电力系统分析大作业报告(C++)

原创

电力系统分析潮流分析与三相短路计算

年级09级

学院电气与自动化工程学院

专业电气工程及其自动化

程序说明：

本程序实现了从键盘输入各节点参数，各支路参数，进行潮流计算、三相金属性短路计算，并将结果输出到文件中。节点参数的输入顺序与节点序号无关，支路参数参数的输入同样与其头尾结点的序号无关。节点编号从零开始，中间不能出现间断。由于时间紧迫，没能实现有文件输入数据，以及通过键盘输入命令调整节点参数，很是遗憾。

本程序将节点编号（ID）作为作为联系程序各部分的纽带，减小了个部分之间的联系是程序的结构简单化。使用LU解潮流方程，而不是用高斯法，以减少计算量。但关于内存分配还没有优化（毕竟时间紧）。程序中关于函数重载，指针的使用也小有心得。

本程序写了整整两个星期，花了很多精力，后很多收获,对潮流计算又有了更深的理解，同时也耽误了好多时间。有得也有失吧

程序流程图：

程序中参数的意义

1.全局变量

nodes_num（int）节点数目（由外部输入）

branchs_num (int) 支路书目（由外部输入）

pv_num (int) PV节点数目

pq_num (int) PQ节点数目

B_angle_num (int) 与相角有关的电导矩阵阶数

B_u_num (int) 与电压有关的电导矩阵的阶数

array_end (int*) 以某节点为头结点的支路的条数

B (double**) 节点电导矩阵

G (double**) 节点电抗矩阵

b_angle_no (int*) 相角相关矩阵各节点ID数列

b_u_no (int) 电压相关矩阵各节点ID数列

-

NB_angle (double**) 相角相关矩阵'B

-

NB_u (double**) 电压相关矩阵"B

d_angle_angle (double**) 相角变化量数列（其元素为nodes中d_angle_x_u的地址）d_u_u (double**) 电变化量数列（其元素为nodes中d_u的地址）

-的LU分解矩阵

lu_u (double**) "B

-的LU分解矩阵

lu_angle (double**) 'B

d_P (double)

d_Q (double)

fxP (double**) 相角相关矩阵的fx数列（其元素为node中fx_P的地址）

fxQ (double**) 电压相关矩阵的fx数列（其元素为node中fx_Q的地址）

Zf (double**) 短路点所在的节点阻抗矩阵的列（Zf[i][0]=R，Zf[i][1]=X）

Uf (double**) 各节点短路电压矩阵（Uf[i][0]为实部，Zf[i][1]为虚部）

outfile (ofstream) 文件输出流

nodes_array (Node*) 节点数组（以节点ID为序排列）

branchs (Branch**) 支路矩阵（以头结点ID排列）

2.Node

id (int) 节点序号（输入时最小序号为1，内部从0开始）

type (int) 节点类型（平衡节点0，PV节点1，PQ节点2）

u (double) 节点电压

angle (double) 节点电压相角

angle_x_u (double) 相角与电压的乘积

xd (double) 发电机直轴电抗

pi (double) 发电机输出有功与节点流出有功之差

qi (double) 节点流出有功的值

d_u (double) 电压变化量

d_angle_x_u (double) 电压与相角乘积的变化量

P (double) 计算得节点的净流入有功

Q (double) 计算得节点的净流入无功

fx_P (double) (Pi-P)/U

fx_Q (double) (Qi-Q)/U

c_nodes (int[5]) 与本节点相关的节点ID数列（本节点ID为该数列第一个元素）

c_nodes_num (int) 本节点相关节点的数目

3.Branchs

head_id (int) 头结点ID（输入参数）

end_id (int) 尾节点ID（输入参数）

r (double) 线路阻抗（输入参数）

x (double) 线路电抗（输入参数）

b_2 (double) 线路并联电纳（输入参数）

gii (double) 本支路对相关节点自电导的贡献

gij (double) 本支路对相关节点互电导的贡献

bii (double) 本支路对相关节点自电纳的贡献

bij (double) 本支路对相关节点互电导的贡献

程序中函数

void creat_B_angle_u(void) 建立'B

void lu(double **a ,double **lu ,int num) 将线性方程组的系数矩阵进行LU分解

void soving_equations(double **lu,double **x,double **b,int num) 利用LU矩阵进行回代解方程组

void compute_PQ(void) 结算各节点的P、Q

void creat_mat(double***a,int i,int j); 为矩阵分配内存空间

void creat_mat(double***a,int i); 为矩阵分配内存空间

void ini_test(void) 用于测试的参数初始化函数

void ini(void) 从键盘输入的参数初始化函数

void out_mat(double**a,int n1,int n2) 输出矩阵

void out_mat(double**a,int n) 输出矩阵

void out_mat(double *a,int n); 输出数列

void out_paraments(int i) 输出电网潮流结果

void out_const_parament(void) 输出B G矩阵等潮流计算恒定参数

void compute_new_B(void) 计算考虑发电机和负载后的节点导纳矩阵（含B、G）

void compute_Zf(int id) 计算短路点所在的节点阻抗矩阵的列向量（id为短路点序号）void compute_new_BG(void) 计算考虑发电机和负载后的节点导纳矩阵（含B、G）

void a_to_xy(double *a) 将虚数由极坐标表示变为直角坐标表示

void xy_to_a(double *a) 将虚数由表示直角坐标变为极坐标表示

void add_i(double *a,double *b) 虚数加法运算（参数为直角坐标表示，下同）

void add_i(double *c,double *a,double *b) 虚数加法运算

void sub_i(double *a,double *b) 虚数减法运算

void sub_i(double *c,double *a,double *b) 虚数减法运算

void mul_i(double *a,double *b) 虚数乘法运算

void mul_i(double *c,double *a,double *b) 虚数乘法运算