nr.m

电力系统稳态分析中用牛顿-拉夫逊法求解电力系统稳态潮流问题的MATLAB程序

%用牛顿-拉夫逊法进行潮流计算

%按照要求的格式输入原始数据
n=input('请输入节点数:n=');
nl=input('请输入支路数:nl=');
isb=input('请输入平衡母线节点号(必须为1):isb=');
pr=input('请输入误差精度:pr=');
B1=input('请输入由支路参数形成的矩阵:B1=');
B2=input('请输入各节点参数形成的矩阵:B2=');
X=input('请输入由各节点号及其对地阻抗形成的矩阵:X=');

tic;
%形成导纳矩阵Y、G、B
Y=zeros(n);e=zeros(1,n);f=zeros(1,n);V=zeros(1,n);O=zeros(1,n);S1=zeros(nl);
for i=1:n
    if X(i,2)~=0;
        p=X(i,1);
        Y(p,p)=1./X(i,2);
    end
end
for i=1:nl
    if B1(i,6)==0;
        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));
    Y(q,p)=Y(p,q);
    Y(q,q)=Y(q,q)+1./(B1(i,3)*B1(i,5)^2)+B1(i,4)./2;
    Y(p,p)=Y(p,p)+1./B1(i,3)+B1(i,4)./2;
end
G=real(Y);B=imag(Y);

%迭代求P',Q'以及dP,dQ
for i=1:n
    e(i)=real(B2(i,3));
    f(i)=imag(B2(i,3));
    V(i)=B2(i,4);
end
for i=1:n
    S(i)=B2(i,1)-B2(i,2);
    B(i,i)=B(i,i)+B2(i,5);
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
            C(i)=0;
            D(i)=0;
            for j1=1:n
                C(i)=C(i)+G(i,j1)*e(j1)-B(i,j1)*f(j1);
                D(i)=D(i)+G(i,j1)*f(j1)+B(i,j1)*e(j1);
            end
            P1=C(i)*e(i)+f(i)*D(i);
            Q1=f(i)*C(i)-D(i)*e(i);         
            V2=e(i)^2+f(i)^2;
            if B2(i,6)~=3
                DP=P(i)-P1;
                DQ=Q(i)-Q1;
                for j1=1:n
                    if j1~=isb & j1~=i
                        X1=-G(i,j1)*e(i)-B(i,j1)*f(i);
                        X2=B(i,j1)*e(i)-G(i,j1)*f(i);
                        X3=X2;
                        X4=-X1;
                        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
                        X1=-C(i)-G(i,i)*e(i)-B(i,i)*f(i);
                        X2=-D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);
                        X3=D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);
                        X4=-C(i)+G(i,i)*e(i)+B(i,i)*f(i);
                        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;
                    end
                end
            else
                DP=P(i)-P1;
                DV=V(i)^2-V2;
                for j1=1:n
                    if j1~=isb & j1~=i
                        X1=-G(i,j1)*e(i)-B(i,j1)*f(i);
                        X2=B(i,j1)*e(i)-G(i,j1)*f(i);
                        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
                        X1=-C(i)-G(i,i)*e(i)-B(i,i)*f(i);
                        X2=-D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);
                        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
    for k=3:N0
        k1=k+1;N1=N;
        for k2=k1:N1
            J(k,k2)=J(k,k2)./J(k,k);
        end
        J(k,k)=1;
        if k~=3
            k4=k-1;
            for k3=3:k4
                for k2=k1:N1
                    J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);
                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);
                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);
            end
            J(k3,k)=0;
        end
    end
    end
    J %求解并输出雅可比矩阵
for k=3:2:N0-1
    L=(k+1)./2;
    e(L)=e(L)-J(k,N);
    k1=k+1;
    f(L)=f(L)-J(k1,N);
end
for k=3:N0
    DET=abs(J(k,N));
    if DET>=pr
        IT2=IT2+1;
    end
end
ICT2(a)=IT2;
ICT1=ICT1+1;
for k=1:n
    dy(k)=sqrt(e(k)^2+f(k)^2);
end
for i=1:n
    Dy(ICT1,i)=dy(i);
end
end %用高斯消元法解"w=-J*v"

%输出结果
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);
    O(k)=atan(f(k)./e(k))*180./pi;
end
E=e+f*j;
disp('各节点的实际电压标幺值E为：');
disp(E);
disp('各节点的电压大小V为：');
disp(V);
disp('各节点的电压相角O为：');
disp(O);
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：');
disp(S);
disp('各条支路的首端功率Si为：');
for i=1:nl
    if B1(i,6)==0
        p=B1(i,1);q=B1(i,2);
    else p=B1(i,2);q=B1(i,1);
    end
    Si(p,q)=E(p)*(conj(E(p))*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(p)*B1(i,5))-conj(E(q)))*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5))));
    disp(Si(p,q));
end
disp('各条支路的末端功率Sj为：');
for i=1:nl
    if B1(i,6)==0
        p=B1(i,1);q=B1(i,2);
    else p=B1(i,2);q=B1(i,1);
    end
    Sj(q,p)=E(q)*(conj(E(q))*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(q)./B1(i,5))-conj(E(p)))*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5))));
    disp(Sj(q,p));
end
disp('各条支路的功率损耗DS为：');
for i=1:nl
    if B1(i,6)==0
        p=B1(i,1);q=B1(i,2);
    else p=B1(i,2);q=B1(i,1);
    end
    DS(i)=Si(p,q)+Sj(q,p);
    disp(DS(i));
end
for i=1:ICT1
    Cs(i)=i;
end
disp('图示为每次迭代后各节点的电压值');
plot(Cs,Dy),xlabel('迭代次数'),ylabel('电压'),title('电压迭代次数曲线');
disp('计算机求解所用时间为：');
ti=toc