潮流上机课程设计华电.docx
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潮流上机课程设计华电
课程设计报告
（2011—2012年度第一学期）
名称：
电力系统潮流上机
院系：
电气与电子工程学院
班级：
学号：
学生：
指导教师：
设计周数：
两周
成绩：
日期：
2011年12月19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
潮流计算是研究电力系统稳态运行的一种基本计算，最初求解电力系统潮流时大多使用手算，但随着电力系统结构的日趋复杂，计算量也越来越大。
复杂电力系统潮流计算中，由于节点数量巨大，所形成的修正方程已经无法通过手算方式解决，尤其是需要迭代次数较多时，手算所需要的时间太长，计算机潮流计算无疑为解决这一问题提供了极大的便利。
计算机潮流计算可以迅速解决复杂网络的潮流计算问题，这是由于无论系统的复杂程度如何，其节点与支路的类型是固定的，所以只需要输入节点与支路的数据，就可以解决任何一个复杂网络的潮流计算问题。
即只需要一次编程，就可以基本上解决所有复杂网络的计算。
需要注意的是，在使用牛顿—拉弗逊发计算潮流时，对于初值要选择比较接近它们的精确解，否则迭代过程可能不收敛。
潮流计算Ｃ语言程序编程过程中需要注意的是，Ｃ语言无法实现复数运算，需要将得到的值的实部与虚部分开储存并计算。
这个过程复杂并且容易出错，编写程序是需要注意。
另外需要注意的一点是：
Ｃ语言数组的编号是从零开始的，在程序编写过程中应注意下标的对应。
通过这一次的电力系统潮流计算编程，我不仅对Ｃ语言的编程有了更深刻的理解，也对《电力系统分析》这门课程进行了查漏补缺和巩固，对电力系统的运行也有了更加深入的了解，受益匪浅。
四、参考文献
1.《电力系统计算：
电子数字计算机的应用》，交通大学等合编。
：
水利电力；
2.《现代电力系统分析》，王锡凡主编，科学；
3.《电力系统稳态分析》，珩，中国电力，2007年，第三版；
附录（包括：
1.手算过程及结果；2.计算机计算流程图、表格、数据；3.思考题答案）
附录一、手算过程及其结果
附录二、计算机计算流程图、表格、数据
否是
是否
编写潮流计算程序
简单系统如下图所示，支路数据如下：
支路14，27，39为变压器支路，参数为
，
其余支路为线路支路，参数为
节点数据如下：
，
节点数据
节点编号
电压幅值
相角
PG
QG
PL
QL
节点类型
1
1.040
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
3（平衡节点）
2
1.025
0.000
1.630
0.000
0.000
0.000
2（PV节点）
3
1.025
0.000
0.850
0.000
0.000
0.000
2（PV节点）
4
1.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
1（PQ节点）
5
1.000
0.000
0.000
0.000
1.250
0.500
1（PQ节点）
6
1.000
0.000
0.000
0.000
0.900
0.300
1（PQ节点）
7
1.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
1（PQ节点）
8
1.000
0.000
0.000
0.000
1.000
0.350
1（PQ节点）
9
1.000
0.000
0.000
0.000
1.000
0.000
1（PQ节点）
线路数据
线路编号
首节点
末节点
电阻（R）
电抗（X）
电纳（B）
变比（k）
1
1
4
0.000
0.058
0.000
1.100
2
2
7
0.000
0.063
0.000
1.000
3
3
9
0.000
0.059
0.000
1.000
4
7
8
0.019
0.072
0.075
0.000
5
8
9
0.012
0.101
0.105
0.000
6
5
7
0.032
0.161
0.153
0.000
7
6
9
0.039
0.170
0.179
0.000
8
4
5
0.010
0.085
0.088
0.000
9
4
6
0.017
0.092
0.079
0.000
节点导纳矩阵YB
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
-j14.24907
0.00000
0.00000
j15.67398
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
2
0.00000
-j15.87302
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
j15.87302
0.00000
0.00000
3
0.00000
0.00000
-j16.94915
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
j16.94915
4
j15.67398
0.00000
0.00000
3.30738-
j39.18916
-1.36519+j11.60410
-1.94219+j10.51068
0.00000
0.00000
0.00000
5
0.00000
0.00000
0.00000
-1.36519+j11.60410
2.55279-
j17.33823
0.00000
-1.18760+j5.97513
0.00000
0.00000
6
0.00000
0.00000
0.00000
-1.94219+j10.51068
0.00000
3.22420-
j15.84093
0.00000
0.00000
-1.28201+
j5.58824
7
0.00000
j15.87302
0.00000
0.00000
-1.18760+j5.97513
0.00000
4.61412-
j34.60482
-3.42651+j12.98467
0.00000
8
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
-3.42651+j12.98467
4.58649-j22.56784
-1.15998+
j9.76317
9
0.00000
0.00000
j16.94915
0.00000
0.00000
-1.28201+j5.58824
0.00000
-1.15998+j9.76317
2.44199-
j32.01657
实验结果
迭代次数：
Count_Num=3
各节点电压：
U
（1）=1.04000+j0.00000=1.04000∠0.00000
U
（2）=1.01372+j0.15167=1.02500∠8.50935
U（3）=1.02283+j0.06661=1.02500∠3.72593
U（4）=0.95194-j0.04471=0.95299∠-2.68923
U（5）=0.93638-j0.08029=0.93982∠-4.90074
U（6）=0.95416-j0.07646=0.95722∠-4.58157
U（7）=1.01010+j0.04983=1.01133∠2.824134
U（8）=0.99549-j0.00507=0.99550∠-0.29155
U（9）=1.01613+j0.01714=1.01628∠0.96646
平衡节点功率：
节点编号1:
0.72887-j0.10579
PV节点无功功率：
节点编号2:
j0.30332
PV节点无功功率：
节点编号3:
j0.17199
线路功率及损耗：
线路编号
首节点
末节点
传输有功
传输无功
首节点
末节点
传输有功
传输无功
有功损耗
无功损耗
1
1
4
0.72887
-0.10579
4
1
-0.72887
0.14099
0.00000
0.03520
2
2
7
1.63000
0.30332
7
2
-1.63000
-0.13849
0.00000
0.16484
3
3
9
0.85000
0.17199
9
3
-0.85000
-0.12975
0.00000
0.04223
4
7
8
0.77049
-0.03700
8
7
-0.75943
-0.07214
0.01106
-0.10913
5
8
9
-0.24057
-0.27786
9
8
0.24163
0.07434
0.00107
-0.20353
6
5
7
-0.83295
-0.33347
7
5
0.85951
0.17549
0.02656
-0.15799
7
6
9
-0.59221
-0.33388
9
6
0.60837
0.05542
0.01616
-0.27847
8
4
5
0.41911
0.02638
5
4
-0.41705
-0.16653
0.00206
-0.14015
9
4
6
0.30976
-0.16737
6
4
-0.30779
0.03388
0.00197
-0.13349
线路总损耗：
ΔS=0.05887-j0.78048
附录三、思考题
1、潮流计算的方法有哪些？
各有何特点？
答：
潮流计算分为简单电力网络的手算和复杂电力网络的机算两大类，其中机算又有高斯-赛德尔迭代法，牛顿-拉夫逊迭代法和P-Q分解法。
特点：
手算求解求解潮流一般只用于简单的网络中，计算量大，对于多借点的网络用手算一般难以解决问题。
但是通过手算可以加深对物理概念的理解，还可以在运用计算机计算前一手算的形式求取某些原始数据。
高斯-赛德尔迭代法：
算法简单，对于初值的要求不高，但是需要迭代的次数多，收敛的速度慢，在早期的潮流计算中银够用较多，之后逐渐被牛拉法取代，但仍可以作为机算程序前几次迭代的的算法，以弥补后者对于初值要求高的缺点。
牛顿-拉夫逊法：
是常用的解非线性方程组的方法，也是当前广泛采用的计算潮流的方法，其收敛速度会，几次迭代后就可以得到最终的结果。
但其缺点就是要求初值的选择得比较接近它们的精确值，否则迭代过程可能不收敛。
P-Q分解法：
派生于以极坐标表示的牛拉法，其根据电力系统的特点，对后者的修正方程做了简化，P-Q分解法的系数矩阵B’和B”代替了牛拉法中的雅克比矩阵，阶数降低，其中的元素在迭代过程中不发生变化，而且元素对称，这些都大大提高了运算速度，而且精确度几乎不受影响。
P-Q分解法的收敛性接近直线，而牛拉法的收敛速度要比P-Q分解法快。
但是由于牛拉法每次迭代都要形成雅克比阵，所以一次迭代的时间比PQ分解法要长。
2、如果交给你一个任务，请你用已有的潮流计算软件计算城市电网的潮流，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）
答：
用现有的潮流计算软件分析城市电网的潮流，主要收集的数据：
（1）城市电网中所以的节点支路的相关数据，并对节点和支路分类处理：
PQ节点要了解节点的注入有功和无功功率；
PV节点要了解节点电压大小，注入有功及节点所能提供的最大最小的无功功率；
对于平衡节点要了解节点电压的大小相、及节点所能提供的最大最小有功无功功率。
（2）支路数据：
支路的电阻电抗电纳支路变压器的变比及线路所能传输的最大容量。
（3）分析容：
考虑PQ节点的电压是否过高或过低；
分析PV节点的电压幅值是否正常及无功功率是否超出围；
分析平衡节点有功无功功率是否在节点所能提供的围之；
分析给支路的功率，看是否超出线路传输的最大容量；
分析整个系统的网损是否达到标准。
3、设计中遇到的问题和解决的办法。
答：
（1）首先遇到的问题是C编程语言的语法，由于学的时间已经很久了，难免导致对其中的具体概念有些模糊，但是通过老师的提醒和自己对C语言的复习，这个问题还是得到了较好的解决。
比如说对于数组的定义时，是从0开始的，而节点和支路的编号都是从1开始的，我们编程时就要在必要的时候加1。
（2）跟着老师的思路来编比较好。
由于每个人的思路不尽相同，于是当出现错误的时候就不好排查，可能会因此而浪费宝贵的时间。
于是我选择跟着老师的思路来编，这样好和老师的程序对照排错。
（3）在编程的过程中最重要的一点是有清晰的思路。
开始时，对于整体的把握并不是很好，导致了程序中出现各种误操作。
在老师的指导和同学的讨论下，思路渐渐清晰。
（4）我觉得在仿真实验室最大的问题就是程序软件的自身的问题，比如：
在寝室里已经调试好的程序，拷贝到实验室的计算机上就没办法断点运行，也没有运行的结果输出，而且机房病毒横行，总是给我们带来一些不必要的麻烦，最后也不得不带上自己的电脑到机房编程。
（5）最后求线路的功率上网时候，在编程时一直很困惑，不知道该怎么编。
对书上的（4-51a）和（4-51b）式子的处理时，yi0和yj0的处理也要分为普通支路和变压器支路，这样就很好处理了。
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