电力系统分析大作业报告C++.docx

1、电力系统分析大作业报告C+原创 电力系统分析潮流分析与三相短路计算年级 09级学院 电气与自动化工程学院专业 电气工程及其自动化程序说明：本程序实现了从键盘输入各节点参数，各支路参数，进行潮流计算、三相金属性短路计算，并将结果输出到文件中。节点参数的输入顺序与节点序号无关，支路参数参数的输入同样与其头尾结点的序号无关。节点编号从零开始，中间不能出现间断。由于时间紧迫，没能实现有文件输入数据，以及通过键盘输入命令调整节点参数，很是遗憾。本程序将节点编号（ID）作为作为联系程序各部分的纽带，减小了个部分之间的联系是程序的结构简单化。使用LU解潮流方程，而不是用高斯法，以减少计算量。但关于内存分配还

2、没有优化（毕竟时间紧）。程序中关于函数重载，指针的使用也小有心得。本程序写了整整两个星期，花了很多精力，后很多收获,对潮流计算又有了更深的理解，同时也耽误了好多时间。有得也有失吧程序流程图：程序中参数的意义1. 全局变量nodes_num（int） 节点数目（由外部输入）branchs_num (int) 支路书目（由外部输入）pv_num (int) PV节点数目pq_num (int) PQ节点数目B_angle_num (int) 与相角有关的电导矩阵阶数B_u_num (int) 与电压有关的电导矩阵的阶数array_end (int*) 以某节点为头结点的支路的条数B (double

3、*) 节点电导矩阵G (double*) 节点电抗矩阵b_angle_no (int*) 相角相关矩阵各节点ID数列b_u_no (int) 电压相关矩阵各节点ID数列NB_angle (double*) 相角相关矩阵NB_u (double*) 电压相关矩阵d_angle_angle (double*) 相角变化量数列（其元素为nodes中d_angle_x_u的地址）d_u_u (double*) 电变化量数列（其元素为nodes中d_u的地址）lu_u (double*) 的LU分解矩阵lu_angle (double*) 的LU分解矩阵d_P (double) d_Q (double)

4、fxP (double*) 相角相关矩阵的fx数列（其元素为node中fx_P的地址）fxQ (double*) 电压相关矩阵的fx数列（其元素为node中fx_Q的地址）Zf (double*) 短路点所在的节点阻抗矩阵的列（Zfi0=R，Zfi1=X）Uf (double*) 各节点短路电压矩阵（Ufi0为实部，Zfi1为虚部）outfile (ofstream) 文件输出流nodes_array (Node*) 节点数组（以节点ID为序排列）branchs (Branch*) 支路矩阵（以头结点ID排列）2. Nodeid (int) 节点序号（输入时最小序号为1，内部从0开始）type

5、 (int) 节点类型（平衡节点0，PV节点1，PQ节点2）u (double) 节点电压angle (double) 节点电压相角angle_x_u (double) 相角与电压的乘积xd (double) 发电机直轴电抗pi (double) 发电机输出有功与节点流出有功之差qi (double) 节点流出有功的值d_u (double) 电压变化量d_angle_x_u (double) 电压与相角乘积的变化量 P (double) 计算得节点的净流入有功Q (double) 计算得节点的净流入无功fx_P (double) (Pi-P)/Ufx_Q (double) (Qi-Q)/Uc

6、_nodes (int5) 与本节点相关的节点ID数列（本节点ID为该数列第一个元素）c_nodes_num (int) 本节点相关节点的数目3. Branchshead_id (int) 头结点ID（输入参数）end_id (int) 尾节点ID（输入参数）r (double) 线路阻抗（输入参数）x (double) 线路电抗（输入参数）b_2 (double) 线路并联电纳（输入参数）gii (double) 本支路对相关节点自电导的贡献gij (double) 本支路对相关节点互电导的贡献bii (double) 本支路对相关节点自电纳的贡献bij (double) 本支路对相关节点互

7、电导的贡献程序中函数void creat_B_angle_u(void) 建立void lu(double *a ,double *lu ,int num) 将线性方程组的系数矩阵进行LU分解void soving_equations(double *lu,double *x,double *b,int num) 利用LU矩阵进行回代解方程组void compute_PQ(void) 结算各节点的P、Qvoid creat_mat(double*a,int i,int j); 为矩阵分配内存空间void creat_mat(double*a,int i); 为矩阵分配内存空间void ini_

8、test(void) 用于测试的参数初始化函数void ini(void) 从键盘输入的参数初始化函数void out_mat(double*a,int n1,int n2) 输出矩阵void out_mat(double*a,int n) 输出矩阵void out_mat(double *a,int n); 输出数列void out_paraments(int i) 输出电网潮流结果void out_const_parament(void) 输出B G矩阵等潮流计算恒定参数void compute_new_B(void) 计算考虑发电机和负载后的节点导纳矩阵（含B、G）void comput

9、e_Zf(int id) 计算短路点所在的节点阻抗矩阵的列向量（id为短路点序号）void compute_new_BG(void) 计算考虑发电机和负载后的节点导纳矩阵（含B、G）void a_to_xy(double *a) 将虚数由极坐标表示变为直角坐标表示void xy_to_a(double *a) 将虚数由表示直角坐标变为极坐标表示void add_i(double *a,double *b) 虚数加法运算（参数为直角坐标表示，下同）void add_i(double *c,double *a,double *b) 虚数加法运算void sub_i(double *a,double

10、 *b) 虚数减法运算void sub_i(double *c,double *a,double *b) 虚数减法运算void mul_i(double *a,double *b) 虚数乘法运算void mul_i(double *c,double *a,double *b) 虚数乘法运算void div_i(double *a,double *b) 虚数除法运算void div_i(double *c,double *a,double *b) 虚数除法运算void compute_UI(int id) 计算短路后个点的电压void compute_Ii() 计算短路后各支路点电流潮流计算程序

11、#include#include#includeusing namespace std;/PQ,PV,平衡节点的fxP,fx_Q的求取int nodes_num,branchs_num;/节点总数，支路总数int pv_num,pq_num;/=pv节点数int B_angle_num;/=pv节点数+PQ节点数int B_u_num;/=PQ节点数int *array_end;/以某节点为头结点的树枝的条数double *B,*G;int *b_angle_no,*b_u_no;double *NB_angle,*NB_u;double *d_angle_angle,*d_u_u;doubl

12、e *lu_u,*lu_angle;/lu分解结果double d_P,d_Q,*fxP_angle,*fxQ_u;double *Zf,*Uf;ofstream outfile(E:data.txt);const double e=0.0001;/精确度struct Node int id,type;/平衡节点0，pv节点1，PQ节点2 double u,angle,angle_x_u,xd; double pi,qi; double d_u,d_angle_x_u; double P,Q,fxP,fxQ; int c_nodes5,c_nodes_num;*nodes_array;stru

13、ct Branch int head_id,end_id; double r,x,b_2;/输入参数 double gii,gij;/gb构成y double bii,bij;*branchs;void main() void creat_B_angle_u(void); void lu(double *a ,double *lu ,int num); void soving_equations(double *lu,double *x,double *b,int num); void compute_PQ(void); void creat_mat(double*a,int i,int j)

14、; void creat_mat(double*a,int i); void ini_test(void); void ini(void); void out_mat(double*a,int n1,int n2); void out_mat(double*a,int n); void out_mat(double *a,int n); void out_paraments(int i); void out_const_parament(void); void compute_new_B(void); void compute_Zf(int id); void compute_new_BG(v

15、oid); void a_to_xy(double *a); void xy_to_a(double *a); void add_i(double *a,double *b); void add_i(double *c,double *a,double *b); void sub_i(double *a,double *b); void sub_i(double *c,double *a,double *b); void mul_i(double *a,double *b); void mul_i(double *c,double *a,double *b); void div_i(doubl

16、e *a,double *b); void div_i(double *c,double *a,double *b); void compute_UI(int id); void compute_Ii(); ini(); /*ini_test();*/ B_angle_num=pv_num+pq_num;/计算雅可比矩阵 B_u_num=pq_num; b_angle_no=new intB_angle_num; b_u_no=new intB_u_num; creat_mat(&B,nodes_num,nodes_num); creat_mat(&G,nodes_num,nodes_num)

17、; creat_mat(&NB_angle,B_angle_num,B_angle_num); creat_mat(&lu_angle,B_angle_num,B_angle_num); creat_mat(&NB_u,B_u_num,B_u_num); creat_mat(&lu_u,B_u_num,B_u_num); creat_mat(&d_angle_angle,B_angle_num,1); creat_mat(&d_u_u,B_u_num,1); creat_mat(&fxP_angle,B_angle_num,1); creat_mat(&fxQ_u,B_u_num,1); cr

18、eat_mat(&Zf,nodes_num,2); creat_mat(&Uf,nodes_num,2); for(int i=0;inodes_num;i+) Bi=new doublenodes_num; for(int i=0;inodes_num;i+)/计算全网节点导纳矩阵 B G for(int j=0;jnodes_num;j+) Bij=0; Gij=0; for(int i=0;inodes_num;i+) for(int j=0;jarray_endi;j+) Bibranchsij.end_id=-branchsij.bij; Bbranchsij.end_idi=-br

19、anchsij.bij; Bii+=branchsij.bii; Bbranchsij.end_idbranchsij.end_id+=branchsij.bii; Gibranchsij.end_id=-branchsij.gij; Gbranchsij.end_idi=-branchsij.gij; Gii+=branchsij.gii; Gbranchsij.end_idbranchsij.end_id+=branchsij.gii; creat_B_angle_u(); lu(NB_angle,lu_angle,B_angle_num); lu(NB_u,lu_u,B_u_num);

20、out_const_parament(); int count=0; for(int i=0;i20;i+) int lte=0; count+; compute_PQ(); for(int i=0;iB_angle_num;i+) int this_id=b_angle_noi; nodes_arraythis_id.fxP=(nodes_arraythis_id.pi-nodes_arraythis_id.P)/nodes_arraythis_id.u;/改动- if(abs(nodes_arrayi.fxP)e) lte+; for(int i=0;iB_u_num;i+) int th

21、is_id=b_u_noi; nodes_arraythis_id.fxQ=(nodes_arraythis_id.qi-nodes_arraythis_id.Q)/nodes_arraythis_id.u; if(abs(nodes_arraythis_id.fxQ)=(B_angle_num+B_u_num) break; else soving_equations(lu_angle,d_angle_angle,fxP_angle,B_angle_num); soving_equations(lu_u,d_u_u,fxQ_u,B_u_num); for(int i=0;inodes_num

22、;i+) nodes_arrayi.angle_x_u+=nodes_arrayi.d_angle_x_u; nodes_arrayi.angle=nodes_arrayi.angle_x_u/nodes_arrayi.u; nodes_arrayi.u+=nodes_arrayi.d_u; out_paraments(count); compute_new_BG(); outfile修正后的节点电纳矩阵-endl; out_mat(B,nodes_num); outfile修正后的节点电导矩阵-endl; out_mat(G,nodes_num); compute_Zf(3); comput

23、e_UI(3); for(int i=0;inodes_num;i+) outfile第(i+1)节点 电压： sqrt(pow(Ufi0,2)+pow(Ufi1,2)endl; outfileendl; compute_Ii();void creat_B_angle_u(void) for(int i=0,j=0,k=0;inodes_num;i+)/获得两矩阵元素编号与节点编号的关系 if(nodes_arrayi.type!=0) b_angle_noj=i; j+; if(nodes_arrayi.type=2) b_u_nok=i; k+; for(int i=0;iB_angle_

24、num;i+) for(int j=0;jB_angle_num;j+) NB_angleij=-Bb_angle_noib_angle_noj; d_angle_anglei=&(nodes_arrayb_angle_noi.d_angle_x_u); fxP_anglei=&(nodes_arrayb_angle_noi.fxP); for(int i=0;iB_u_num;i+) for(int j=0;jB_u_num;j+) NB_uij=-Bb_u_noib_u_noj; d_u_ui=&(nodes_arrayb_u_noi.d_u); fxQ_ui=&(nodes_arrayb

25、_u_noi.fxQ); void lu(double *a ,double *lu ,int num) for(int i=0;inum;i+) for(int j=0;jnum;j+) luij=aij; if(ij) for(int k=0;ki;k+) luij-=luik*lukj; luij/=luii; else for(int k=0;kj;k+) luij-=luik*lukj; void soving_equations(double *lu,double *x,double *b,int num) double *y=new doublenum; for(int i=0;

26、inum;i+) yi=bi0; for(int j=0;j=0;i-) xi0=yi; for(int j=i+1;jnum;j+) xi0-=luij*xj0; delete y;void compute_PQ(void) for(int i=0;inodes_num;i+) double tempP=0,tempQ=0; for(int j=0;jnodes_arrayi.c_nodes_num;j+) int c_id=nodes_arrayi.c_nodesj; double angleij=nodes_arrayi.angle-nodes_arrayc_id.angle; temp

27、P+=nodes_arrayc_id.u*(Gic_id*cos(angleij)+Bic_id*sin(angleij); tempQ+=nodes_arrayc_id.u*(Gic_id*sin(angleij)-Bic_id*cos(angleij); nodes_arrayi.P=tempP*nodes_arrayi.u; nodes_arrayi.Q=tempQ*nodes_arrayi.u; void creat_mat(double*a,int i,int j) *a=new double*i; for(int k=0;ki;k+) (*a)k=new doublej;void creat_mat(double*a,int i) *a=new double*i; for(int k=0;ki;k+) (*a)k=new doublei;void ini_test(void) nodes_num=9; pv_num=2; pq_num=6; nodes_array=new Nodenodes_num; branchs=new Branch*nodes_num; for(int i=0;inodes_