MATLAB电力系统潮流分析与设计(2)
4.3.3雅克比矩阵形成程序段.27
4.3.4高斯消元法程序段.28
4.3.5约束条件程序段.29
4.3.6运行结果输出程序段.29
5仿真结果分析31
5.1算例介绍31
5.2程序数据输入31
5.3算例运行结果32
6结论.41
致谢.42
附录.43
参考文献.48
1 绪论1.1 潮流分析的目的和意义在实际应用中， 潮流分析的结果是作为所研究运行状态下该网络中的所有设备和用户运行状态的参数的检验依据， 同时也可以判断这种网络特性与各种电力设备的适用程度。潮流计算对电力网络的平稳运行至关重要，它的计算结果广泛应用在系统故障计算，继保装置参数整定，安全分析的工具。同时，有关电力系统动、静态稳定性问题的讨论，也是基于潮流分析的结果。在电网设计及规划运的研究中， 潮流分析的结果能够为供电方案或工作策略的合理可靠运行提供相关的支持数据。
1.2 潮流计算发展史潮流计算的实质就是解一组非线性方程， 而它的计算方法和当前科学技术水平的发展密切相关。自从1945年第一代电子计算机诞生以来，计算机技术迅猛发展，而潮流分析亦开始步入了大规模电网求解的时代。在这一期间，出现的潮流分析方法有高斯迭代法，牛顿—拉夫逊（Newton-Raphson ，N-R）法，快速解耦法和保留非线性法[1]。其中用作稳态分析比较常用的计算方法是N-R法。作为解非线性方程组的有力工具，N-R法以其二阶收敛性的优势，在电力系统分析中获得大量推广。同时，在使用N-R法时，巧妙地利用了潮流方程的相关特性，使N-R法在高运算效率和低计算机内存占用量等方面都远超出当时出现的其他算法，成为普遍采用的方法。为解决电力网规模增大等问题，70年代又对N-R法进行了相关改进， 包括在1974年提出的快速解耦法以及在1978年提出的保留非线性的高速潮流计算法。由于快速解耦法考虑了电力网模型的实际物理特点，并且计算速度也远超牛顿—拉夫逊法，还能同时应用于在线潮流计算和离线潮流计算。因而在大规模电力网络中普遍采用快速解耦法。时至今日， 潮流分析的方法也早已从最初的常规潮流法发展到具有特殊功能的其他潮流分析方法，但本质工作没有变化。其具体要求如下：
(1)算法的可靠性或收敛性(2)计算速度和内存占用量(3)计算的方便性和灵活性
1.3 MATLAB在潮流计算的应用MATLAB 诞生于 1980 年。比起其他数学分析软件操作复杂、代码繁琐等问题，MATLAB 以其编程简易、建模直观、优异的人机互动等特点，迅速地发展成为目前国际控制界最流行、使用最广泛的语言[2]。MATLAB 是以矩阵为基本数据单位的，因此其矩阵处理功能对于潮流计算的作用不言而喻。现在，大规模电网的模拟及实时监测对于计算机技术是一项极大的考验， 解决目前潮流计算所面临问题的关键是高效率的潮流计算软件和方法。基于 MATLAB 软件进行的潮流计算相关研究，对于将来潮流计算方案的发展、改进有着极大意义。
1.4 本文主要工作本文的目标是研究分析电力系统的运行状况，并根据实际需要，编写以MATLAB 为平台的潮流分析程序，完成较复杂网络的潮流分析。(1)学习潮流分析的基本原理。本文第 2、3 章节简明扼要地介绍了电力系统网络数学模型的形成过程， 阐述了常规潮流计算法中的牛顿法及快速解耦法相关公式的原理及形成过程。(2)基于 MATLAB 的编程。本文采用 MATLAB 作为编程平台，以 M 语言为程序设计语言，以牛顿—拉夫逊法为编程原理，按照该算法的设计流程，建立相关模型，合理设置变量，设计出适用于中小型电力网络的潮流分析程序。(3)举例验证。本文以一个30 母线系统作为验证依据，保留相关必要信息作为潮流计算的给定值，并设置合理的初值，经过程序计算后，将得到的潮流计算的结果与测试系统的数据作比较，进而证明程序的可行。(4)人机对话的形成。为增加了程序的人机互动性，本次设计利用 Excel 存储数据信息直观方便的特点，将电力网的相关信息以 Excel 表格的形式存储，再通过 MATLAB 软件读取数据， 经过程序计算后将自动生成TXT 格式的潮流计算结果，易于数据的记录和管理。