电力系统分析报告..
电分实验 电力系统分析实验
电气工程学院《电力系统分析综合实验》2017年度PSASP实验报告学号：2014302540149姓名：刘玉清班级： 2014级6班一、实验目的（不超过400字介绍）潮流计算是电力系统非常重要的分析计算，用以研究系统运行和规划中提出的各种问题。
了解用PSASP进行电力系统各种计算的方法，掌握用PSASP进行电力系统潮流、稳定和短路计算的方法，对于我们学习电力系统分析有重要的意义，可以让我们更深刻地体会潮流计算的过程，方便地模拟仿真电力系统的运行状况。
对运行中的电力系统，通过潮流的计算可以分析各种负荷变化、网络结构改变等各种情况会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件（线路、变压器等）是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等；对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案（如新建变电站、线路改造、电磁环网解环等）能否满足安全稳定运行的要求。
二、潮流计算部分（1）简单介绍本次实验的潮流计算的试验内容，叙述利用PSASP软件进行潮流计算需要输入哪些数据（不超过800字）。
以上为系统常规运行方式的单线图。
由于母线 STNB-230 处负荷的增加，需对原有电网进行改造，具体方法为：在母线 GEN3-230 和 STNB-230 之间增加一回输电线，增加发电 3 的出力及其出口变压器的容量，新增或改造的元件如右图虚线所示：实验将对该系统进行计算分析。
需要输入的数据为：母线数据、交流线数据、变压器数据、发电数据、负荷数据、区域定义数据、方案定义、潮流计算作业定义。
具体数据见实验指导书。
（2）绘制仿真实验任务指导书中要求的两个潮流计算拓扑结构图，并根据两种潮流方案的潮流计算结果在拓扑结构图上标注母线节点电压和相位，利用复数功率形式标注各支路功率（参考方向选择数据表格中各支路的i侧母线至j侧），统计发电机和负荷的功率大小并统计系统网损（3）在规划潮流方式下，增加STNC-230母线负荷的有功至1.5p.u.，无功保持不变，试调试潮流，并在绘制的规划方式拓扑结构上标注母线节点电压和相位，利用复数功率形式标注各支路功率（参考方向选择数据表格中各支路的i侧母线至j侧），统计发电机和负荷的功率大小并统计系统网损。
电力系统分析课程设计报告_4
电力系统分析课程设计报告题目: 电力系统三相对称短路计算专业: 电气工程及其自动化班级:姓名:学号:指导教师:目录电力系统分析........................................................................................................................... - 0 -第一章设计目的与任务 ......................................................................................................... - 2 -1.1设计目的.................................................................................................................... - 2 -1.2设计任务.................................................................................................................... - 2 -第二章基础理论与原理 ......................................................................................................... - 2 -2.1 对称短路计算的基本方法 ....................................................................................... - 2 -2.2 用节点阻抗矩阵的计算方法 ................................................................................... - 4 -2.3 用节点导纳矩阵的计算方法 ................................................................................... - 6 -2.4 用三角分解法求解节点阻抗矩阵 ........................................................................... - 7 -2.5 短路发生在线路上任意处的计算方法 ................................................................... - 8 -第三章程序设计..................................................................................................................... - 9 -3.1 变量说明................................................................................................................... - 9 -3.2 程序流程图............................................................................................................. - 10 -3.2.1主程序流程图 .............................................................................................. - 11 -3.2.2导纳矩阵流程图 .......................................................................................... - 12 -3.2.3三角分解法流程图 ...................................................................................... - 13 -3.3 程序源代码见附录1 ............................................................................................ - 14 -第四章结果分析................................................................................................................... - 14 -第五章收获与建议............................................................................................................... - 15 -参考文献................................................................................................................................. - 17 -附录......................................................................................................................................... - 17 -附录1: 程序源代码..................................................................................................... - 18 - 附录2: 测试系统数据与系统图 ................................................................................... - 23 - 附录3: 测试系统的运行结果- 25 -第一章设计目的与任务1.1设计目的1、加深理解并巩固电力系统发生短路的基本知识。
电力系统调压措施分析报告
电压是衡量电能质量的重要技术指标，对电力系统的平安经济运行，保证用户平安生产和产品质量以及电气设备的平安和寿命具有重要影响。
19 世纪 70、80 年代法国、美国、瑞典、巴西、日本等国家相继发生电压崩溃性事故，这些以电压崩溃特征的电网瓦解事故每次均带来巨大的经济损失，同时也引起了社会的极大混乱。
电压崩溃是由系统运行中的电压偏移未能良好的进展调整演变而成。
任何电压偏移都会带来经济和平安方面的不利影响。
当系统出现故障时，电压会降低，如果不及时地采用合理有效的措施对电压进展调整，就会引起电压崩溃进而电网瓦解等重大灾难性事故。
因此，电压调整是保证电网平安可靠运行的重要方面之一。
保证用户处的电压接近额定值是电力系统运行调整的根本任务之一。
电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡，系统中各种无功电源的无功输出应该满足〔大于或至少等于〕系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求，否那么电压就会偏离额定值，产生电压偏移。
此外为保证运行可靠性和适应无功功率的增长，系统还必须配置一定的无功备用容量。
系统的无功电源充足，即表现系统能运行在较高的电压水平；反之，系统无功缺乏就反映为运行电压水平偏低，需要装设无功补偿设备。
由于电力系统的供电区域幅员广阔，无功功率不适宜长距离传输，所以负荷所需的无功功率应尽量的分层分区就地平衡。
由无功功率平衡原理可知进展电压调整就是从补偿无功电源和减小网络无功损耗两个方面出发。
电力系统构造复杂且用电设备数量极大,电力系统的运行部门对网络中各母线电压及各种用电设备的端电压进展监视和调整是不现实的也是没有必要的。
因此，在电力系统中，运行人员常常选择一些有集中负荷的母线作为中枢点进展监视和控制，只需将中枢点电压控制在允许的电压偏移范围内，那么系统其它各处的电压质量也能根本满足要求。
一般可以选择作为电压中枢点的母线有： 1〕大型发电厂的高压母线。
2〕枢纽变电站的二次母线。
3〕带有大量地方负荷的发电厂母线。
电力系统1实验报告
电力系统1实验报告电力系统实验单机—无穷大系统稳态运行实验学院 : 电气信息学院专业 : 电气工程及其自动化班级 : 123030108学号 : 2012141441378姓名 : 黄金老师：单机—无穷大系统稳态运行实验一、实验目的1．了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围；2．了解和掌握输电系统稳态不对称运行的条件；不对称度运行参数的影响；不对称运行对发电机的影响等。
二、原理与说明电力系统稳态对称和不对称运行分析，除了包含许多理论概念之外，还有一些重要的“数值概念”。
为一条不同电压等级的输电线路，在典型运行方式下，用相对值表示的电压损耗，电压降落等的数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据。
因此，除了通过结合实际的问题，让学生掌握此类“数值概念”外，实验也是一条很好的、更为直观、易于形成深刻记忆的手段之一。
实验用一次系统接线图如图2所示。
图2 一次系统接线图本实验系统是一种物理模型。
原动机采用直流电动机来模拟，当然，它们的特性与大型原动机是不相似的。
原动机输出功率的大小，可通过给定直流电动机的电枢电压来调节。
实验系统用标准小型三相同步发电机来模拟电力系统的同步发电机，虽然其参数不能与大型发电机相似，但也可以看成是一种具有特殊参数的电力系统的发电机。
发电机的励磁系统可以用外加直流电源通过手动来调节，也可以切换到台上的微机励磁调节器来实现自动调节。
实验台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。
“无穷大”母线就直接用实验室的交流电源，因为它是由实际电力系统供电的，因此，它基本上符合“无穷大”母线的条件。
为了进行测量，实验台设置了测量系统，以测量各种电量（电流、电压、功率、频率）。
为了测量发电机转子与系统的相对位置角（功率角），在发电机轴上装设了闪光测角装置。
此外，台上还设置了模拟短路故障等控制设备。
三、实验项目和方法1．单回路稳态对称运行实验在本章实验中，原动机采用手动模拟方式开机，励磁采用手动励磁方式，然后启机、建压、并网后调整发电机电压和原动机功率，使输电系统处于不同的运行状态（输送功率的大小，线路首、末端电压的差别等），观察记录线路首、末端的测量表计值及线路开关站的电压值，计算、分析、比较运行状态不同时，运行参数变化的特点及数值范围，为电压损耗、电压降落、沿线电压变化、两端无功功率的方向（根据沿线电压大小比较判断）等。
武大电气《电力系统分析综合实验》2019年度PSASP实验报告
电气工程与自动化学院《电力系统分析综合实验》2019年度PSASP实验报告学号：姓名：班级：1、阐述基于PSASP的电力系统分析综合实验的目的。
实验目的：掌握用PSASP进行电力系统潮流计算，短路计算，暂态稳定计算。
（1）潮流计算可以为短路计算和暂态稳定计算提供初始状态，是电力系统计算中的基本计算，要求掌握软件的操作步骤，并对比分析牛顿拉夫逊法和PQ分解法的区别，在实验过程中体会PQ分解法相比牛顿拉夫逊法的特点。
（2）短路计算的目的要求根据数据结合对称分量法加深对于短路计算的理论知识的理解。
（3）暂态稳定计算里最关键的是故障极限切除时间的确定，加深对复杂电力系统暂态的判定的认识。
2、简要阐述本实验课程的主要实验任务（1）掌握用PSASP对电力系统进行建模。
（2）潮流计算，包括对常规方式和规划方式的电力系统进行潮流计算。
（3）短路计算，基于潮流作业1和2等5个单相接地短路、AB两相短路、复杂故障短路计算等短路计算并分析结果。
（4）暂态计算，基于潮流作业1和2的瞬时故障进行暂态稳定计算并分析结果。
3、实验方案原理图介绍。
图1（a）常规方式（b）规划方式以上为系统常规运行方式的单线图。
由于母线STNB-230 处负荷的增加，需对原有电网进行改造，具体方法为：在母线GEN3-230 和STNB-230 之间增加一回输电线，增加发电3 的出力及其出口变压器的容量，新增或改造的元件如下图虚线所示：4、计算分析用建模数据的整理表1母线数据5、按照下列作业要求，完成计算分析实验作业。
(1)基于实验二的潮流计算，对牛顿法和PQ法的原理做比较性的说明。
表6 常规方式下PQ法和NR法的潮流计算摘要信息报表表7 常规方式下PQ法和NR法的全网母线（发电、负荷）结果报表牛顿拉夫逊法每次都对电压幅值和相位进行修正，且每次计算MAX(DVR,DVI),判断是否小于允许误差0.0001，满足条件时停止迭代。
PQ分解法利用交流高压输电网中输电线路电抗远大于电阻的特点，对于牛顿拉夫逊法修正方程式的系数矩阵进行简化，节点的有功功率不平衡量只用于修正电压的相位，节点的无功功率不平衡量只用于修正电压的幅值，单次迭代计算量小，两个步骤分别轮流迭代，分别计算MAX(DP),MAX(DQ)，最终保证两者都小于允许误差0.0001。
电力系统仿真实验报告
电力系统仿真实验报告电力系统仿真实验报告引言：电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，它为我们的生活提供了稳定可靠的电力供应。
为了确保电力系统的安全运行，我们进行了一系列的仿真实验，以评估系统的性能、优化运行策略，并提出改进建议。
一、实验目的本次实验的主要目的是通过仿真模拟电力系统的运行情况，分析系统的稳定性、可靠性和经济性，并探索如何优化系统的运行策略。
二、实验方法我们使用了一款先进的电力系统仿真软件，该软件可以模拟电力系统的各个组成部分，包括发电机、输电线路、变电站等。
通过输入系统的参数和运行策略，我们可以获得系统在不同负荷情况下的运行状态和性能指标。
三、实验结果与分析1. 系统稳定性分析我们首先对系统的稳定性进行了仿真分析。
通过模拟系统在负荷突变和故障情况下的响应，我们评估了系统的稳定性。
实验结果显示，在负荷突变和故障发生时，系统能够迅速调整，保持稳定运行。
然而，我们也发现系统在某些情况下存在潜在的稳定性问题，需要进一步改进。
2. 系统可靠性评估为了评估系统的可靠性，我们对系统进行了故障模拟实验。
通过模拟不同部件的故障，我们分析了系统的可靠性指标，如可用性和平均故障间隔时间。
实验结果显示，系统在大部分故障情况下能够保持正常运行，但在某些故障情况下，系统的可靠性会受到一定影响。
我们建议在设计和运行中加强对系统的容错性和冗余性。
3. 系统经济性优化为了优化系统的经济性，我们进行了成本效益分析。
通过调整系统的运行策略和参数，我们评估了不同方案下的成本和效益。
实验结果显示，通过合理的调整发电机的输出功率和输电线路的容量，可以降低系统的运行成本，并提高系统的经济效益。
四、实验结论与建议通过本次仿真实验，我们得出了以下结论：1. 系统在大部分情况下表现出良好的稳定性和可靠性，但仍存在一些潜在的问题需要解决。
2. 加强系统的容错性和冗余性可以提高系统的可靠性。
3. 通过合理的调整运行策略和参数，可以降低系统的运行成本，并提高经济效益。
电力系统分析仿真实验报告
电力系统分析仿真实验报告一、实验目的通过电力系统仿真，分析电力系统的稳定性和可靠性，对电力系统进行故障分析。
二、实验器材和条件1.电力系统仿真软件2.电力系统仿真实验模型3.稳定性和可靠性测试数据三、实验原理电力系统的稳定性是指系统在受到扰动或故障的情况下，能够迅速恢复到新的稳定工作点的能力。
电力系统的可靠性是指系统在正常运行和故障恢复状态下，能够保持稳定供电的能力。
四、实验步骤1.稳态分析：通过电力系统仿真软件，建立电力系统的稳态模型，并进行负荷流、电压稳定度和功率因数分析，以评估系统的稳态性能。
2.扰动分析：在稳态模型基础上，通过改变电力系统的节点负载和故障情况，引入扰动，并观察系统在扰动下的响应过程。
3.稳定性分析：根据扰动分析结果，通过故障恢复实验，研究系统的稳定性能，包括暂态稳定性和稳定控制方法。
4.可靠性分析：通过故障恢复实验和设备可用性分析来评估系统的可靠性，了解系统在发生故障时的可靠供电能力。
五、实验结果与分析1.稳态分析结果显示，电力系统的负荷流较大，但在正常运行范围内，电压稳定度和功率因数也较好。
2.扰动分析结果显示，在节点负载突然减少或故障发生时，系统的电压和频率会出现短时波动，但能够迅速恢复到新的稳态工作点。
3.稳定性分析结果显示，在故障发生后，系统能够通过自动稳定控制方法，有效恢复到正常工作状态，并保持稳定供电。
4.可靠性分析结果显示，系统在发生故障时仍能保持稳定供电，设备的可用性较高，但仍有少量设备故障需要及时维修或更换。
六、实验结论通过电力系统仿真实验，分析了电力系统的稳定性和可靠性。
实验结果表明，电力系统具有较好的稳态和暂态稳定性能，在故障发生后能够迅速恢复到正常工作状态，保持稳定供电。
但仍需加强设备维护和更换，提高电力系统的可靠性。
七、实验总结通过本次电力系统分析仿真实验，加深了对电力系统稳定性和可靠性的理解，掌握了利用电力系统仿真软件进行系统分析和故障恢复的方法。
电力系统运行方式及潮流分析实验报告记录
电力系统运行方式及潮流分析实验报告记录实验目的：1.了解电力系统的运行方式2.掌握潮流分析的基本原理及方法3.学会利用软件进行电力系统潮流计算实验仪器和设备：1.个人计算机2.电力系统分析软件：PSASP实验内容：1.电力系统潮流分析的基本原理及方法学习根据电力系统的基本控制方程式，通过潮流计算方法，求出电力系统各节点的电压、功率及电流等参数，以及各支路上的潮流大小和方向等相关参数。
2.利用软件进行电力系统潮流计算利用电力系统分析软件PSASP，建立某电力系统的模型，输入各节点的电源电压、负荷等基本信息，进行潮流计算，得出各节点的电压、功率及电流等参数，以及各支路上的潮流大小和方向等相关参数。
3.电力系统运行方式的了解电力系统是由发电厂、变电站、输电线路、配电站及用户组成的一种大型电力供应体系。
其运行方式一般分为功率控制和电压控制两种方式，其中功率控制是指在保持电压稳定的情况下，调整电网内发电和负荷之间的功率平衡，即通过调节发电量、负荷等手段，使得电网内的功率平衡得以维持；而电压控制则是指在保持电网功率平衡的情况下，调节电网内的电压稳定状态，即通过调节发电机电压、变压器变比、补偿电抗器等手段，使得电网内各节点的电压处于稳定状态。
实验结果分析：通过潮流分析计算，得出某电力系统各节点的电压、功率及电流等参数，和各支路上的潮流大小和方向等相关参数。
同时，通过学习电力系统运行方式，了解到电力系统在运行过程中，既要保持功率平衡，又要保持电压稳定，以确保电力的供应可靠性和稳定性。
实验结论：通过本次实验，我掌握了潮流分析的基本原理及方法，学会了利用电力系统分析软件进行电力系统潮流计算，并深入了解了电力系统的运行方式和特点，从而提高了对电力系统的理解和认识。
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山东交通学院电力系统分析课程设计报告书院(部)别信息科学与电气工程学院班级学号姓名指导教师时间 2014.06.9-2013.06.13课程设计任务书题目电力系统分析课程设计学院信息科学与电气工程学院专业电气工程及其自动化班级学生姓名学号6 月9 日至 6 月13 日共 1 周指导教师(签字)院长(签字)2014 年 6 月13日成绩评定表摘要潮流计算，电力学名词，指在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。
潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。
通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。
待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。
传统的潮流计算程序缺乏图形用户界面，结果显示不直观，难于与其他分析功能集成，网络原始数据输入工作量大且易于出错。
结合电力系统的特点，对于复杂电力系统，根据定条件，应用牛顿-拉夫逊法进行计算，在手工计算中，由于涉及大量变量、微分方程、矩阵计算，求解很繁琐，计算不同系统时需要重新计算。
运用MATLAB软件进行仿真潮流计算，图形界面直观，运行稳定，计算准确，提高了计算速度，各个类的有效封装又使程序具有很好的模块性.可维护性和可重用性。
关键字：潮流计算牛拉法Matlab目录1潮流计算 (1)1.1潮流计算概述 (1)1.2潮流计算的要求 (2)1.3潮流计算的优势 (2)1.4潮流计算的用途 (3)2 MATLAB简介 (4)2.1MA TLAB概述 (4)3牛顿-拉夫逊法概述 (5)3.1牛顿-拉夫逊基本原理 (5)3.2直角牛顿-拉夫逊法潮流计算求解过程 (6)4设计过程 (12)4.1题目D (12)4.2牛顿拉夫逊法程序流程图 (211)4.3设计程序 (22)心得体会 (25)参考文献 (26)1潮流计算1.1潮流计算概述潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算，常规潮流计算的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。
潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。
通过潮流计算可以判断电网母线电压、支路电流和功率是否越限，如果有越限，就应采取措施，调整运行方式。
对于正在规划的电力系统，通过潮流计算，可以为选择电网供电方案和电气设备提供依据。
潮流计算还可以为继电保护和自动装置定整计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。
具体表现在以下方面：(1)在电网规划阶段,通过潮流计算,合理规划电源容量及接入点,合理规划网架,选择无功补偿方案,满足规划水平的大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。
(2)在编制年运行方式时,在预计负荷增长及新设备投运基础上,选择典型方式进行潮流计算,发现电网中薄弱环节,供调度员日常调度控制参考,并对规划、基建部门提出改进网架结构,加快基建进度的建议。
(3)正常检修及特殊运行方式下的潮流计算,用于日运行方式的编制,指导发电厂开机方式,有功、无功调整方案及负荷调整方案,满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。
(4)预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行方式调整方案。
总结为在电力系统运行方式和规划方案的研究中，都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。
同时，为了实时监控电力系统的运行状态，也需要进行大量而快速的潮流计算。
因此，潮流计算是电力系统中应用最广泛、最基本和最重要的一种电气运算。
在系统规划设计和安排系统的运行方式时，采用离线潮流计算；在电力系统运行状态的实时监控中，则采用在线潮流计算。
此外，电力系统潮流计算也是计算系统动态稳定和静态稳定的基础。
所以潮流计算是研究电力系统的一种很重要和基础的计算。
1.2潮流计算的要求电力系统运行必须满足一定技术和经济上的要求。
这些要求够成了潮流问题中某些变量的约束条件，常用的约束条件如下：1.节点电压应满足min max (1,2,)i i i U U U i n ≤≤=从保证电能质量和供电安全的要求来看，电力系统的所有电气设备都必须运行在额定电压附近。
PU 节点电压幅值必须按上述条件给定。
因此，这一约束条件对PQ 节点而言。
2.节点的有功功率和无功功率应满足min max min max Gi Gi Gi Gi Gi Gi P P P Q Q Q ≤≤⎫⎬≤≤⎭PQ 节点的有功功率和无功功率，以及PU 节点的有功功率，在给定是就必须满足上述条件，因此，对平衡节点的P 和Q 以及PU 节点的Q 应按上述条件进行检验。
3.节点之间电压的相位差应满足max ||||||ij i j i j θθθθθ=-<-为了保证系统运行的稳定性，要求某些输电线路两端的电压相位不超过一定的数值。
这一约束的主要意义就在于此。
因此，潮流计算可以归结为求解一组非线性方程组，并使其解答满足一定的约束条件。
常用的方法是迭代法和牛顿法，在计算过程中，或得出结果之后用约束条件进行检验。
如果不能满足要求，则应修改某些变量的给定值，甚至修改系统的运行方式，重新进行计算。
1.3潮流计算的优势电力系统潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。
潮流计算的目标是求取电力系统在给定运行状态的计算。
即节点电压和功率分布，用以检查系统各元件是否过负荷。
各点电压是否满足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率损耗等。
对现有电力系统的运行和扩建，对新的电力系统进行规划设计以及对电力系统进行静态和暂态稳定分析都是以潮流计算为基础。
潮流计算结果可用于电力系统稳态研究，安全估计或最优潮流等，实际电力系统的潮流计算主要采用牛顿-拉夫逊法。
借由MATLAB可以轻松实现计算复杂的电力系统潮流分布。
1.4潮流计算的用途流计算是电力系统非常重要的分析计算，用以研究系统规划和运行中提出的各种问题。
对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求；对运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。
潮流计算是电力系统分析最基本的计算。
除它自身的重要作用之外，在《电力系统分析综合程序》(PSASP)中，潮流计算还是网损计算、静态安全分析、暂态稳定计算、小干扰静态稳定计算、短路计算、静态和动态等值计算的基础2 MATLAB简介2.1MATLAB概述MATLAB的含义是矩阵实验室（Matrix Laboratory），是美国MathWork公司于1982推出的一套高性能的数值计算可视化软件，，包括MATLAB主程序、SIMULINK 动态系统仿真包和各种专业工具箱它集数值分析，矩阵计算，信号处理和图形显示于一体，构成一个方便的，界面友好的用户环境，具有极强大的计算功能和极高的编程效率，特别适合于科学计算、数值分析、系统仿真和信号处理等任务。
MATLAB程学设计语言结构完整，且具有优良的移植性，它的基本数据元素是不需要定义的数组。
它可以高效率的解决工业计算问题，特别是关于矩阵和矢量的计算。
通过MATLAB语言，可以用类似数学公式的方式来编写算法，大大降低了程序需要的难度别难并节省了时间，从而可把主要的经历集中在算法的构思而不是编程上。
学习运用MATLAB计算电力系统潮流分布是本次课程设计的重点，可以说，作为工科学生，会运用MATLAB来解决工程问题已成为必须。
到目前为止，MATLAB已发展成为国际上最优秀的科技应用软件之一。
它的功能十分强大，不仅仅可以实现计算潮流分布，还可以模拟仿真各式各样的数值系统，工程。
这里将借助MATLAB来完成用直角牛顿-拉夫逊法计算电力系统潮流分布。
3牛顿-拉夫逊法概述3.1牛顿-拉夫逊基本原理潮流计算的目标是求取电力系统在给定运行状态的计算。
即节点电压和功率分布，用以检查系统各元件是否过负荷。
各点电压是否满足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率损耗等。
对现有电力系统的运行和扩建，对新的电力系统进行规划设计以及对电力系统进行静态和暂态稳定分析都是以潮流计算为基础。
潮流计算结果可用如电力系统稳态研究，安全估计或最优潮流等对潮流计算的模型和方法有直接影响。
实际电力系统的潮流技术那主要采用牛顿-拉夫逊法。
牛顿--拉夫逊法(简称牛顿法)在数学上是求解非线性代数方程式的有效方法。
其要点是把非线性方程式的求解过程变成反复地对相应的线性方程式进行求解的过程。
即通常所称的逐次线性化过程。
对于非线性代数方程组： ()0f x = 即 12(,,,)0i n f x x x = (1,2,,)i n = (3-1-1)在待求量x 的某一个初始估计值(0)x 附近，将上式展开成泰勒级数并略去二阶及以上的高阶项，得到如下的经线性化的方程组：(0)'(0)(0)()()0f x f x x +∆= (3-1-2) 上式称之为牛顿法的修正方程式。
由此可以求得第一次迭代的修正量 (0)'(0)1(0)[()]()x f x f x -∆=- (3-1-3) 将(0)x ∆和(0)x 相加，得到变量的第一次改进值(1)x 。
接着就从(1)x 出发，重复上述计算过程。
因此从一定的初值(0)x 出发，应用牛顿法求解的迭代格式为：'()()()()()k k k f x x f x ∆=- (3-1-4) (1)()()k k k x x x +=+∆ (3-1-5)上两式中：'()f x 是函数()f x 对于变量x 的一阶偏导数矩阵，即雅可比矩阵J;k 为迭代次数。
有上式可见，牛顿法的核心便是反复形式并求解修正方程式。
牛顿法当初始估计值(0)x 和方程的精确解足够接近时，收敛速度非常快，具有平方收敛特性。
牛顿潮流算法突出的优点是收敛速度快，若选择到一个较好的初值，算法将具有平方收敛特性，一般迭代4~5次便可以收敛到一个非常精确的解。
而且其迭代次数与所计算网络的规模基本无关。
牛顿法也具有良好的收敛可靠性，对于对以节点导纳矩阵为基础的高斯法呈病态的系统，牛顿法也能可靠收敛。
牛顿法所需的内存量及每次迭代所需时间均较高斯法多。
牛顿法的可靠收敛取决于有一个良好的启动初值。
如果初值选择不当，算法有可能根本不收敛或收敛到一个无法运行的节点上。
对于正常运行的系统，各节点电压一般均在额定值附近，偏移不会太大，并且各节点间的相位角差也不大，所以对各节点可以采用统一的电压初值(也称为平直电压)，如假定：(0)1i U = (0)0i θ= 或 (0)1i e = (0)0i f = (1,2,,;)i q n i s =≠ (3-1-6)这样一般能得到满意的结果。