本程序采用Matlab语言编写,实现电力系统中牛顿-拉夫逊法潮流计算,用于分析和优化电网运行状态。
以下是使用MATLAB实现电力系统分析中的牛顿—拉夫逊法计算潮流分布的代码及详细注释,根据华科版《电力系统分析》教材编写。
```matlab
% 牛顿-拉夫逊法进行潮流计算
function [V, Sbus] = newton_raphson(Ybus, P,Q,V0)
% Ybus: 预算导纳矩阵
% V0: 初始电压幅值向量(大小为nb*1)
% P: 有功功率注入向量(大小为nb*1)
% Q: 无功功率注入向量(大小为nb*1)
nb = length(V0); % 节点总数
itermax = 25; % 最大迭代次数
tol = 1e-6; % 收敛标准
V = V0; % 初始电压向量
deltaPQ = ones(nb,1)*inf;
for iter=1:itermax
Sbus = calc_Sbus(V,Ybus); % 计算各节点的功率注入Sbus
error_PQ = P + Q - real(Sbus) - imag(Sbus);
J = calc_Jacobian(Ybus,V); % 构建雅可比矩阵
deltaV = -J\error_PQ; % 求解电压修正量
Vnew = complex(real(V)+deltaPQ(1:nb),imag(V)+deltaPQ(nb+1:end));
if max(abs(deltaV)) < tol*max(abs(V))
break;
end
V = Vnew; % 更新节点电压
end
end
% 计算各节点的功率注入Sbus
function Sbus=calc_Sbus(V,Ybus)
nb=length(Ybus); % 节点数
Sbus=zeros(nb,1);
for i=1:nb
Vi = V(i);
Yi = Ybus(:,i);
Ii=-Yi*V;
Si=(Vi.*(conj(Ii)));
Sbus(i)=Si(1);
end
end
% 构建雅可比矩阵J
function J=calc_Jacobian(Ybus,V)
nb=length(V); % 节点数
J=zeros(nb*2,nb);
for i=1:nb
Vi = V(i);
Yi = Ybus(:,i);
Ii=-Yi*V;
dIidVi=Yi-diag(Ii)*conj(Ybus(i,:));
dIidVm=diag(conj(Ii))*conj(Ybus(i,:))-1j*(eye(nb)- conj(diag(V)).*(Ybus));
J(2*i-1,2*i-1:2*nb)=real([dIidVi; dIidVm]);
J(2*i ,2*i-1:2*nb)=imag([dIidVi; dIidVm]);
end
end
```
此代码实现了牛顿—拉夫逊法潮流计算的核心步骤,包括构建雅可比矩阵、求解电压修正量以及判断收敛条件。通过迭代过程逐步逼近真实解并最终得到电力系统的稳定运行状态下的节点电压和功率分布。
注意:在实际应用中,请根据具体问题调整参数及输入数据以适应不同的系统规模与特性要求。