变压器变比不唯
Branch[i].R=Branch[i].K*Branch[i].R;
Branch[i].X=Branch[i].K*Branch[i].X;
//将变压器变比引起的对地之路转换成电哪里？
G1=（1-Branch[i].K）/（Branch[i].K*Branch[i].K）/（Branch[i].R*Branch[i].R+Branch[i].X*Branch[i].X）*Branch[i].R;
B1=-（1-Branch[i].K）/（Branch[i].K*Branch[i].K）/（Branch[i].R*Branch[i].R+Branch[i].X*Branch[i].X）*Branch[i].X;
//将变压器变比引起的对地之路换成导纳
G2=（Branch[i].K-1）/Branch[i].K/（Branch[i].R*Branch[i].R+Branch[i].X*Branch[i].X）*Branch[i].R;
B2=-（Branch[i].K-1）/Branch[i].K/（Branch[i].R*Branch[i].R+Branch[i].X*Branch[i].X）*Branch[i].X;
//变压器非标准变比处理完毕
GG=Branch[i].R/（Branch[i].R*Branch[i].R+Branch[i].X*Branch[i].X）;
BB=-Branch[i].X/（Branch[i].R*Branch[i].R+Branch[i].X*Branch[i].X）;
B0=Branch[i].B;//接地数据
G[m][m]+=GG+G1;
G[m][n]-=GG;
G[n][m]-=GG;
G[n][n]+=GG+G2;
B[m][m]+=BB+B0+B1;
B[m][n]-=BB;
B[n][m]-=BB;
B[n][n]+=BB+B0+B2;
//B[][]+=
}
ofstreamoutfile1（"result.txt"）;
for（inti=0;i{for（intj=0;j{outfile1<outfile1<}
outfile1.close（）;
}
voidVoltageInitial（）//设置节点电压子程序
{
for（inti=0;i{
if（Bus[i].BusType==3）
{Ue[i]=1.04;
Uf[i]=0.0;
}
else
{Ue[i]=1.0;
Uf[i]=0.0;
}
cout<}
}
voidSetUnbalance（）//计算功率不平衡量子程序
{
for（inti=1;i{P[i]=0;
Q[i]=0;
for（intj=0;j{P[i]=P[i]+Ue[i]*（G[i][j]*Ue[j]-B[i][j]*Uf[j]）+Uf[i]*（G[i][j]*Uf[j]+B[i][j]*Ue[j]）;
Q[i]=Q[i]+Uf[i]*（G[i][j]*Ue[j]-B[i][j]*Uf[j]）-Ue[i]*（G[i][j]*Uf[j]+B[i][j]*Ue[j]）;
}
//cout<//cout<if（Bus[i].BusType==1）//PQ
{DeltaP[i]=Bus[i].Pg-Bus[i].Pl-P[i];
DeltaQU2[i]=Bus[i].Qg-Bus[i].Ql-Q[i];
}
elseif（Bus[i].BusType==2）//PV
{DeltaP[i]=Bus[i].Pg-Bus[i].Pl-P[i];
DeltaQU2[i]=Bus[i].Voltage*Bus[i].Voltage-（Ue[i]*Ue[i]+Uf[i]*Uf[i]）;
}
//cout<//cout<}
for（inti=0;i{Delta[2*i]=DeltaP[i+1];
Delta[2*i+1]=DeltaQU2[i+1];
}//形成delta值
ofstreamoutfile2（"Delta2.txt"）;
for（intj=0;j<2*（BusNum-1）;j++）
{outfile2<outfile2.close（）;
}
voidFormJacobi（）//形成雅各比矩阵子程序
{floatH[BusNum-1][BusNum-1],N[BusNum-1][BusNum-1],J[BusNum-1][BusNum-1],L[BusNum-1][BusNum-1];
floata[BusNum],b[BusNum];
for（inti=1;i{a[i]=G[i][i]*Ue[i]-B[i][i]*Uf[i];
b[i]=G[i][i]*Uf[i]+B[i][i]*Ue[i];
for（intj=0;j{if（j!
=i）
{a[i]=a[i]+（G[i][j]*Ue[j]-B[i][j]*Uf[j]）;
b[i]=b[i]+（G[i][j]*Uf[j]+B[i][j]*Ue[j]）;
}
}
}
for（inti=1;i{
for（intj=1;j{if（i==j）
{H[i][i]=-B[i][i]*Ue[i]+G[i][i]*Uf[i]+b[i];
N[i][i]=G[i][i]*Ue[i]+B[i][i]*Uf[i]+a[i];
if（Bus[i].BusType==1）
{J[i][i]=-G[i][i]*Ue[i]-B[i][i]*Uf[i]+a[i];
L[i][i]=-B[i][i]*Ue[i]+G[i][i]*Uf[i]-b[i];
}
elseif（Bus[i].BusType==2）
{J[i][i]=2*Uf[i];
L[i][i]=2*Ue[i];
}
}
elseif（i!
=j）
{H[i][j]=-B[i][j]*Ue[i]+G[i][j]*Uf[i];
N[i][j]=G[i][j]*Ue[i]+B[i][j]*Uf[i];
if（Bus[i].BusType==1）
{J[i][j]=-G[i][j]*Ue[i]-B[i][j]*Uf[i];
L[i][j]=-B[i][j]*Ue[i]+G[i][j]*Uf[i];
}
elseif（Bus[i].BusType==2）
{J[i][j]=0;
L[i][j]=0;
}
}
}
}
for（inti=0;i{for（intj=0;j{Jacobi[2*i][2*j]=H[i+1][j+1];
Jacobi[2*i][2*j+1]=N[i+1][j+1];
Jacobi[2*i+1][2*j]=J[i+1][j+1];
Jacobi[2*i+1][2*j+1]=L[i+1][j+1];
}
}
ofstreamoutfile4;
outfile4.open（"Jacobi2.txt"）;
for（inti=0;i<2*（BusNum-1）;i++）
{
for（intj=0;j<2*（BusNum-1）;j++）
{
outfile4<}
outfile4<}
outfile4.close（）;
}
voidGetRevised（）//求解修正方程得到电压增量子程序
{
NEquationObject;//建立一个对象
Object.SetSize（2*（BusNum-1））;//设置矩阵的维数
ifstreaminfile1;
infile1.open（"Jacobi2.txt"）;
for（inti=0;i<2*（BusNum-1）;i++）
{for（intj=0;j<2*（BusNum-1）;j++）
{Object.Data（i,j）=Jacobi[i][j];
infile1>>Object.Data（i,j）;
}
}
infile1.close（）;
ifstreaminfile2;
infile2.open（"Delta2.txt"）;
for（inti=0;i<2*（BusNum-1）;i++）
infile2>>Object.Value（i）;
infile2.close（）;
Object.Run（）;
for（inti=0;i<2*（BusNum-1）;i++）
{DeltaU[i]=Object.Value（i）;}//结果输出
ofstreamoutfile5（"revisedequation2.txt"）;
for（intj=0;j<2*（BusNum-1）;j++）
{outfile5<outfile5.close（）;
}
voidGetNewVoltageValue（）//得到新的电压子程序
{
for（inti=0;iif（Bus[i].BusType!
=3）
{Ue[i]+=DeltaU[2*i-1];
Uf[i]+=DeltaU[2*i-2];
}
ofstreamoutfile6（"newvoltagevalue2.txt"）;
for（inti=0;i{//if（Bus[i].BusType==1||Bus[i].BusType==2）
outfile6<}
outfile6.close（）;
}
voidBusBalance（）//计算平衡节点功率子程序
{
for（inti=0;i{
if（Bus[i].BusType==3）
{
P[i]=0.0;
Q[i]=0.0;
for（intj=0;j{
P[i]+=Ue[i]*（G[i][j]*Ue[j]-B[i][j]*Uf[j]）+Uf[i]*（G[i][j]*Uf[j]+B[i][j]*Ue[j]）;//有功
Q[i]+=Uf[i]*（G[i][j]*Ue[j]-B[i][j]*Uf[j]）-Ue[i]*（G[i][j]*Uf[j]+B[i][j]*Ue[j]）;//无功
}
}
}
ofstreamoutfile7（"BusBalance2.txt"）;
for（inti=0;iif（Bus[i].BusType==3）
{outfile7<outfile7.close（）;
//for（inti=0;i//if（Bus[i].BusType==3）
//{cout<}
voidBranchPQ（）//计算支路功率子程序
{floatB0;
for（inti=0;i{
for（intj=0;j{
if（i!
=j&（G[i][j]）!
=0&（B[i][j]）!
=0）
{B0=Branch[i].B;
BranchP[i][j]=Ue[i]*（-Uf[i]*B0+Ue[i]*0+（Ue[i]-Ue[j]）*G[i][j]-（Uf[i]-Uf[j]）*B[i][j]）+Uf[i]*（Ue[i]*B0+Uf[i]*0+（Ue[i]-Ue[j]）*B[i][j]+（Uf[i]-Uf[j]）*G[i][j]）;
BranchQ[i][j]=Uf[i]*（-Uf[i]*B0+Ue[i]*0+（Ue[i]-Ue[j]）*G[i][j]-（Uf[i]-Uf[j]）*B[i][j]）-Ue[i]*（Ue[i]*B0+Uf[i]*0+（Ue[i]-Ue[j]）*B[i][j]+（Uf[i]-Uf[j]）*G[i][j]）;
BranchP[j][i]=Ue[j]*（-Uf[j]*B0+Ue[j]*0+（Ue[j]-Ue[i]）*G[j][i]-（Uf[j]-Uf[i]）*B[j][i]）+Uf[j]*（Ue[j]*B0+Uf[j]*0+（Ue[j]-Ue[i]）*B[j][i]+（Uf[j]-Uf[i]）*G[j][i]）;
BranchQ[j][i]=Uf[j]*（-Uf[j]*B0+Ue[j]*0+（Ue[j]-Ue[i]）*G[j][i]-（Uf[j]-Uf[i]）*B[j][i]）-Ue[j]*（Ue[j]*B0+Uf[j]*0+（Ue[j]-Ue[i]）*B[j][i]+（Uf[j]-Uf[i]）*G[j][i]）;
}
}
}
ofstreamoutfile8（"BranchPQ2.txt"）;
for（inti=0;i{for（intj=0;j//if（i!
=j&（G[i][j]）!
=0&（B[i][j]）!
=0）
{outfile8<}
outfile8<}
outfile8.close（）;
}
voidBranceLoss（）//计算线路上损耗子程序
{floatLossP[BusNum][BusNum],LossQ[BusNum][BusNum],LossPP,LossQQ;
LossPP=0;
LossQQ=0;
for（inti=0;i{
for（intj=0;j{
if（i!
=j&（G[i][j]）!
=0&（B[i][j]）!
=0）
{
LossP[i][j]=BranchP[i][j]+BranchP[j][i];
LossQ[i][j]=BranchQ[i][j]+BranchQ[j][i];
//cout<
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