电力系统分析潮流计算matlab

1目录：一、软件需求说明书...................................................................................3二、概要设计说明书...................................................................................41、编写潮流计算程序.........................................................................42、数据的输入测试.............................................................................43、运行得出结果.................................................................................44、进行实验结果验证.........................................................................4三、详细设计说明书...................................................................................51、数据导入模块.................................................................................52、节点导纳矩阵模块.........................................................................53、编号判断模块.................................................................................54、收敛条件判定模块..........................................................................55、雅可比矩阵模块..............................................................................56、迭代计算模块..................................................................................57、计算输出参数模块..........................................................................5四、程序代码...............................................................................................6五、最测试例.............................................................................................151、输入结果.......................................................................................152、输出结果.......................................................................................153、结果验证.......................................................................................152一、软件需求说明书本次设计利用MATLAB/C++/C（使用MATLAB）编程工具编写潮流计算，实现对节点电压和功率分布的求取。潮流方程的求解基本方法是迭代，包括牛顿-拉夫逊法，以及P-Q分解法，本次设计采用牛顿迭代法。牛顿迭代法（Newton'smethod）又称为牛顿-拉夫逊方法，它是牛顿在17世纪提出的一种在实数域和复数域上近似求解方程的方法。多数方程不存在求根公式，因此求精确根非常困难，甚至不可能，从而寻找方程的近似根就显得特别重要。方法使用函数f(x)的泰勒级数的前面几项来寻找方程f(x)=0的根。牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大优点是在方程f(x)=0的单根附近具有平方收敛，而且该法还可以用来求方程的重根、复根。牛顿迭代法是取x0之后，在这个基础上，找到比x0更接近的方程的跟，一步一步迭代，从而找到更接近方程根的近似跟。牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大优点是在方程f(x)=0的单根附近具有平方收敛，而且该法还可以用来求方程的重根、复根。电力系统潮流计算，一般来说，各个母线所供负荷的功率是已知的，各个节点电压是未知的（平衡节点外）可以根据网络结构形成节点导纳矩阵，然后由节点导纳矩阵列写功率方程，由于功率方程里功率是已知的，电压的幅值和相角是未知的，这样潮流计算的问题就转化为求解非线性方程组的问题了。为了便于用迭代法解方程组，需要将上述功率方程改写成功率平衡方程，并对功率平衡方程求偏导，得出对应的雅可比矩阵，给未知节点赋电压初值，一般为额定电压，将初值带入功率平衡方程，得到功率不平衡量，这样由功率不平衡量、雅可比矩阵、节点电压不平衡量（未知的）构成了误差方程，解误差方程，得到节点电压不平衡量，节点电压加上节点电压不平衡量构成新的节点电压初值，将新的初值带入原来的功率平衡方程，并重新形成雅可比矩阵，然后计算新的电压不平衡量，这样不断迭代，不断修正，一般迭代三到五次就能收敛。3二、概要设计说明书1、编写潮流计算程序本程序主要分为七个模块：数据导入模块、节点导纳矩阵模块、编号判断模块、收敛条件判定模块、雅可比矩阵模块、迭代计算模块、计算输出参数模块。下图为潮流迭代框图。节点编号输入原始数据数据交互设定初值，k=0计算失配功率ΔPi、ΔQiMax{|ΔPi,ΔQi|}Ɛ形成雅可比矩阵J否解修正方程，得到U(k)、Q(k)进行收敛后的有关计算输出结果形成节点导纳矩阵YBk=k+1是2、数据的输入测试本次设计是将《电力系统分析》课本P88例题进行潮流计算。3、运行得出结果得出电压、有功功率、无功功率、角度的数据。4、进行实验结果验证4三、详细设计说明书1、数据导入模块：利用Excel输入已知节点、支路数据，通过“读取”将数据导入MATLAB中。2、节点导纳矩阵模块：利用已知的电阻电抗及导纳的值，根据导纳的计算公式，计算出节点的自导纳及节点间的互导纳的值，按照节点编号组成导纳矩阵，利用MATLAB“real”和“imag”调用导纳矩阵中的实部和虚部，分别形成电导和电纳的矩阵。3、编号判断模块：当首节点在变压器左侧，设为1，位于变压器右侧，设为2，既非1也非0为不含变压器；节点类型为PQ时，为1，节点类型为PV时，为2，节点类型为VƟ时，为3。4、收敛条件判定模块：根据节点的类型赋初值，并进行失配功率的初步计算，判断是否符合收敛条件max{ΔPi，ΔQi}104-。如不符合，则进行后续的计算。5、雅可比矩阵模块：根据节点类型确定雅克比矩阵的阶数，然后根据n维非线性方程组的修正方程求出雅克比矩阵。6、迭代计算模块：解修正方程，并进行收敛条件判断，如不符合条件则进行下一次迭代，以一直到符合条件为止。7、计算输出参数模块：当满足收敛条件max{ΔPi，ΔQi}104-时，结束迭代计算，计算电压、有功功率、无功功率、电压角度等参数。5四、程序代码clear%清除变量；filename='E:\MATLAB\zhilu.xlsx';a=xlsread(filename);%读取支路信息；filename='E:\MATLAB\jiedian.xlsx';c=xlsread(filename);%读取节点信息b=zeros(a(1,7));%定义节点导纳矩阵G=zeros(a(1,7));B=zeros(a(1,7));fori1=1:(a(1,7))if(a(i1,5)==0)%%%首节点在变压器左侧b(a(i1,1),a(i1,1))=b(a(i1,1),a(i1,1))+1/(a(i1,3)+1j*a(i1,4));b(a(i1,2),a(i1,2))=b(a(i1,2),a(i1,2))+1/((a(i1,3)+1j*a(i1,4))*a(i1,6)^2);b(a(i1,1),a(i1,2))=b(a(i1,1),a(i1,2))+(-1/((a(i1,3)+1j*a(i1,4))*a(i1,6)));b(a(i1,2),a(i1,1))=b(a(i1,2),a(i1,1))+(-1/((a(i1,3)+1j*a(i1,4))*a(i1,6)));%%%进行导纳计算G(a(i1,1),a(i1,1))=real(b(a(i1,1),a(i1,1)));G(a(i1,2),a(i1,2))=real(b(a(i1,2),a(i1,2)));G(a(i1,1),a(i1,2))=real(b(a(i1,1),a(i1,2)));G(a(i1,2),a(i1,1))=real(b(a(i1,2),a(i1,1)));B(a(i1,1),a(i1,1))=imag(b(a(i1,1),a(i1,1)));B(a(i1,2),a(i1,2))=imag(b(a(i1,2),a(i1,2)));B(a(i1,1),a(i1,2))=imag(b(a(i1,1),a(i1,2)));B(a(i1,2),a(i1,1))=imag(b(a(i1,2),a(i1,1)));elseif(a(i1,5)==1)%%%首节点在变压器右侧b(a(i1,1),a(i1,1))=b(a(i1,1),a(i1,1))+1/((a(i1,3)+1j*a(i1,4))*a(i1,6)^2);b(a(i1,2),a(i1,2))=b(a(i1,2),a(i1,2))+1/(a(i1,3)+1j*a(i1,4));b(a(i1,1),a(i1,2))=b(a(i1,1),a(i1,2))+(-1/((a(i1,3)+1j*a(i1,4))*a(i1,6)));b(a(i1,2),a(i1,1))=b(a(i1,2),a(i1,1))+(-1/((a(i1,3)+1j*a(i1,4))*a(i1,66)));%%%进行导纳计算G(a(i1,1),a(i1,1))=real(b(a(i1,1),a(i1,1)));G(a(i1,2),a(i1,2))=real(b(a(i1,2),a(i1,2)));G(a(i1,1),a(i1,2))=real(b(a(i1,1),a(i1,2)));G(a(i1,2),a(i1,1))=real(b(a(i1,2),a(i1,1)));B(a(i1,1),a(i1,1))=imag(b(a(i1,1),a(i1,1)));B(a(i1,2),a(i1,2))=imag(b(a(i1,2),a(i1,2)));B(a(i1,1),a(i1,2))=imag(b(a(i1,1),a(i1,2)));B(a(i1,2),a(i1,1))=imag(b(a(i1,2),a(i1,1)));else%%%不含变压器支路b(a(i1,1),a(i1,1))=b(a(i1,1),a(i1,1))+1/(a(i1,3)+1j*a(i1,4))+1j*a(i1,5);b(a(i1,2),a(i1,2))=b(a(i1,2),