华北电力大学潮流上机课程设计报告.docx
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华北电力大学潮流上机课程设计报告
课程设计报告
（2014—2015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：
电气1215
学号：
学生姓名：
指导教师：
王莉丽
设计周数：
两周
成绩：
日期：
2015年1月4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
四、参考文献
1.《电力系统分析基础》，李庚银，机械工业出版社，2011年，第一版；
2.《电力系统稳态分析》，陈珩，中国电力出版社，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
1.手算过程及结果
2.
计算机计算流程图
3.完整的潮流程序
头文件（定义变量）：
#defineBus_Num9
#defineLine_Num9
#definePrecision1e-5
structBus
{
intNo;
floatVoltage,Phase,GenP,GenQ,LoadP,LoadQ;
intType;
}gBus[Bus_Num];
structLine
{
intNo,No_I,No_J;
floatR,X,B,k;
}gLine[Line_Num];
floatgY_G[Bus_Num][Bus_Num],gY_B[Bus_Num][Bus_Num];
floatgDelta_P[Bus_Num-1],gDelta_Q[Bus_Num-1],gDelta_PQ[2*（Bus_Num-1）];
floatgJaccobi[2*（Bus_Num-1）][2*（Bus_Num-1）];
floatgDelta_f[Bus_Num-1],gDelta_e[Bus_Num-1],gDelta_fe[2*（Bus_Num-1）];
floatgf[Bus_Num],ge[Bus_Num];
主程序：
//flow.cpp:
主项目文件
#include"stdafx.h"
#include"NEquation.h"
#include"math.h"
#include"stdio.h"
#include"config.h"
usingnamespaceSystem;
voidtest（）
{
NEquationob1;
ob1.SetSize
（2）;
ob1.Data（0,0）=1;
ob1.Data（0,1）=2;
ob1.Data（1,0）=2;
ob1.Data（1,1）=1;
ob1.Value（0）=4;
ob1.Value
（1）=6;
ob1.Run（）;
printf（"x1=%f\n",ob1.Value（0））;
printf（"x2=%f\n",ob1.Value
（1））;
}
voidGetData（）//Readthedata
{
FILE*fp;
inti;
fp=fopen（"E:
\\1121960726\\flow\\data\\data.txt","r"）;
if（fp==NULL）
{
printf（"Cannotopenthefilenamed'data.txt'\n"）;
return;
}
for（i=0;i<=Bus_Num-1;i++）
{
fscanf（fp,"%d,%f,%f,%f,%f,%f,%f,%d",&gBus[i].No,&gBus[i].Voltage,&gBus[i].Phase,
&gBus[i].GenP,&gBus[i].GenQ,&gBus[i].LoadP,&gBus[i].LoadQ,&gBus[i].Type）;
}
for（i=0;i<=Line_Num-1;i++）
{
fscanf（fp,"%d,%d,%d,%f,%f,%f,%f",&gLine[i].No,&gLine[i].No_I,&gLine[i].No_J,
&gLine[i].R,&gLine[i].X,&gLine[i].B,&gLine[i].k）;
}
fclose（fp）;
}
voidGetYMatrix（）
{
inti,j,bus1,bus2;
floatr,x,d,g,b,g1,b1,g2,b2,g3,b3;
FILE*fp;
for（i=0;i<=Bus_Num-1;i++）
{
for（j=0;j<=Bus_Num-1;j++）
{
gY_G[i][j]=0;
gY_B[i][j]=0;
}
}
for（i=0;i<=Line_Num-1;i++）
{
if（gLine[i].k==0）
{
bus1=gLine[i].No_I-1;
bus2=gLine[i].No_J-1;
r=gLine[i].R;
x=gLine[i].X;
d=r*r+x*x;
g=r/d;
b=-x/d;
gY_G[bus1][bus1]=gY_G[bus1][bus1]+g;
gY_G[bus2][bus2]=gY_G[bus2][bus2]+g;
gY_G[bus1][bus2]=gY_G[bus1][bus2]-g;
gY_G[bus2][bus1]=gY_G[bus2][bus1]-g;
gY_B[bus1][bus1]=gY_B[bus1][bus1]+b+gLine[i].B;
gY_B[bus2][bus2]=gY_B[bus2][bus2]+b+gLine[i].B;
gY_B[bus1][bus2]=gY_B[bus1][bus2]-b;
gY_B[bus2][bus1]=gY_B[bus2][bus1]-b;}
else
{
bus1=gLine[i].No_I-1;
bus2=gLine[i].No_J-1;
x=gLine[i].X;
d=r*r+x*x;
g=r/d;
b=-x/d;
g1=g/gLine[i].k;
b1=b/gLine[i].k;
g2=g*（1-gLine[i].k）/（gLine[i].k*gLine[i].k）;
b2=b*（1-gLine[i].k）/（gLine[i].k*gLine[i].k）;
g3=g*（gLine[i].k-1）/gLine[i].k;
b3=b*（gLine[i].k-1）/gLine[i].k;
gY_G[bus1][bus1]=gY_G[bus1][bus1]+g1+g2;
gY_G[bus2][bus2]=gY_G[bus2][bus2]+g1+g3;
gY_G[bus1][bus2]=gY_G[bus1][bus2]-g1;
gY_G[bus2][bus1]=gY_G[bus2][bus1]-g1;
gY_B[bus1][bus1]=gY_B[bus1][bus1]+b1+b2;
gY_B[bus2][bus2]=gY_B[bus2][bus2]+b1+b3;
gY_B[bus1][bus2]=gY_B[bus1][bus2]-b1;
gY_B[bus2][bus1]=gY_B[bus2][bus1]-b1;
}
}
//outputtheYmatrix
fp=fopen（"E:
\\1121960726\\flow\\data\\ymatrix.txt","w"）;
if（fp==NULL）
{
printf（"Cannotopenthefilenamed'ymatrix.txt'\n"）;
return;
}
fprintf（fp,"---YMatrix---\n"）;
for（i=0;i<=Bus_Num-1;i++）
{
for（j=0;j<=Bus_Num-1;j++）
{
fprintf（fp,"Y（%d,%d）=（%10.5f,%10.5f）\n",i+1,j+1,gY_G[i][j],gY_B[i][j]）;
}
}
fclose（fp）;
}
voidSetInitial（）
{
inti;
for（i=0;i<=Bus_Num-1;i++）
{
if（gBus[i].Type==3）
{
gf[i]=gBus[i].Voltage*sin（gBus[i].Phase）;
ge[i]=gBus[i].Voltage*cos（gBus[i].Phase）;
}
else
{
gf[i]=0;
ge[i]=1;
}
}
}
voidGetUnbalance（）
{
inti,j;
FILE*fp;
for（i=0;i<=Bus_Num-2;i++）
{
gDelta_P[i]=gBus[i+1].GenP-gBus[i+1].LoadP;
if（gBus[i+1].Type==2）//PV节¨2点ì?
gDelta_Q[i]=gBus[i+1].Voltage*gBus[i+1].Voltage-（ge[i+1]*ge[i+1]+gf[i+1]*gf[i+1]）;
else
gDelta_Q[i]=gBus[i+1].GenQ-gBus[i+1].LoadQ;
for（j=0;j<=Bus_Num-1;j++）
{
gDelta_P[i]=gDelta_P[i]-ge[i+1]*（gY_G[i+1][j]*ge[j]-gY_B[i+1][j]*gf[j]）-gf[i+1]*（gY_G[i+1][j]*gf[j]+gY_B[i+1][j]*ge[j]）;
if（gBus[i+1].Type==1）//PQ节¨2点ì?
gDelta_Q[i]=gDelta_Q[i]-gf[i+1]*（gY_G[i+1][j]*ge[j]-gY_B[i+1][j]*gf[j]）+ge[i+1]*（gY_G[i+1][j]*gf[j]+gY_B[i+1][j]*ge[j]）;
}
}
for（i=0;i<=Bus_Num-2;i++）//合?
并?
é
{
gDelta_PQ[2*i]=gDelta_P[i];
gDelta_PQ[2*i+1]=gDelta_Q[i];
}
fp=fopen（"E:
\\1121960726\\flow\\data\\unbalance.txt","w"）;
if（fp==NULL）
{
printf（"无法打开文件：
”'unbalance.txt'\n"）;
return;
}
fprintf（fp,"---Unbalance---\n"）;
for（i=0;i<=2*Bus_Num-3;i++）
{
fprintf（fp,"Unbalance[%d]=%10.5f\n",i+1,gDelta_PQ[i]）;
}
fclose（fp）;
}
voidGetJaccobi（）
{
inti,j;
floatga[Bus_Num-1],gb[Bus_Num-1];
FILE*fp;
for（i=0;i<=Bus_Num-2;i++）//计算注入电流
{
ga[i]=0;
gb[i]=0;
for（j=0;j<=Bus_Num-1;j++）
{
ga[i]=ga[i]+gY_G[i+1][j]*ge[j]-gY_B[i+1][j]*gf[j];
gb[i]=gb[i]+gY_G[i+1][j]*gf[j]+gY_B[i+1][j]*ge[j];
}
}
for（i=0;i<=Bus_Num-2;i++）
{
for（j=0;j<=Bus_Num-2;j++）
{
if（i!
=j）
{
gJaccobi[2*i][2*j]=-gY_B[i+1][j+1]*ge[i+1]+gY_G[i+1][j+1]*gf[i+1];
gJaccobi[2*i][2*j+1]=gY_G[i+1][j+1]*ge[i+1]+gY_B[i+1][j+1]*gf[i+1];
if（gBus[i+1].Type==2）//PV节¨2点ì?
{
gJaccobi[2*i+1][2*j]=0;
gJaccobi[2*i+1][2*j+1]=0;
}
else//PQ
{
gJaccobi[2*i+1][2*j]=-gJaccobi[2*i][2*j+1];
gJaccobi[2*i+1][2*j+1]=gJaccobi[2*i][2*j];
}
}
else
{
gJaccobi[2*i][2*j]=-gY_B[i+1][j+1]*ge[i+1]+gY_G[i+1][j+1]*gf[i+1]+gb[i];
gJaccobi[2*i][2*j+1]=gY_G[i+1][j+1]*ge[i+1]+gY_B[i+1][j+1]*gf[i+1]+ga[i];
if（gBus[i+1].Type==2）//PV节¨2点ì?
{
gJaccobi[2*i+1][2*j]=2*gf[i+1];
gJaccobi[2*i+1][2*j+1]=2*ge[i+1];
}
else//PQ节点
{
gJaccobi[2*i+1][2*j]=-gY_G[i+1][j+1]*ge[i+1]-gY_B[i+1][j+1]*gf[i+1]+ga[i];
gJaccobi[2*i+1][2*j+1]=-gY_B[i+1][j+1]*ge[i+1]+gY_G[i+1][j+1]*gf[i+1]-gb[i];
}
}
}
}
fp=fopen（,"w"）;
if（fp==NULL）
{
printf（"无法打开文件：
”'jaccobi.txt'\n"）;
return;
}
fprintf（fp,"---JaccobiMatrix---\n"）;
for（i=0;i<=2*Bus_Num-3;i++）
{
for（j=0;j<=2*Bus_Num-3;j++）
{
fprintf（fp,"jaccobi（%d,%d）=%10.5f\n",i+1,j+1,gJaccobi[i][j]）;
}
}
fclose（fp）;
}
voidGetRevised（）
{
inti,j;
FILE*fp;
NEquationob1;//解矩阵方程
ob1.SetSize（2*（Bus_Num-1））;
for（i=0;i<=2*Bus_Num-3;i++）
for（j=0;j<=2*Bus_Num-3;j++）
ob1.Data（i,j）=gJaccobi[i][j];
for（i=0;i<=2*Bus_Num-3;i++）
ob1.Value（i）=gDelta_PQ[i];
ob1.Run（）;
for（i=0;i<=Bus_Num-2;i++）
{
gDelta_f[i]=ob1.Value（2*i）;
gDelta_e[i]=ob1.Value（2*i+1）;
gDelta_fe[2*i]=gDelta_f[i];
gDelta_fe[2*i+1]=gDelta_e[i];
}
fp=fopen（"E:
\\1121960726\\flow\\data\\revised.txt","w"）;
if（fp==NULL）
{
printf（"无法打开文件：
”'revised.txt'\n"）;
return;
}
fprintf（fp,"---Revised---\n"）;
for（i=0;i<=2*Bus_Num-3;i++）
{
fprintf（fp,"revised[%d]=%10.5f\n",i+1,gDelta_fe[i]）;
}
fclose（fp）;
}
voidGetNewValue（）
{
inti;
FILE*fp;
for（i=0;i<=Bus_Num-2;i++）
{
gf[i+1]=gf[i+1]+gDelta_f[i];
ge[i+1]=ge[i+1]+gDelta_e[i];
}
fp=fopen（"E:
\\1121960726\\flow\\data\\newvalue.txt","w"）;
if（fp==NULL）
{
printf（"无法打开文件：
”'newvalue.txt'\n"）;
return;
}
fprintf（fp,"---NewValue---\n"）;
for（i=0;i<=Bus_Num-2;i++）
{
fprintf（fp,"f（%d）=%10.5f,e（%d）=%10.5f\n",i+1,gf[i+1],i+1,ge[i+1]）;}
fclose（fp）;
}
intmain（array:
String^>^args）
{
inti,Count_Num;
floatmaxValue;
//test（）;
GetData（）;
GetYMatrix（）;
SetInitial（）;
for（Count_Num=0;Count_Num<=100;Count_Num++）
{
GetUnbalance（）;
GetJaccobi（）;
GetRevised（）;
GetNewValue（）;
maxValue=fabs（gDelta_fe[0]）;
for（i=1;i<=2*（Bus_Num-1）-1;i++）
{
if（maxValue{
maxValue=fabs（gDelta_fe[i]）;
}
}
if（maxValue{
break;
}
}
printf（"%d\n",Count_Num）;
for（i=0;i<=Bus_Num-1;i++）
{
printf（"%10.5f\n",sqrt（ge[i]*ge[i]+gf[i]*gf[i]））;
}
while（true）
{
}
return0;
}
计算结果：
（1）原始数据：
（2）节点导纳矩阵：
（3）Jacobi矩阵：
（4）NewVoltageValue:
（5）不平衡量：
（6）修正量：
（6）结果：
3.回答思考题
1.潮流计算的方法有哪些？
各有何特点？
2.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.设计中遇到的问题和解决的办法。
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