實驗報告
實驗課程： 電力系統分析
學生姓名
學號專業班級： 電力系統班
2023年 6 月 14 日
南昌大學實驗報告
學生姓名學號專業班級： 電力系統班
實驗型別：□ 驗證 ■ 綜合 □ 設計 □ 創新實驗日期： 2010.5.31-6.14 實驗成績
一、 實驗專案名稱：
電力系統潮流計算實驗
二、實驗目的：
本實驗通過對電力系統潮流計算的電腦程式的編制與除錯，獲得對複雜電力系統進行潮流計算的電腦程式，使系統潮流計算能夠由計算機自行完成，即根據已知的電力網的數學模型（節點導納矩陣）及各節點引數，由計算程式執行完成該電力系統的潮流計算。通過實驗教學加深學生對複雜電力系統潮流計算計算方法的理解，學會運用電力系統的數學模型，掌握潮流計算的過程及其特點，熟悉各種常用應用軟體，熟悉硬體裝置的使用方法，加強編制除錯電腦程式的能力，提高工程計算的能力，學習如何將理論知識和實際工程問題結合起來。
三、實驗基本原理：
（一） 潮流計算的基本概念
電力系統的潮流方程的一般形式是
式（1-1）
將上述方程的實部和虛部分開，對每一節點可的兩個實數方程，但是變數仍有4個，即p、q、v、δ。我們必須給定其中的2個，而留下的兩個作為待求變數，方程組才可以求解。根據電力系統的實際執行條件，按給定變數的不同，一般將節點分為以下三種型別。
根據給定的控制變數和狀態變數的不同分類如下
1. p、q節點（負荷節點），給定pi、qi求vi、si，所求數量最多；
2. 負荷節點，變電站節點（聯絡節點、浮游節點），給定pgi、qgi的發電機節點，給定qgi的無功電源節點；
3. pv節點（調節節點、電壓控制節點），給定pi、qi求qn、sn，所求數量少，可以無有功儲備的發電機節點和可調節的無功電源節點；
4. 平衡節點（鬆弛節點、參考節點（基準相角）、s節點、vs節點、緩衝節點），給定vi，δi=0，求pn、qn(vs、δs、ps、qs)。
將平衡系統的有功平衡節點和各節點電壓相角的參考接地節點可以合二為一，對於有較大調節裕量的發電機節點或出現最多的發電機節點可以改善收斂。
（二） 節點電壓用直角座標表示時的牛頓-拉夫遜法潮流計算
採用直角座標時，節點電壓可表示為
導納矩陣元素則表示為
將上述表示式代入式（1-1）的右端，展開並分出實部和虛部，便得
式(1-2)
假定系統中的第1,2,···，m號節點為pq節點，第i個節點的給定功率設為和,對該節點可列寫方程
(i=1,2,···，m式（1-3）
假定系統中的第m+1，m+2，···，n-1號節點為pv節點，則對其中每乙個節點可以列寫方程
(i=m+1，m+2，···，n-1式（1-4）
第n號節點為平衡節點，其電壓是給定的，故不參加迭代。
式（1-3）和式（1-4）總共包含了2（n-1）個方程，待求的變數有也是2（n-1）個。按求解非線性代數方程組的方法可得修正方程式
式（1-5）
式中上述方程中雅克比矩陣j中的各元素，可以對式（1-3）和式（1-4）求偏導數獲得。當時
式（1-6）
當時式（1-7）
四、主要儀器裝置及耗材：
計算機、軟體（已安裝，包括各類程式設計軟體c語言、c++、vb、vc等、應用軟體matlab等）、移動儲存裝置（學生自備，軟盤、u盤等）。
五、實驗步驟：
編制除錯電力系統潮流計算的電腦程式。程式要求根據已知的電力網的數學模型（節點導納矩陣）及各節點引數，完成該電力系統的潮流計算，要求計算出節點電壓、功率等引數。
1、在各種潮流計算的演算法中選擇一種，按照計算方法編制程式。
2、 將事先編制好的電力系統潮流計算的計算程式原**由自備移動儲存裝置匯入計算機。
3、 在相應的程式設計環境下對程式進行組織除錯。
4、 應用計算例題驗證程式的計算效果。
5、 對除錯正確的計算程式進行儲存、列印。
6、 完成本次實驗的實驗報告。
六、程式框圖：
圖11—27牛頓-拉夫遜法潮流計算程式框
七、實驗程式及執行結果：
在上圖所示的簡單電力系統中，系統中節點1、2為pq節點，節點3為pv節點，節點4為平衡節點，已給定:
p1s+jq1s=-0.30-j0.18 p2s+jq2s=-0.55-j0.13 p3s=0.5 v3s=1.10 v4s=1.05∠0°
容許誤差ε=10-5
計算結果：
節點導納矩陣：
各節點電壓：
節點 e fv
1. 0.984637 -0.008596 0.984675 -0.500172
2. 0.958690 -0.108387 0.964798 -6.450306
3. 1.092415 0.128955 1.100000 6.732347
4. 1.050000 0.000000 1.050000 0.000000
各節點功率：
節點 pq
1 -0.300000 -0.180000
2 –0.550000 -0.130000
3 0.500000 -0.551305
4 0.367883 0.264698
執行自行設計的程式，把結果與例題的計算結果相比較，驗證所採用的計算方法及程式執行的正確性。如果採用的是近似計算方法，還需分析由於近似所產生的誤差是否在執行範圍內。
程式如下所示：
%本程式的功能是用牛頓-拉夫遜法進行潮流計算
n=input('請輸入節點數:n=');
nl=input('請輸入支路數:nl=');
ph=input('請輸入平衡母線節點號:ph=');
jd=input('請輸入誤差精度jd=');
b1=input('請輸入由支路引數形成的矩陣:b1=');
a=input('請輸入各節點引數形成的矩陣:a第一列為功率，第二列為電壓初值，
第三列為電壓幅值，第四列為節點類
型：1代表平衡節點，2代表pq節點，
3代表pv節點
y=zeros(n);e=zeros(1,n);f=zeros(1,n);v=zeros(1,n);
for l=1:nl
p=b1(l,1);q=b1(l,2);
y(p,q)=y(p,q)-1/(b1(l,3)*b1(l,5));
y(q,p)=y(p,q);
y(q,q)=y(q,q)+1/b1(l,3)+b1(l,4);
y(p,p)=y(p,p)+1/(b1(l,3)*b1(l,5)^2)+b1(l,4);
end形成節點導納矩陣
disp('節點導納矩陣y為:');
disp(y);
g=real(y);b=imag(yy=g+i*b
for l=1:n
e(l)=real(a(l,2));
f(l)=imag(a(l,2)); %v=e+i*f
v(l)=a(l,3);
endfor l=1:n
s(l)=a(l,1)；
endp=real(s);q=imag(s);
k=0;a=1;no=2*n;n=no-1開始求雅克比矩陣,k為迭代次數
while a~=0
a=0;
for l=1:n
if l~=ph
c(l)=0;
d(l)=0;
for t=1:n
c(l)=c(l)+g(l,t)*e(t)-b(l,t)*f(t);
d(l)=d(l)+g(l,t)*f(t)+b(l,t)*e(t);
endp1=c(l)*e(l)+f(l)*d(l);
q1=f(l)*c(l)-d(l)*e(l求pi,qi
v2=e(l)^2+f(l)^2;
if a(l,4)~=3若節點不是pv節點
dp=p(l)-p1;
dq=q(l)-q1;
for t=1:n
if t~=ph&t~=l節點不為平衡節點時非對角線元素
x1=-g(l,t)*e(l)-b(l,t)*f(l);
x2=b(l,t)*e(l)-g(l,t)*f(l);
牛頓 拉夫遜法潮流計算總體設計
1 程式介面 輸入檔案包括五個測試檔案，分別為 具體格式說明見第4節 每個算例的程式輸出檔案為計算結果.xls，導納矩陣.txt，迭代結果.txt。2 設計語言 採用c 語言,模組化程式設計,可以方便安全的實現函式呼叫功能.3 設計思路 源程式包括以下檔案 標頭檔案主要完成匯入程式執行所用的各檔案包...
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