昆明理工大学计算机辅助分析课程设计及matlab自动实现潮流调节与计算.docx
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昆明理工大学计算机辅助分析课程设计及matlab自动实现潮流调节与计算
昆明理工大学计算机辅助分析课程设计及matlab自动实现潮流调节与计算
重要声明：
1、本文只是提供一定参考，有错勿怪。
2.、本文采用的潮流调节及计算只针对本实验，其中有很多固化的数据与参数，以及特殊的公式、请根据要求的不同进行一定的调整（潮流计算的程序适用任何情况、不同的只是系统参数）。
3、本文潮流调节为自动调节生成，调节变量有发电机2、3电压，三台变压器分接头，没有进行无功补偿，请根据具体情况加入或删减变量。
4、自动调节潮流程序中，控制变量为各点电压首次迭代值、最终各点电压。
最终选择标准为网损最低的一组数据。
5、本实验报告为草版，有错误，但懒得改。
6、鉴于个人所有文档免费得原则，本文为免费文档，请尽量下载。
7、最后！
都免费了，要求不要太高。
要求及原始数据
电力系统潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。
潮流计算的目标是求取电力系统在给定运行状态的计算。
即节点电压和功率分布，用以检查系统各元件是否过负荷.各点电压是否满足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率损耗等。
对现有电力系统的运行和扩建，对新的电力系统进行规划设计以及对电力系统进行静态和暂态稳定分析都是以潮流计算为基础。
潮流计算结果可用如电力系统稳态研究，安全估计或最优潮流等对潮流计算的模型和方法有直接影响。
在电力系统中可能发生的各种故障中，危害最大且发生概率较高的首推短路故障。
产生短路故障的主要原因是电力设备绝缘损坏。
短路故障分为三相短路、两相短路、单相接地短路及两相接地短路。
其中三相短路时三相电流仍然对称，其余三类短路统成为不对称短路。
短路故障大多数发生在架空输电线路。
电力系统设计与运行时，要采取适当的措施降低短路故障的发生概率。
短路计算可以为设备的选择提供原始数据。
一、课程设计的目的与任务:
该课程设计为电气工程及其自动化专业的主要专业课设计之一，是学习电力系统分析基础和电力系统计算机辅助分析课程后的一个重要的实践性教学环节。
其目的在于巩固和加深对电力系统潮流和短路电流计算基本原理的理解，学习和掌握应用计算机进行电力系统设计和计算的方法，培养学生独立分析和解决问题的能力。
二、课程设计的基本要求:
掌握电力系统等值模型和参数计算，以及潮流和短路计算的基本原理，学会应用计算机计算系统潮流分布和短路电流的方法。
三、课程设计选题原则:
该课程设计是根据电力系统分析基础和电力系统计算机辅助分析课程内容，结合实际工程和科研的电力系统网络进行系统的潮流和短路电流计算。
四、课程设计内容:
4-6
LGJ-120/70
110
0.074
1.47×
5-7
LGJ-120/25
98
0.079
1.60×
6-9
LGJ-95/55
163
0.092
1.80×
7-8
LGJ-240/30
88
0.047
1.78×
8-9
LGJ-240/30
122
0.047
1.78×
说明：
线路零序电抗为正序电抗3倍。
表2.变压器参数表
线路编号
变压器型号
变压器变比（kV）
短路电压百分数（%）
2-7
SSPL-220000
242±3×2.5%/20
10
3-9
SSPL-120000
242±3×2.5%/15
6
1-4
SSPL-240000
242±3×2.5%/17.5
11
说明：
变压器零序电抗与正序电抗相等，且均为Δ/Y0接法。
表3.发电机参数表1
发电机
额定功率{MW}
额定电压{kV}
额定功率因数
1
200
16.5
0.85
2
180
18
0.85
3
100
13.8
0.85
表4.发电机参数表2
发电机
母线名
{Ω}
{Ω}
（S）
{Ω}
{Ω}
（S）
（S）
1
1
0.1460
0.0608
8.96
0.0969
0.0969
0
47.28
2
2
0.8958
0.1198
6.00
0.8645
0.1969
0.535
12.80
3
3
1.3125
0.1813
8.59
1.2578
0.2500
0.600
6.02
表5.负荷数据表
节点号
有功负荷（MW）
无功负荷（MVA）
5
125
50
6
90
30
8
100
35
思考题
1、牛顿拉夫逊法与PQ分解法有哪些联系？
有哪些区别？
二者的计算性能如何？
2、为什么在用计算机对某网络初次进行潮流计算时往往是要调潮流，而并非任何情况下只一次送入初始值算出结果就行呢？
要考虑什么条件？
各变量是如何划分的？
哪些可调？
哪些不可调？
3、发电机节点的注入无功为负值说明了什么？
4、线路有功潮流最有可能的流向是？
线路无功潮流最有可能的流向是？
5、负荷功率因数对系统潮流有什么影响？
6、潮流控制的主要手段有哪些？
7、如何降低系统网损？
8、如何校验主设备的短路容量？
9、利用节点阻抗矩阵计算短路电流和利用导纳矩阵计算短路电流的算法有何异同？
10、减小短路电流的措施有哪些？
设计主要内容：
1、完成调试潮流计算与短路计算程序调试；
计算程序以《电力系统计算机辅助分析》所用教材中的例程为基础，要求掌握算法原理，建议进行适当改写以利于本次设计应用。
2、根据设计资料准备计算数据；
整理原始数据，使其符合计算程序的输入条件。
要求比较采用变压器Π型模型前后两种情况的差异。
3、为指定电网安排合理的稳态运行方式；
合理设置目标电网中的控制变量，以1号机为平衡机，将潮流分布调整为可行的运行方式（要求所有节点的电压不得低于1.0p.u.，也不能高于1.05p.u.）绘制潮流分布图。
分析该运行方式的特点，提出进一步降低网损的改进的措施，并利用计算结果简单证明之。
具体内容参考设计资料所附思考题。
4、列表分析节点7发生各种短路故障时的短路电流，以及运行方式对故障电流的影响；
5、完成设计说明书。
要求结构清晰，即从电网模型建立，到初态潮流分布计算，到问题分析，再到调整后的方案计算。
故障电流计算也类似。
不必逐一回答所有思考题。
参数计算、潮流调节、与潮流计算matlab源程序
%参数计算的
clc;
clear;
L=[104,110,98,163,88,122];
r=[0.047,0.074,0.079,0.092,0.047,0.047];
b=[1.78e-006,1.47e-006,1.60e-006,1.80e-006,1.78e-006,1.78e-006];
disp（'线路电抗X='）;
X1=100/220^2*0.4*L;%线路各段电抗（均为标幺值，取Ub=220KV,SB=100MVA，下同）
disp（X1）;
fori=1:
6
R（i）=100/220^2*L（i）*r（i）;%加分号避免出现过程项，下同
end%线路各段电阻
disp（'线路电阻R='）;disp（R）;%输出R
fori=1:
6
Z（i）=R（i）+j*X1（i）;
Z0（i）=R（i）+3*j*X1（i）;
end
disp（'线路正序、负序阻抗Z1=Z2='）;disp（Z）;
fori=1:
6
Bl（i）=220^2/100*b（i）*L（i）;
B（i）=0+j*Bl（i）;
end%线路各容纳之半
disp（'线路容纳之半B/2='）;disp（B）;%输出B
disp（'线路零序阻抗Z0:
'）;
disp（Z0）;
U0=[11,10,6];
SN=[240,220,120];
UN=[242,242,242];
fori=1:
3;
XT（i）=j*U0（i）*242^2/SN（i）/220^2;
XT0（i）=XT（i）;
end;
disp（'变压器正、负序电抗值Xt：
'）;disp（XT）;
disp（'变压器零序电抗值Xt0：
'）;disp（XT0）;
x=[0.0608,0.1198,0.1813];%发电机暂态电抗有名值
UGN=[16.5,18,13.8];
fori=1:
3
K（i）=242/UGN（i）;
end
fori=1:
3
Xdg（i）=j*100/220^2*x（i）*K（i）*K（i）;
end%发电机暂态电抗
disp（'发电机暂态电抗Xdg='）;disp（Xdg）;%输出Xdg
PL=[125,90,100];
QL=[50,30,35];
fori=1:
3
ZL（i）=100/（PL（i）^2+QL（i）^2）*（PL（i）+j*QL（i））;
end%负荷节点阻抗
disp（'负荷节点阻抗Zl='）;disp（ZL）;%输出ZL
%支数参数形成的矩阵B1、支数参数形成的矩阵B2、节点号及其对地阻抗形成的矩阵X的形成
B1=[1,4,XT
（1）,0,1,0;2,7,XT
（2）,0,1,0;3,9,XT（3）,0,1,0;4,5,R
（1）+X1
（1）*j,B
（1）,1,0;4,6,R
（2）+X1
（2）*j,B
（2）,1,0;5,7,R（3）+X1（3）*j,B（3）,1,0;6,9,R（4）+X1（4）*j,B（4）,1,0;7,8,R（5）+X1（5）*j,B（5）,1,0;8,9,R（6）+X1（6）*j,B（6）,1,0;];
disp（'支数参数形成的矩阵：
B1='）;disp（B1）;%输出支数参数形成的矩阵B1
P=[200,180,100];
W=（P/100）+（（P/0.85）*sqrt（1-0.85*0.85）/100）*j;
B2=[W
（1）,0,1.05,1,0,1;W
（2）,0,1,1,0,3;W（3）,0,1,1,0,3;0,0,1,0,0,2;0,1.25+0.5i,1,0,0,2;0,0.9+0.3i,1,0,0,2;0,0,1,0,0,2;0,1+0.35i,1,0,0,2;0,0,1,0,0,2;];
disp（'支数参数形成的矩阵：
B2='）;disp（B2）;%输出支数参数形成的矩阵B2
%潮流自动调节的与自动计算的
n=9;
nl=9;
isb=1;
pr=0.0001;
mm=0;
X=[1,0;2,0;3,0;4,0;5,0;6,0;7,0;8,0;9,0];
disp（'******************************************************************'）;
disp（'只考虑各点电压水平，得到的满足要求的数据如下：
'）;
foraa=0:
5
B2（2,4）=1+0.01*aa;
forab=0:
5
B2（3,4）=1+0.01*ab;
forba=0:
5
B1（1,5）=0.95+0.025*ba;
forbb=0:
5
B1（2,5）=0.95+0.025*bb;
forbc=0:
5
B1（3,5）=0.95+0.025*bc;
Y=zeros（n）;e=zeros（1,n）;f=zeros（1,n）;V=zeros（1,n）;O=zeros（1,n）;S1=zeros（nl）;
fori=1:
n
ifX（i,2）~=0;
p=X（i,1）;
Y（p,p）=1./X（i,2）;
end
end
fori=1:
nl
ifB1（i,6）==0
p=B1（i,1）;q=B1（i,2）;
elsep=B1（i,2）;q=B1（i,1）;
end
Y（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;
end
G=real（Y）;B=imag（Y）;
fori=1:
n
e（i）=real（B2（i,3））;
f（i）=imag（B2（i,3））;
V（i）=B2（i,4）;
end
fori=1:
n
S（i）=B2（i,1）-B2（i,2）;
B（i,i）=B（i,i）+B2（i,5）;
end
P=real（S）;Q=imag（S）;
ICT1=0;IT2=1;N0=2*n;N=N0+1;a=0;
whileIT2~=0
IT2=0;a=a+1;
fori=1:
n
ifi~=isb
C（i）=0;
D（i）=0;
forj1=1:
n
C（i）=C（i）+G（i,j1）*e（j1）-B（i,j1）*f（j1）;
D（i）=D（i）+G（i,j1）*f（j1）+B（i,j1）*e（j1）;
end
P1=C（i）*e（i）+f（i）*D（i）;
Q1=f（i）*C（i）-D（i）*e（i）;
V2=e（i）^2+f（i）^2;
ifB2（i,6）~=3
DP=P（i）-P1;
DQ=Q（i）-Q1;
forj1=1:
n
ifj1~=isb&j1~=i
X1=-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;
elseifj1==i&j1~=isb
X1=-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;J（m,N）=DP;q=q+1;J（p,q）=X4;J（m,q）=X2;
end
end
else
DP=P（i）-P1;
DV=V（i）^2-V2;
forj1=1:
n
ifj1~=isb&j1~=i
X1=-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;
elseifj1==i&j1~=isb
X1=-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;
end
end
end
end
end
fork=3:
N0
k1=k+1;N1=N;
fork2=k1:
N1
J（k,k2）=J（k,k2）./J（k,k）;
end
J（k,k）=1;
ifk~=3
k4=k-1;
fork3=3:
k4
fork2=k1:
N1
J（k3,k2）=J（k3,k2）-J（k3,k）*J（k,k2）;
end
J（k3,k）=0;
end
ifk==N0,break;end
fork3=k1:
N0
fork2=k1:
N1
J（k3,k2）=J（k3,k2）-J（k3,k）*J（k,k2）;
end
J（k3,k）=0;
end
else
fork3=k1:
N0
fork2=k1:
N1
J（k3,k2）=J（k3,k2）-J（k3,k）*J（k,k2）;
end
J（k3,k）=0;
end
end
end
fork=3:
2:
N0-1
L=（k+1）./2;
e（L）=e（L）-J（k,N）;
k1=k+1;
f（L）=f（L）-J（k1,N）;
end
fork=3:
N0
DET=abs（J（k,N））;
ifDET>=pr
IT2=IT2+1;
end
end
ICT2（a）=IT2;
ICT1=ICT1+1;
fork=1:
n
dy（k）=sqrt（e（k）^2+f（k）^2）;
end
fori=1:
n
Dy（ICT1,i）=dy（i）;
end
forvb=1:
n
ifDy（1,vb）<=1.05&Dy（1,vb）>=1.00;
zy（vb）=1;
elsezy（vb）=0;
end
end
end%用高斯消去法解"w=-J*V"
fork=1:
n
V（k）=sqrt（e（k）^2+f（k）^2）;
O（k）=atan（f（k）./e（k））*180./pi;
end
E=e+f*j;
forva=1:
n
ifV（va）<=1.05&V（va）>=1.000;
yj（va）=1;
elseyj（va）=0;
end
end
ifyj
（1）*yj
（2）*yj（3）*yj（4）*yj（5）*yj（6）*yj（7）*yj（8）*yj（9）==1
ifzy
（1）*zy
（2）*zy（3）*zy（4）*zy（5）*zy（6）*zy（7）*zy（8）*zy（9）==1;
disp（'发电机2出口电压：
'）;
disp（B2（2,4））;
disp（'发电机3出口电压：
'）;
disp（B2（3,4））;
disp（'变压器1接头电压：
'）;
disp（B1（1,5））;
disp（'变压器2接头电压：
'）;
disp（B1（2,5））;
disp（'变压器3接头电压：
'）;
disp（B1（3,5））;
disp（'各节点的电压大小V为（节点号从小到大排列）：
'）;
disp（V）;
forp=1:
n
C（p）=0;
forq=1:
n
C（p）=C（p）+conj（Y（p,q））*conj（E（q））;
end
S（p）=E（p）*C（p）;
end
fori=1:
nl
ifB1（i,6）==0
p=B1（i,1）;q=B1（i,2）;
elsep=B1（i,2）;q=B1（i,1）;
end
Si（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））））;
end
fori=1:
nl
ifB1（i,6）==0
p=B1（i,1）;q=B1（i,2）;
elsep=B1（i,2）;q=B1（i,1）;
end
Sj（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））））;
end
ZDS=0;
fori=1:
nl
ifB1（i,6）==0
p=B1（i,1）;q=B1（i,2）;
elsep=B1（i,2）;q=B1（i,1）;
end
DS（i）=Si（p,q）+Sj（q,p）;
ZDS=DS（i）+ZDS;
end
mm=mm+1;
ZDSS（mm）=sqrt（real（ZDS）^2+imag（ZDS）^2）;
disp（'******************************************************************'）;
fori=1:
n
ZB224（mm）=B2（2,4）;
ZB234（mm）=B2（3,4）;
ZB115（mm）=B1（1,5）;
ZB125（mm）=B1（2,5）;
ZB135（mm）=B1（3,5）;
end
end
end
end
end
end
end
end
disp（'******************************************************************'）;
disp（'满足各点电压要求的数据组共有：
'）;
disp（mm）;
LOL=min（ZDSS）;
fordota=1:
mm
ifZDSS（dota）==LOL
mm=dota;
end
end
disp（'当加入线路损耗时，得到其中线路损耗最小的一组组号及关键数据为：
'）;
disp（mm）;
disp（'发电机2出口电压：
'）;
disp（ZB224（mm））;
disp（'发电机3出口电压：
'）;
disp（ZB234（mm））;
disp（'变压器1接头电压：
'）;
disp（ZB115（mm））;
disp（'变压器2接头电压：
'）;
disp（ZB125（mm））;
disp（'变压器3接头电压：
'）;
disp（ZB115（mm））;
B2（2,4）=ZB224（mm）;
B2（3,4）=ZB234（mm）;
B1（1,5）=ZB115（mm）;
B1（2,5）=ZB125（mm）;
B1（3,5）=ZB135（mm）;
disp（'用此组数据算的的潮流结果为：
'）;
disp（'节点数：
'）;
disp（n）;
disp（'节点支路数：
'）;
disp（nl）;
disp（'平衡节点：
'）;
disp（isb）;
disp（'精度：
'）;
disp（pr）;
disp（'B1='）;
disp（B1）;
disp（'B2='）;
disp（B2）;
disp（'X='）;
disp（X）;
Y=zeros（n）;e=zeros（1,n）;f=zeros（1,n）;V=zeros（1,n）;O=zeros（1,n）;S1=zeros（nl）;
disp（'节点数：
'）;
disp（n）;
disp（'节点支路数：
'）;
disp（nl）;
disp（'平衡节点：
'）;
disp（isb）;
disp（'精度：
'）;
disp（pr）;
mm=0;
X=[1,0;2,0;3,0;4,0;5,0;6,0;7,0;8,0;9,0];
fori=1:
n
ifX（i,2）~=0;
p=X（i,1）;
Y（p,p）=1./X（i,2）;
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