MATLAB潮流计算仿真

附录A MATLAB程序

%本程序的功能是用牛顿——拉夫逊法进行潮流计算

% B1矩阵：1、支路首端号；2、末端号；3、支路阻抗；4、支路对地电纳

% 5、支路的变比；6、支路首端处于K侧为1，1侧为0

% B2矩阵：1、该节点发电机功率；2、该节点负荷功率；3、节点电压初始值

% 4、PV节点电压V的给定值；5、节点所接的无功补偿设备的容量

% 6、节点分类标号

clear;

n=10;%input('请输入节点数：n=');

nl=11;%input('请输入支路数：nl=');

isb=1;%input('请输入平衡母线节点号：isb=');

pr=0.00001;%input('请输入误差精度：pr=');

B1=[1 2 1.755e-2+4.155e-2i 0.26i 1 0;

1 4 3.159e-2+7.479e-2i 0.1215i 1 0;

1 6 3.159e-2+7.479e-2i 0.1215i 1 0;

2 3 3.68e-3+0.11135i 0 0.909 1;

4 5 3.68e-3+0.11135i 0 0.909 1;

4 6 2.808e-2+6.648e-2i 0.108i 1 0;

6 7 3.0865e-3+0.0833i 0 0.909 1;

6 8 3.159e-2+7.479e-2i 0.1215i 1 0;

6 10 2.457e-2+5.817e-2i 0.0945i 1 0;

8 9 3.0865e-3+0.0833i 0 0.909 1;

8 10 2.808e-2+6.648e-2i 0.108i 1 0];%input('请输入由支路参数形成的矩阵： B1=');

B2=[0 0 1.05 1.05 0 1;

0 0 1 0 0 2;

0 0.6+0.3718i 1 0 0 2;

0 0 1 0 0 2;

0 0.4+0.247i 1 0 0 2;

0 0 1 0 0 2;

0 0.35+0.2169i 1 0 0 2;

0 0 1 0 0 2;

0 0.5+0.3099i 1 0 0 2;

0.8 0 1.05 1.05 0 3];%input('请输入各节点参数形成的矩阵： B2=');

Y=zeros(n);e=zeros(1,n);f=zeros(1,n);V=zeros(1,n);sida=zeros(1,n) ;S1=zeros(nl);

%－－－－－－－修改部分－－－－－－－－－－－－

ym=0;

SB=100;UB=220;

%ym=input('您输入的参数是标么值？（若不是则输入一个不为零的数值）');

if ym~=0

%SB=input('请输入功率基准值:SB=');

%UB=input('请输入电压基准值:UB=');

YB=SB./UB./UB;

BB1=B1;

BB2=B2;

for i=1:nl

B1(i,3)=B1(i,3)*YB;

B1(i,4)=B1(i,4)./YB;

end

disp('B1矩阵B1=');

disp(B1)

for i=1:n

B2(i,1)=B2(i,1)./SB;

B2(i,2)=B2(i,2)./SB;

B2(i,3)=B2(i,3)./UB;

B2(i,4)=B2(i,4)./UB;

B2(i,5)=B2(i,5)./SB;

end

disp('B2矩阵B2=');

disp(B2)

end

% % %---------------------------------------------------

for i=1:nl %支路数

if B1(i,6)==0 %左节点处于低压侧

p=B1(i,1);q=B1(i,2);

else

p=B1(i,2);q=B1(i,1);

end

Y(p,q)=Y(p,q)-1./(B1(i,3)*B1(i,5)); %非对角元

Y(q,p)=Y(p,q);

Y(q,q)=Y(q,q)+1./(B1(i,3)*B1(i,5)^2)+B1(i,4)./2; %对角元K侧 Y(p,p)=Y(p,p)+1./B1(i,3)+B1(i,4)./2; %对角元1侧end

%求导纳矩阵

disp('导纳矩阵 Y=');

disp(Y)

%----------------------------------------------------------

G=real(Y);B=imag(Y); %分解出导纳阵的实部和虚部

for i=1:n %给定各节点初始电压的实部和虚部

e(i)=real(B2(i,3));

f(i)=imag(B2(i,3));

V(i)=B2(i,4); %PV节点电压给定模值

end

for i=1:n %给定各节点注入功率

S(i)=B2(i,1)-B2(i,2); %i节点注入功率SG-SL

B(i,i)=B(i,i)+B2(i,5); %i节点无功补偿量

end

%================================================================ ===

P=real(S);Q=imag(S);

ICT1=0;IT2=1;N0=2*n;N=N0+1;a=0;

while IT2~=0

IT2=0;a=a+1;

for i=1:n

if i~=isb %非平衡节点

C(i)=0;D(i)=0;

for j1=1:n

C(i)=C(i)+G(i,j1)*e(j1)-B(i,j1)*f(j1);%Σ(Gij*ej-Bij*fj)

D(i)=D(i)+G(i,j1)*f(j1)+B(i,j1)*e(j1);%Σ(Gij*fj+Bij*ej)

end

P1=C(i)*e(i)+f(i)*D(i);%节点功率P计算eiΣ(Gij*ej-Bij*fj)+fiΣ(Gij*fj+Bij*ej)

Q1=C(i)*f(i)-e(i)*D(i);%节点功率Q计算fiΣ(Gij*ej-Bij*fj)-eiΣ(Gij*fj+Bij*ej)

%求P',Q'

V2=e(i)^2+f(i)^2; %电压模平方

%========= 以下针对非PV节点来求取功率差及Jacobi矩阵元素 =========

if B2(i,6)~=3 %非PV节点

DP=P(i)-P1; %节点有功功率差

DQ=Q(i)-Q1; %节点无功功率差

%=============== 以上为除平衡节点外其它节点的功率计算 ================= %================= 求取Jacobi矩阵 ===================

for j1=1:n

if j1~=isb&j1~=i %非平衡节点&非对角元

X1=-G(i,j1)*e(i)-B(i,j1)*f(i); % dP/de=-dQ/df

X2=B(i,j1)*e(i)-G(i,j1)*f(i); % dP/df=dQ/de

X3=X2; % X2=dp/df X3=dQ/de

X4=-X1; % X1=dP/de X4=dQ/df

p=2*i-1;q=2*j1-1;

J(p,q)=X3;J(p,N)=DQ;m=p+1;

J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;

J(p,q)=X4;J(m,q)=X2;

elseif j1==i&j1~=isb %非平衡节点&对角元

X1=-C(i)-G(i,i)*e(i)-B(i,i)*f(i);% dP/de

X2=-D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);% dP/df

X3=D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i); % dQ/de

X4=-C(i)+G(i,i)*e(i)+B(i,i)*f(i);% dQ/df

p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X3;J(p,N)=DQ;%扩展列△Q

m=p+1;

J(m,q)=X1;q=q+1;J(p,q)=X4;J(m,N)=DP;%扩展列△P

J(m,q)=X2;

end

end

else

%=============== 下面是针对PV节点来求取Jacobi矩阵的元素===========

DP=P(i)-P1; % PV节点有功误差

DV=V(i)^2-V2; % PV节点电压误差

for j1=1:n

if j1~=isb&j1~=i %非平衡节点&非对角元

X1=-G(i,j1)*e(i)-B(i,j1)*f(i); % dP/de

X2=B(i,j1)*e(i)-G(i,j1)*f(i); % dP/df

X5=0;X6=0;

p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X5;J(p,N)=DV;

m=p+1;

J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;J(p,q)=X6;

J(m,q)=X2;

elseif j1==i&j1~=isb %非平衡节点&对角元

X1=-C(i)-G(i,i)*e(i)-B(i,i)*f(i);% dP/de

X2=-D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);% dP/df

X5=-2*e(i);

X6=-2*f(i);

p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X5;J(p,N)=DV;

m=p+1;

J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;J(p,q)=X6;

J(m,q)=X2;

end

end

end

end

end

%========= 以上为求雅可比矩阵的各个元素 =====================

for k=3:N0 % N0=2*n （从第三行开始，第一、二行是平衡节点）

k1=k+1;N1=N; % N=N0+1 即 N=2*n+1扩展列△P、△Q for k2=k1:N1 % 扩展列△P、△Q

J(k,k2)=J(k,k2)./J(k,k); % 非对角元规格化

end

J(k,k)=1; % 对角元规格化

if k~=3 % 不是第三行

%============================================================

k4=k-1;

for k3=3:k4 % 用k3行从第三行开始到当前行前的k4行消去

for k2=k1:N1 % k3行后各行下三角元素

J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);%消去运算

end

J(k3,k)=0;

end

if k==N0

break;

end

%==========================================

for k3=k1:N0

for k2=k1:N1

J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);%消去运算

end

J(k3,k)=0;

end

else

for k3=k1:N0

for k2=k1:N1

J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);%消去运算

end

J(k3,k)=0;

end

end

end

%====上面是用线性变换方式将Jacobi矩阵化成单位矩阵=====

for k=3:2:N0-1

L=(k+1)./2;

e(L)=e(L)-J(k,N); %修改节点电压实部

k1=k+1;

f(L)=f(L)-J(k1,N); %修改节点电压虚部

end

%------修改节点电压-----------

for k=3:N0

DET=abs(J(k,N));

if DET>=pr %电压偏差量是否满足要求

IT2=IT2+1; %不满足要求的节点数加1

end

end

ICT2(a)=IT2;

ICT1=ICT1+1;

end

%用高斯消去法解"w=-J*V"

disp('迭代次数：');

disp(ICT1);

disp('没有达到精度要求的个数：');

disp(ICT2);

for k=1:n

V(k)=sqrt(e(k)^2+f(k)^2);

sida(k)=atan(f(k)./e(k))*180./pi;

E(k)=e(k)+f(k)*j;

end

%=============== 计算各输出量 ===========================

disp('各节点的实际电压标幺值E为(节点号从小到大排列)：');

disp(E);

EE=E*UB;

disp(EE);

disp('-----------------------------------------------------'); disp('各节点的电压大小V为(节点号从小到大排列)：');

disp(V);

VV=V*UB;

disp(VV);

disp('-----------------------------------------------------'); disp('各节点的电压相角sida为(节点号从小到大排列)：');

disp(sida);

for p=1:n

C(p)=0;

for q=1:n

C(p)=C(p)+conj(Y(p,q))*conj(E(q));

end

S(p)=E(p)*C(p);

end

disp('各节点的功率S为(节点号从小到大排列)：');

disp(S);

disp('~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~');

SS=S*SB;

disp(SS);

disp('-----------------------------------------------------'); disp('各条支路的首端功率Si为(顺序同您输入B1时一致)：');

for i=1:nl

p=B1(i,1);q=B1(i,2);

if B1(i,6)==0

Si(p,q)=E(p)*(conj(E(p))*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(p)*B1(i,5))-con j(E(q)))*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5))));

Siz(i)=Si(p,q);

else

Si(p,q)=E(p)*(conj(E(p))*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(p)./B1(i,5))-co nj(E(q)))*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5))));

Siz(i)=Si(p,q);

end

disp(Si(p,q));

SSi(p,q)=Si(p,q)*SB;

ZF=['S(',num2str(p),',',num2str(q),')=',num2str(SSi(p,q))];

disp(ZF);

%disp(SSi(p,q));

disp('-----------------------------------------------------'); end

disp('各条支路的末端功率Sj为(顺序同您输入B1时一致)：');

for i=1:nl

p=B1(i,1);q=B1(i,2);

if B1(i,6)==0

Sj(q,p)=E(q)*(conj(E(q))*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(q)./B1(i,5))-co nj(E(p)))*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5))));

Sjy(i)=Sj(q,p);

else

Sj(q,p)=E(q)*(conj(E(q))*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(q)*B1(i,5))-con j(E(p)))*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5))));

Sjy(i)=Sj(q,p);

end

disp(Sj(q,p));

SSj(q,p)=Sj(q,p)*SB;

ZF=['S(',num2str(q),',',num2str(p),')=',num2str(SSj(q,p))];

disp(ZF);

%disp(SSj(q,p));

disp('-----------------------------------------------------'); end

disp('各条支路的功率损耗DS为(顺序同您输入B1时一致)：');

for i=1:nl

p=B1(i,1);q=B1(i,2);

DS(i)=Si(p,q)+Sj(q,p);

disp(DS(i));

DDS(i)=DS(i)*SB;

ZF=['DS(',num2str(p),',',num2str(q),')=',num2str(DDS(i))]; disp(ZF);

%disp(DDS(i));

disp('-----------------------------------------------------'); end

figure(1);

subplot(2,2,1);

plot(V);

xlabel('节点号');ylabel('电压标幺值');

grid on;

subplot(2,2,2);

plot(sida);

xlabel('节点号');ylabel('电压角度');

grid on;

subplot(2,2,3);

bar(real(S));

ylabel('节点注入有功');

grid on;

subplot(2,2,4);

bar(Siz);

ylabel('支路首端无功');

grid on;