1、实验指导书 内 蒙 古 工 业 大 学 电 力 学 院电力系统计算机辅助潮流计算实验指导书 编者：顾秀芳 单位：电力学院电力工程系 时间：2006年5月电力系统计算机辅助潮流计算实验指导书1、实验目的：了解计算机潮流分析的基本原理、主要步骤；掌握节点导纳矩阵形成和修改的方法，掌握数据处理的基本方法；熟悉Matlab运行环境，了解Matlab基本编程语句和语法；运用潮流分析程序对给定网络的运行方式做潮流分析，并初步分析计算结果；2、实验内容：输入网络参数，包括节点号、节点导纳矩阵、节点功率等；输入潮流程序、调试并输出结果，绘制潮流分布图。 3、实验要求：通过预习，对计算机潮流分析基本理论有深入了
2、解；为程序准备必要的、准确的原始数据；熟悉Matlab运行环境，输入潮流程序，上机独立完成程序的调试，给出潮流分析的结果并按要求绘制潮流分布图。4、实验步骤：（1） 熟悉原始资料：根据计算要求，整理数据，包括：计算网络中线路、变压器的参数、形成节点导纳矩阵；表示各节点的注入功率。（以上数据均采用有名值计算）（2） 读通潮流程序：完成程序的解释和说明，必要时附加对应的公式和程序语言的说明；（3） 上机调试：熟悉Matlab的运行环境，准确输入原始数据、节点编号、节点注入功率等信息；（4） 整理计算结果：根据计算结果作电网潮流分布图。 5、 原始数据：（1） 网络接线示意图；（2） 导线、变压器型
3、号及参数；（3） 节点负荷或发电机功率。6 、实验题目：1）实验网络接线图及原始数据：如图所示，3为平衡节点，1、2为P、Q节点，电压等级为110kV，节点处功率已将各线路充电功率考虑在内，3节点电压为115kV，角度为0。表1-1导线型号参数的选择线路型号（）（）线路长度()长期载流量A1-2LGJ-700.450.44153.32971-3LGJ-1500.210.41647.624722-3LGJ-1500.210.41664.294722）要求完成的内容：（1） 预习报告：按照程序要求，对图中节点重新编号，计算各节点自导纳、互导纳，确定节点注入功率，分析程序中需要修改的地方。（2） 上
4、机实验一：重点熟悉MATLAB的基本操作，基本语句的含义；（3） 上机实验二：在MATLAB环境下导入程序，输入原始数据，取允许误差=10-4； （4） 上机调试：完成正常运行的潮流分析1 节点导纳矩阵；2 第一次迭代用的雅可比矩阵，各节点电压的变化量、功率不平衡量（正常潮流）；3 迭代收敛后各节点电压，支路功率，迭代次数，平衡节点功率；（5） 分析事故断线下潮流分布（只列出最后迭代结果），并判断线路的过载情况；（6） 实验报告需要完成：正常运行及断线故障下的潮流分布图的绘制（潮流的标注请参考图所示）；潮流分布示意图范例：并回答以下问题：如何检查Y的正确性；如何判断潮流结果的正确性与合理性。7
5、、参考文献：（1）陈跃主编，电气工程专业毕业设计指南-电力系统分册，中国水利水电出版社，2003年；（2）李敏，代莹，陈金富，段献忠.潮流计算收敛问题研究综述.继电器.2006，11（3）：74-76附录一：潮流计算程序程序说明：此潮流程序选自电气工程专业毕业设计指南-电力系统分册中潮流计算程序，应用于计算含平衡节点、PQ节点的电力网的潮流计算及分析。程序要求整理对原始数据进行简单的处理后方可应用。需要在程序应用前准备：网络节点导纳矩阵、PQ节点数据等。原始网络：Clear %程序数据以上给定网络的数据，实验中需要输入实际的网络参数 G(1,1)=12.900;B(1,1)=-31.400;G
6、(1,2)=-7.300;B(1,2)=22.5; G(1,3)=-2.400;B(1,3)=4.700;G(1,4)=-3.200;B(1,4)=4.200; G(1,5)=0;B(1,5)=0; G(2,1)=-7.300;B(2,1)=22.5;G(2,2)=7.300;B(2,2)=-22.500;G(2,3)=0;B(2,3)=0; G(2,4)=0;B(2,4)=0;G(2,5)=0;B(2,5)=0; G(3,1)=-2.400;B(3,1)=4.700;G(3,2)=0;B(3,2)=0;G(3,3)=4.900;B(3,3)=-7.900; G(3,4)=-2.500;B(3
7、,4)=3.200;G(3,5)=0;B(3,5)=0; G(4,1)=-3.200;B(4,1)=4.200;G(4,2)=0;B(4,2)=0;G(4,3)=-2.500;B(4,3)=3.200; G(4,4)=9.4600;B(4,4)=-12.250;G(4,5)=-3.76;B(4,5)=4.8500; G(5,1)=0;B(5,1)=0;G(5,2)=0;B(5,2)=0;G(5,3)=0;B(5,3)=0; G(5,4)=-3.760;B(5,4)=4.850;G(5,5)=3.760;B(5,5)=-4.850;%分别求各互导纳、自导纳，若题目给出阻抗，则需要先转换为导纳后计
8、算；输入计算中也可利用导纳的对称性简化输入，如G（2，3）=G（3，2） Y=G+j*B;%形成节点导纳矩阵； delt(1)=0; delt(2)=0; delt(3)=0; delt(4)=0; u(1)=1.0; u(2)=1.0; u(3)=1.0; u(4)=1.0; %设置P、Q节点的幅值和角度，若采用有名值计算，电压幅值采用额定电压数值，角度不论采用有名值或标幺值通常均设为0； p(1)=0.62;q(1)=0.30;p(2)=-0.1734;q(2)=-0.084; p(3)=-0.2231;q(3)=-0.105; p(4)=-0.15;q(4)=-0.0728;为 P、Q节
9、点的注入有功和注入无功赋给定值； k=0;precision=1;设置迭代次数初始值k，赋精度初始值，此值应大于计算要求的精度，以进入以下循环； N1=4;%P、Q节点的数量； while precision0.00001 %判断精度是否满足要求，若不满足，则继续迭代 delt(5)=0;u(5)=1.00;%平衡节点编号在程序设为最大，此处将平衡节点的电压幅值和角度赋值；clearG(1,1)=10.834;B(1,1)=-32.400;G(1,2)=-1.667;B(1,2)=5;G(1,3)=-1.667;B(1,3)=5;G(1,4)=-2.5;B(1,4)=7.5;G(1,5)=-5
10、;B(1,5)=15;G(2,1)=-1.667;B(2,1)=5;G(2,2)=12.917;B(2,2)=-38.75;G(2,3)=-10;B(2,3)=30;G(2,4)=0;B(2,4)=0;G(2,5)=-1.25;B(2,5)=3.75;G(3,1)=-1.667;B(3,1)=5;G(3,2)=-10;B(3,2)=30;G(3,3)=12.917;B(3,3)=-38.75;G(3,4)=-1.25;B(3,4)=3.75;G(3,5)=0;B(3,5)=0;G(4,1)=-2.5;B(4,1)=7.5;G(4,2)=0;B(4,2)=0;G(4,3)=-1.25;B(4,3
11、)=3.75;G(4,4)=3.75;B(4,4)=-11.25;G(4,5)=0;B(4,5)=0;G(5,1)=-5;B(5,1)=15;G(5,2)=-1.25;B(5,2)=3.75;G(5,3)=0;B(5,3)=0;G(5,4)=0;B(5,4)=0;G(5,5)=6.25;B(5,5)=-18.75;Y=G+j*B %形成节点导纳矩阵delt(1)=0; delt(2)=0; delt(3)=0; delt(4)=0;u(1)=1.0; u(2)=1.0; u(3)=1.0; u(4)=1.0;p(1)=0.2;q(1)=0.20;p(2)=-0.45;q(2)=-0.15;p(
12、3)=-0.4;q(3)=-0.05; p(4)=-0.6;q(4)=-0.1; %设迭代初值k=1;precision=1; %设迭代次数和精度N1=4;while precision0.0001 %判断是否满足精度要求for m=1:N1 for n=1:N1+1 pt(n)=u(m)*u(n)*(G(m,n)*cos(delt(m)-delt(n)+B(m,n)*sin(delt(m)-delt(n); qt(n)=u(m)*u(n)*(G(m,n)*sin(delt(m)-delt(n)-B(m,n)*cos(delt(m)-delt(n); end pi(m)=sum(pt), qi
13、(m)=sum(qt); %计算PQ节点的注入功率 dp(m)=ps(m)-pi(m); dq(m)=qs(m)-qi(m); %计算PQ节点的功率不平衡量endfor m=1:N1 for n=1:N1+1 pt(n)=u(m)*u(n)*(G(m,n)*cos(delt(m)-delt(n)+B(m,n)*sin(delt(m)-delt(n);%程序中m i，nj，j=1,2,.N+1, qt(n)=u(m)*u(n)*(G(m,n)*sin(delt(m)-delt(n)-B(m,n)*cos(delt(m)-delt(n);%， end pi(m)=sum(pt), qi(m)=su
14、m(qt); dp(m)=ps(m)-pi(m); dq(m)=qs(m)-qi(m);endfor m=1:N1 for n=1:N1 if m=n H(m,m)=-qi(m)-u(m)2*B(m,m); N(m,m)=pi(m)+u(m)2*G(m,m); J(m,m)=pi(m)-u(m)2*G(m,m); L(m,m)=qi(m)-u(m)2*B(m,m); JJ(2*m-1,2*m-1)=H(m,m); JJ(2*m-1,2*m)=N(m,m); JJ(2*m,2*m-1)=J(m,m); JJ(2*m,2*m)=L(m,m); else H(m,n)=u(m)*u(n)*(G(m,
15、n)*sin(delt(m)-delt(n)-B(m,n)*cos(delt(m)-delt(n); J(m,n)=-u(m)*u(n)*(G(m,n)*cos(delt(m)-delt(n)+B(m,n)*sin(delt(m)-delt(n); N(m,n)=-J(m,n);L(m,n)=H(m,n); JJ(2*m-1,2*n-1)=H(m,n);JJ(2*m-1,2*n)=N(m,n); JJ(2*m,2*n-1)=J(m,n); JJ(2*m,2*n)=L(m,n);% endendend %计算jocbi各项,并放入统一矩阵JJ中，对JJ下标统一编号JJfor m=1:N1 PP(
16、2*m-1)=pp(m); PP(2*m)=qq(m); end %按统一矩阵形成功率不平衡uu=inv(JJ)*PP;precision=max(abs(uu); %判断是否收敛for n=1:N1delt(n)=delt(n)+uu(2*n-1); u(n)=u(n)+uu(2*n)*u(n); %将结果分解为电压幅值和角度end %求解修正方程，得电压幅值变化量（标幺值）和角度变化量k=k+1;endfor n=1:N1+1U(n)=u(n)*(cos(delt(n)+j*sin(delt(n);endfor m=1:N1+1 I(m)=Y(5,m)*U(m);%求平衡节点的注入电流en
17、dS5=U(5)*sum(conj(I)%求平衡节点的注入功率for m=1:N1+1 for n=1:N1+1 S(m,n)=U(m)*(conj(U(m)-conj(U(n)*conj(-Y(m,n); endend %求节点i,j节点之间的功率，方向为由i指向j, S %显示支路功率附录二：Matlab基本程序语言介绍一、MATLAB简介MATLAB是矩阵（Matric）和实验室（Laboratory）两个英文单词的前三个字母的组合。它的首创者是美国新墨西哥大学计算机系的系主任Clever Moler博士。现在MATLAB已经被广泛应用于数值计算、图形处理、符号运算、数学建模、小波分析、
18、系统辨识、实时控制和动态仿真等研究领域。在国外，MATLAB已经成为大学生及研究生所必须掌握的一门计算机语言，并且成为科学研究、工程设计与运算等任务的得力助手。二、MATLAB语言环境介绍1、菜单栏区 菜单栏区主要包括文档（File）菜单、编辑（edit）菜单、视图（View）菜单、网络（Window）菜单和帮助（Help）菜单。2、常用工具栏区 常用工具栏主要包括新建M文档按钮、打开按钮、剪切按钮、复制按钮等。可以将鼠标箭头放在按钮上识别。3、窗口区 窗口区主要包括工作区（Workspace）、指令窗口（Command Window）和指令历史窗口（Command History）。4、开始
19、导航区 开始导航区由开始（Start）按钮（在屏幕左下方）进行引导。利用导航区可以运行所有MATLAB软件的工具以及访问相关文档。三、MATLAB基本命令及语句1、MATLAB输入命令的常用方式有两种：直接在MATLAB的命令窗口中逐条输入MATLAB命令，适用于命令行很简单时；m文件工作方式，适用于命令行很多时，易于把握程序的具体走向，易于程序的修改和维护。每次运行时只需在MATLAB的命令窗口输入m文件的文件名就可以了。注意应将m文件放在MATLAB的默认搜索路径下（X：MATLAB6P1WORK,X表示MATLAB所在的硬盘）,这样就不用设置文件的路径了,否则应当用路径操作指令path重
20、新设置路径。注意：MATLAB中变量、文件名、函数名必须以字母开头，可以由字母、数字和下划线混合组成，名称区分大小写，尽量避免特定意义的默认变量，如：i,j,pi,ans,inf等。例1：在MATLAB桌面执行“File/New/M-file”命令，或单击“New/M-file”快捷键按钮。例：A=1 2 3;4 5 6;7 8 0;B=2 3 0;5 8 7;10 3 6;C=A+BinvC=inv(C)输入完毕，单击保存按钮，键入“test”，建立test.m文件（注意路径）运行方法：（1）在命令窗口键入“test”； （2）在输入M-file窗口中，选“Debug-Run”。观察MATL
21、AB工作空间Workplace变量。运行结果:C = 3 5 3 9 13 13 17 11 6invC = -0.2372 0.0109 0.0949 0.6095 -0.1204 -0.0438 -0.4453 0.1898 -0.0219数据格式的显示:A=1,2;4,5;B=3;5;X=AB1)数据格式选择: short:显示5位定点格式;long:显示15位定点格式; short e:显示5位浮点格式; long:显示15位浮点格式2)数字显示选项: loose:语句之间加入间隔行,增加语句的可读性;compact:压缩多余的行,使得窗口中显示出更多的语句行.2、矩阵的形成：两种方法
22、：行中各元素无符号：例：B=1 2 3；2 3 4 行中各元素以逗号隔开：例：B=1，2，3；2，3，4书写语句时，分号用在每行命令的结尾，则MATLAB执行完该行命令时不会显示本行的计算结果。（上机试验）当分号用在内时，表示矩阵中该行的结束；若矩阵未指明变量，则在Command Window中以ans作为默认变量。矩阵的使用：例：C=3 5 3;9 13 13;17 11 6;D=C（2，2）%提取第2行第2列的元素E= C(2,3,1:3)% 提取第2、3行，第1列到第3列的子矩阵；C（2，：）=1 2 3%对C矩阵的第2行赋值，注意赋值的矩阵的维数，与要求赋值的结构相对应。C（2，：）=
23、%删除第二行的元素3、常用函数*复数的形成:1. B=a+j*b 2. B=a+i*b*复数矩阵的形成:两个实数矩阵相乘得到:例:A=2,3;4,5,B=2,4;5,1,C=A+j*B运行结果:A = 2 3 4 5B = 2 4 5 1C = 2.0000 + 2.0000i 3.0000 + 4.0000i 4.0000 + 5.0000i 5.0000 + 1.0000i*sum函数：进行矩阵元素的求和。格式：B=sum（A），B=sum（A，dim）B=sum（A）：计算每一列元素求和；若是1*N（或N*1）阶矩阵，则将各元素相加。例1：C=3 5 3;9 13 13;17 11 6;
24、D=sum（C）结果: C = 3 5 3 9 13 13 17 11 6例2：A=1 2 3；B=sum（A）例3：A=1；2；3；B=sum（A）*转置：B=A 例：A=1 2 3；4 5 6；B=A*实数的绝对值以及复数的模：B=abs（A） 返回数组或矩阵相应元素的绝对值。如果是复数矩阵，则返回复数的模值。若复数为：A=C+jB，D=abs（A），其中D=（C2+B2）1/2例1: 实数数组:A=1,2,-3;B=abs(A)结果:B=1 2 3例2:复数矩阵: A=1+j*2,2-j*3;1- j*2,-3- j*4;B=abs(A)运行结果: B = 2.2361 3.6056 2
25、.2361 5.0000*求复数的共轭：B=conj（A）例1：A=1+j2B=conj（A）例2: A=1+j*2,1- j*2; 1-j*3,1- j*4;B=conj(A)运行结果: B = 1.0000 - 2.0000i 1.0000 + 2.0000i 1.0000 + 3.0000i 1.0000 + 4.0000i*矩阵最大元素和最小元素含义：在MATLAB软件中，利用max函数求解矩阵的最大元素，用min求解最小元素。以max为例说明： 格式：C=max（A），C= max（A，B）其中：C=max（A）函数用来求解单一矩阵A的最大元素。 例1：A=1，2，3，4 C=max
26、（A） 例2：A=1；2；3；4 C=max（A） 例1、2结果相同。C= max（A，B）函数用来求解矩阵A、B中的最大元素。例：A=1，9；8，2B=3，4；6，5C=max（A，B）运行结果:c = 3 9 8 5*+、*：矩阵的加、减、乘（注意：+、运算需要满足矩阵具有相同的维数；A*B乘法运算能够运算的前提条件是A的列数与B的行数相同）*矩阵的除法：矩阵右除A/B表示的是方程X*B=A的解AB-1,矩阵左除AB表示方程A*X=B的解A-1B.例1：执行以下命令：A=1，2；3，4；B=3，5；7，9；X=A/B X是XB=A的解。例2：执行以下程序：A=1,2;4,5;B=3;5;X
27、=ABX是AX=B的解。运行结果:X = -1.6667 2.3333*求逆：B=inv（A）,注意求逆的矩阵必须是方阵. 例：A=1 2;4 5;B=3;5; X=inv(A)*B上述求解AX=B的解也可以用实现。运行结果:X = -1.6667 2.3333与X=AB相同*矩阵的形成：两种方法：行中各元素无符号：例：B=1 2 3；2 3 4 行中各元素以逗号隔开：例：B=1，2，3；2，3，4基本语句练习题目:求解方程的解:x-y+z+2t=1x+y-2z+t=1x+y +t=2x +z-t=1程序的编写：a=1,-1,1,2;1,1,-2,1;1,1,0,1;1,0,1,-1b=1;1
28、;2;1或：b=1,1,2,1c=inv(a)*b运行结果：c = 0.8000 0.9000 0.5000 0.3000*求矩阵的行、列数：d=size(A),m,n=size(A)将矩阵A的行数和列数赋给变量d或m，n*求矩阵的长度：d=length(A)计算矩阵的长度（列数）四、获取帮助命令1） help命令help：列出最原始的帮助项目，每项对应MATLAB的一个目录名；help func：根据用户指定的项目，func给出相应的帮助信息。 注意：help必须小写，func查找项目不区分大小写。2） 查询命令lookfor abc：系统按照已设置的MATLAB路径在所有文件中查找字符串。
29、3） who：列出当前工作空间中的变量；4） whos：列出当前工作空间中的变量的详细信息；5） %：注释符，在一行的某处键入%，则该行%以后的部分将视维注释部分而不再执行；6） clear：清理内存变量；clc:清除工作窗中的所有显示内容；.：续行符号。7）：既可用作矩阵的下标，又可以应用于行循环操作等。j：k ：等价于j j+1 j+2 . k矩阵的关系运算：:大于;=大于或等于;=:小于或大于;=:不等于3、循环语句：1)for-end 循环一般形式：For variable=expression statementend2)条件转移结构if条件式 条件块语句组1else条件块语句组2end条件语句的另一形式：if条件式1 条件块语句组1else if条件式2条件块语句组2. else if条件块语句组n-1else条件块语句组nendwhile-end循环其表达式为：while表达式 循环体语句end四、程序的调试 调试程序的步骤： 调试程序的步骤：1、在程序可疑处设置断点；2、执行程序；3、检查程序运行至断点处的各个变量的值；4、进行处理；5、恢复执行；6、结束调试状态；7、取消断点。 进入建立命令文件的窗口，有Debug菜单和Breakpoint菜单，这两个菜单是专为调试程序提供的。Breakpoint菜单中选项：Set/Clear B
