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    万次阅读 多人点赞 2018-06-17 22:25:18
    这是一个电气狗熬两个礼拜...2019/11/17 添加算例系统图和基础数据、参考文献。 2019/01/05 添加word文档潮流计算课程设计。 2018/07/06 说明:由于本人变压器建模与PSASP不同,本人使用模型如下图,参数输入时...

    这是一个电气狗熬两个礼拜图书馆的成果,根据华中科技大学《电力系统分析》中原理编写,可用牛顿-拉夫逊和PQ分解法计算给定标幺值条件的潮流。本人水平有限,仅供参考,欢迎一起找Bug。

    2019/11/17 添加算例系统图和基础数据、参考文献。

    2019/01/05 添加word文档 潮流计算课程设计

    2018/07/06 说明:由于本人变压器建模与PSASP不同,本人使用模型如下图,参数输入时请按该模型计算。

    2018/06/18 主程序更新:增加补偿电容参数

    2018/06/18 增加下载地址,详见文章底部。

    应用算例系统图

    基础数据(标幺值)

    (1)母线数据

    母线名

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    基准电压

    230

    230

    230

    230

    230

    230

    18

    13.8

    16.5

    (2)交流线数据

    I侧母线

    J侧母线

    电阻

    电抗

    电纳的1/2

    6

    1

    0.01

    0.085

    0.088

    1

    4

    0.032

    0.161

    0.153

    4

    3

    0.0085

    0.072

    0.0745

    3

    5

    0.0119

    0.1008

    0.1045

    5

    2

    0.039

    0.17

    0.179

    2

    6

    0.017

    0.092

    0.079

    (3)变压器数据

    I侧母线

    J侧母线

    电抗

    变比

    9

    6

    0.0576

    1

    7

    4

    0.0625

    1

    8

    5

    0.0586

    1

    (4)发电机数据

    母线名

    母线类型

    有功功率

    无功功率

    电压幅值

    电压相角

    9

    slack

    -

    -

    1.04

    0

    7

    PV

    1.63

    -

    1.025

    -

    8

    PV

    0.85

    -

    1.025

    -

    (5)负荷数据

    母线名

    母线类型

    有功功率

    无功功率

    1

    PQ

    1.25

    0.5

    2

    PQ

    0.9

    0.3

    3

    PQ

    1

    0.35

    主程序

    % file name:chaoliu_lj.m
    % auther: 山东科技大学 罗江
    % function:使用牛顿-拉夫逊法、PQ分解法计算潮流
    % update:2018/6/18 13:22 增加补偿电容参数
    %节点类型 	标号
    %PQ节点 	  1
    %PV节点 	  2
    %slack节点  3
    %能计算给定标幺值网络,有且仅有一个平衡节点的潮流
    %注意:母线标号顺序要求:PQ节点-PV节点-平衡节点
    %若某元件不存在,其导纳为0,阻抗为inf
    
    
    clear %清除工作空间变量
    clc %清屏
    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    %数据输入(标幺值)
    SB=100; %基准容量,单位MVA
    
    %母线基准电压
    Bus=[230 230 230 230 230 230 18 13.8 16.5];
    
    %交流线参数:I侧母线 J侧母线 阻抗 1/2接地导纳
    Line=[6 1 0.01+0.085i  0.088i;
    	  1 4 0.032+0.161i 0.153i; 
    	  4 3 0.0085+0.072i 0.0745i;
    	  3 5 0.0119+0.1008i 0.1045i;
    	  5 2 0.039+0.17i 0.179i;
    	  2 6 0.017+0.092i 0.079i];
    
    %变压器参数:I侧母线 J侧母线 阻抗 变比 %变压器阻抗归算到I侧
    Trans=[9 6 0.0576i 1;
    	   7 4 0.0625i 1;
    	   8 5 0.0586i 1];
    
    %加接地电容器补偿: 母线 导纳
    Cap=[2 0.0i];
    
    %发电机参数:母线 节点类型 P V/U θ
    Gen=[9 3 1.04 0;
    	 7 2 1.63 1.025;
    	 8 2 0.85 1.025]; 
    
    %负荷参数:母线 节点类型 P Q
    %按参考方向,发电机发出功率(正值),负荷消耗功率(负值)
    Load=[1 1 -1.25 -0.5;
    	  2 1 -0.9 -0.3;
    	  3 1 -1 -0.35];
    
    mode=1; %1-极坐标下牛拉法, 2-PQ分解法
    Tmax=10; %最大迭代次数
    limit=1.0e-8; %要求精度
    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    
    %变压器π型等效阻抗参数
    Zt=zeros(size(Trans,1),3);
    Zt(:,1)=Trans(:,3)./Trans(:,4);
    Zt(:,2)=Trans(:,3)./(1-Trans(:,4));
    Zt(:,3)=Trans(:,3)./(Trans(:,4).^2-Trans(:,4));
    Trans_pi=[Trans(:,1:2) Zt(:,1) 1./Zt(:,2) 1./Zt(:,3)];
    
    n=numel(Bus); %总节点数
    m=n-1; %PQ节点数
    for i=1:size(Gen,1)%数组行数
    	if Gen(i,2)==2 %除去PV节点就是PQ节点
    		m=m-1;
    	end
    end
    for i=1:size(Load,1)
    	if Load(i,2)==2
    		m=m-1;
    	end
    end
    %PQ节点包含浮游节点,其PQ=0
    
    %提取P,Q,U向量
    P=zeros(1,n); %P,Q为原始数据,Pi,Qi为计算结果
    Q=zeros(1,n);
    U=ones(1,n); %电压初始值由此确定
    cita=zeros(1,n); %此处未知节点皆设为1.0∠0 %注意:此处角度单位为度,提取后再转换成弧度,后面计算使用弧度
    for i=1:size(Gen,1)
    	if Gen(i,2)==1 %PQ节点
    		P(Gen(i,1))=Gen(i,3);
    		Q(Gen(i,1))=Gen(i,4);
    	end
    	if Gen(i,2)==2 %PV节点
    		P(Gen(i,1))=Gen(i,3);
    		U(Gen(i,1))=Gen(i,4);
    	end
    	if Gen(i,2)==3 %slack节点
    		U(Gen(i,1))=Gen(i,3);
    		cita(Gen(i,1))=Gen(i,4);
    	end	
    end
    for i=1:size(Load,1)
    	if Load(i,2)==1 %PQ节点
    		P(Load(i,1))=Load(i,3);
    		Q(Load(i,1))=Load(i,4);
    	end
    	if Load(i,2)==2 %PV节点
    		P(Load(i,1))=Load(i,3);
    		U(Load(i,1))=Load(i,4);
    	end
    	if Load(i,2)==3 %slack节点
    		U(Load(i,1))=Load(i,3);
    		cita(Load(i,1))=Load(i,4);
    	end	
    end
    disp('初始条件:')
    disp('各节点有功:')
    disp(P);
    disp('各节点无功:')
    disp(Q);
    disp('各节点电压幅值:')
    disp(U);
    cita=(deg2rad(cita)); %角度转换成弧度
    disp('各节点电压相角(度):')
    disp(rad2deg(cita)); %显示依然使用角度
    
    %节点导纳矩阵的计算
    Y=zeros(n); %新建节点导纳矩阵
    y=zeros(n); %网络中的真实导纳
    %计算y(i,j)
    for i=1:size(Line,1) %与交流线联结的真实导纳
    	ii=Line(i,1); jj=Line(i,2);
    	y(ii,jj)=1/Line(i,3);
    	y(jj,ii)=y(ii,jj);
    end
    for i=1:size(Trans_pi,1) %与变压器联结的真实导纳
    	ii=Trans_pi(i,1); jj=Trans_pi(i,2);
    	y(ii,jj)=1/Trans_pi(i,3);
    	y(jj,ii)=y(ii,jj);
    end
    %计算y(i,i)
    for i=1:size(Line,1) %与交流线联结的对地导纳
    	ii=Line(i,1); jj=Line(i,2);
    	y(ii,ii)=y(ii,ii)+Line(i,4);
    	y(jj,jj)=y(jj,jj)+Line(i,4);
    end
    for i=1:size(Trans_pi,1) %与变压器联结的对地导纳
    	ii=Trans_pi(i,1); jj=Trans_pi(i,2);
    	y(ii,ii)=y(ii,ii)+Trans_pi(i,4);
    	y(jj,jj)=y(jj,jj)+Trans_pi(i,5);
    end
    %算上补偿电容
    for i=1:size(Cap,1)
    	ii=Cap(i,1);
    	y(ii,ii)=y(ii,ii)+Cap(i,2);
    end
    %由y计算Y
    ysum=sum(y,1); %每一行求和
    for i=1:n
    	for j=1:n
    		if i==j
    			Y(i,j)=ysum(i);
    		else
    			Y(i,j)=-y(i,j);
    		end
    	end
    end
    disp('节点导纳矩阵:');
    disp(Y);
    
    G=real(Y); %电导矩阵
    B=imag(Y); %电纳矩阵
    
    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    %以上为基础数据整理
    %接下来是牛拉法的大循环
    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    
    %计算功率不平衡量
    [dP,dQ,Pi,Qi]=Unbalanced( n,m,P,Q,U,G,B,cita );
    disp('有功不平衡量:');
    disp(dP);
    disp('无功不平衡量:');
    disp(dQ);
    
    for i=1:Tmax
        fprintf('第%d次迭代\n',i);
    	%雅可比矩阵的计算
        if(mode==1)
    		J=Jacobi( n,m,U,cita,B,G,Pi,Qi );
    		disp('雅可比矩阵');
    		disp(J);
        end
    
    	%求解节点电压修正量
    	if(mode==1)
    		[dU,dcita]=Correct( n,m,U,dP,dQ,J );   
    	else
        	[dU,dcita]=PQ_LJ( n,m,dP,dQ,U,B );
    	end
    	disp('电压、相角修正量:');
    	disp(dU);
    	disp(rad2deg(dcita));
    
    	%修正节点电压
    	U=U+dU;
    	cita=cita+dcita;
    	disp('节点电压幅值:');
    	disp(U);
    	disp('节点电压相角:');
    	disp(rad2deg(cita));
    
    	%计算功率不平衡量
    	[dP,dQ,Pi,Qi]=Unbalanced( n,m,P,Q,U,G,B,cita );
    	disp('有功不平衡量:');
    	disp(dP);
    	disp('无功不平衡量:');
    	disp(dQ);
    	if (max(abs(dP))<limit && max(abs(dQ))<limit )
    		break;
    	end%if
    end%for
    
    %迭代结束,判断收敛
    if (max(abs(dP))<limit && max(abs(dQ))<limit )
    	disp('计算收敛');
    else
    	disp('计算不收敛或未达到要求精度');
    end
    %打印功率
    fprintf('迭代总次数:%d\n', i);
    disp('节点电压幅值:');
    disp(U);
    disp('节点电压相角:');
    disp(rad2deg(cita));
    disp('有功计算结果:');
    disp(Pi);
    disp('无功计算结果:');
    disp(Qi);

     

    子程序一

     

    % filename:Unbalanced.m
    % author: 山东科技大学 罗江
    % function: 计算功率不平衡量
    function [ dP,dQ,Pi,Qi ] = Unbalanced( n,m,P,Q,U,G,B,cita )
    %计算ΔPi有功的不平衡量
    for i=1:n
    	for j=1:n
    		Pn(j)=U(i)*U(j)*(G(i,j)*cos(cita(i)-cita(j))+B(i,j)*sin(cita(i)-cita(j)));
    	end
    	Pi(i)=sum(Pn);
    end
    dP=P(1:n-1)-Pi(1:n-1); %dP有n-1个
    
    %计算ΔQi无功的不平衡量
    for i=1:n
    	for j=1:n
    		Qn(j)=U(i)*U(j)*(G(i,j)*sin(cita(i)-cita(j))-B(i,j)*cos(cita(i)-cita(j)));
    	end
    	Qi(i)=sum(Qn);
    end
    dQ=Q(1:m)-Qi(1:m); %dQ有m个
    
    
    end%func
    
    

    子程序二

    % filename:Jacobi.m
    % author:山东科技大学 罗江
    % function: 计算雅可比矩阵
    function [ J ] = Jacobi( n,m,U,cita,B,G,Pi,Qi )
    %雅可比矩阵的计算
    %分块 H N K L
    %i!=j时
    for i=1:n-1
    	for j=1:n-1
    		H(i,j)=-U(i)*U(j)*(G(i,j)*sin(cita(i)-cita(j))-B(i,j)*cos(cita(i)-cita(j)));
    	end
    end
    for i=1:n-1
    	for j=1:m
    		N(i,j)=-U(i)*U(j)*(G(i,j)*cos(cita(i)-cita(j))+B(i,j)*sin(cita(i)-cita(j)));
    	end
    end
    for i=1:m
    	for j=1:n-1
    		K(i,j)=U(i)*U(j)*(G(i,j)*cos(cita(i)-cita(j))+B(i,j)*sin(cita(i)-cita(j)));
    	end
    end
    for i=1:m
    	for j=1:m
    		L(i,j)=-U(i)*U(j)*(G(i,j)*sin(cita(i)-cita(j))-B(i,j)*cos(cita(i)-cita(j)));
    	end
    end
    %i==j时
    for i=1:n-1
    	H(i,i)=U(i).^2*B(i,i)+Qi(i);
    end
    for i=1:m
    	N(i,i)=-U(i).^2*G(i,i)-Pi(i);
    end
    for i=1:m
    	K(i,i)=U(i).^2*G(i,i)-Pi(i);
    end
    for i=1:m
    	L(i,i)=U(i).^2*B(i,i)-Qi(i);
    end
    
    %合成雅可比矩阵
    J=[H N;K L];
    
    
    end
    
    

    子程序三

    % filename:Correct.m
    % author:山东科技大学 罗江
    % function:修正节点电压
    function [ dU,dcita ] = Correct( n,m,U,dP,dQ,J )
    %求解节点电压修正量
    for i=1:m
    	Ud2(i,i)=U(i);
    end
    dPQ=[dP dQ]';
    dUcita=(-inv(J)*dPQ)';
    dcita=dUcita(1:n-1);
    dcita=[dcita 0];
    dU=(Ud2*dUcita(n:n+m-1)')';
    dU=[dU zeros(1,n-m)];
    
    
    end
    
    

    子程序四

    % filename:PQ_LJ.m
    % author:山东科技大学 罗江
    % function:使用PQ分解法计算电压修正量
    function [ dU,dcita ] = PQ_LJ( n,m,dP,dQ,U,B )
    dP_U=dP./U(1:n-1);
    dQ_U=dQ./U(1:m);
    dUdcita=(-inv(B(1:n-1,1:n-1))*dP_U')';
    dcita=dUdcita./U(1:n-1);
    dU=(-inv(B(1:m,1:m))*dQ_U')';
    dU=[dU zeros(1,n-m)];
    dcita=[dcita 0];%补零
    
    
    end
    
    

    程序下载地址:点击下载程序

    参考文献

    [1]《电力系统分析(第四版)》 何仰赞 温增银,华中科技大学出版社,2017.

    [2]MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真(第2版)》 于群 曹娜,机械工业出版社,2017.

    [3]《电力系统分析课程设计指导及示例分析》郭丽萍 顾秀芳,中国水利水电出版社,2016.

    [4]《电力系统分析的计算机算法》邱晓燕 刘天琪 黄媛,中国电力出版社,2015.

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