南昌大学电力系统分析实验报告1程序

南昌大学实验报告

学生姓名：学号：专业班级：

实验类型：□ 验证 □ 综合■ 设计 □ 创新实验日期： 11.30 实验成绩：

一、实验项目名称

电力网数学模型模拟实验

二、实验目的与要求：

本实验通过对电力网数学模型形成的计算机程序的编制与调试，获得形成电力网数学模型：节点导纳矩阵的计算机程序，使数学模型能够由计算机自行形成，即根据已知的电力网的接线图及各支路参数由计算程序运行形成该电力网的节点导纳矩阵。通过实验教学加深学生对电力网数学模型概念的理解，学会运用数学知识建立电力系统的数学模型，掌握数学模型的形成过程及其特点，熟悉各种常用应用软件，熟悉硬件设备的使用方法，加强编制调试计算机程序的能力，提高工程计算的能力，学习如何将理论知识和实际工程问题结合起来。

三、主要仪器设备及耗材

计算机、软件（已安装，包括各类编程软件C语言、C++、VB、VC等、应用软件MATLAB等）、移动存储设备（学生自备，软盘、U盘等）

四、实验步骤

1、将事先编制好的形成电力网数学模型的计算程序原代码由自备移动存储设备导入计算机。

2、在相应的编程环境下对程序进行组织调试。

3、应用计算例题验证程序的计算效果。

4、对调试正确的计算程序进行存储、打印。

5、完成本次实验的实验报告。

五、实验数据及处理结果

运行自行设计的程序，把结果与手工计算结果相比较，验证所采用方法及所编制程序运行的正确性。

实验程序：

clear clc;

z=[inf,0.10+0.40i,0.3i,0.12+0.50i;

0.10+0.40i,inf,inf,0.08+0.40j;

0.3i,inf,inf,inf;

0.12+0.50i,0.08+0.40i,inf,inf];

y=[0,0.01528i,0,0.01920j;

0.01528i,0,0,0.01413j;

0,0,0,0;

0.01920i,0.01413i,0,0];

Y=zeros(4,4);

for(i=1:4),

for(j=1:4),

if i==j

Y(i,j)=Y(i,j)

else

Y(i,j)=-1.0/z(i,j)

end

for (i=1:4),

for(j=1:4),

Y(i,i)=Y(i,i)+y(i,j)+1.0/z(i,j)

end

Y(1,1)=Y(1,1)-1.0/z(3,1)+1.1*1.1/z(3,1)

Y(1,3)=Y(1,3)*1.1

Y(3,1)=Y(3,1)*1.1

运行结果，实验结果导纳截图：

手工计算结果：

Y11=y140+y120+1/z12+1/z14+1.1*1.1/z13=j0.01920+j0.01528+1/(0.10+j0.40)+ 1/(0.12+j0.50)+ 1.1*1.1/j0.3=1.0241-j8.2429

Y12=Y21=-1/z12=1/(0.10+j0.40)=-0.5882+j2.3529

Y13==Y31=-1.1/z13=-1.1/j0.3=j3.667

Y14=Y41=-1/z14=1/(0.12+j0.50)=-0.4539+j1.8911

Y22=y210+y240+1/z21+1/z24=j0.01528+j0.01413+1/(0.10+j0.40)+1/(0.08+j0.40)=1.069-j4.7274

Y24=Y42=-1/z24=-1/(0.08+j0.40)=-0.4808+j2.4038

Y33=1/z13=1/(j0.3)=-j3.333

Y44=y410+y420+1/z14+1/z42=j0.01920+j0.01413+1/(0.12+j0.50)+1/(0.08+j0.40)=0.9346-j4.2616

六、思考讨论题或体会或对改进实验的建议

1．什么是输入阻抗？什么是转移阻抗？网络化简的方法有哪些？

答: 输入阻抗就是指节点的自阻抗即节点i单独注入电流时，在节点i产生电压与电流之比；转移阻抗就是指节点i单独注入电势，与在短路点j产生的电流之比；

网络化简方法有高斯消去法：也就是带有节点电流移置的星网变换；

2.简述节点导纳矩阵的形成的过程，节点导纳矩阵的阶数与系统的节点数有什么关系？节点导纳矩阵的互导纳y_ij在数值上等于什么？举例说明当网络结构发生变化时，如何修改？

答：（1）节点导纳矩阵的形成过程：列写节点电压方程：以零电位点为计算节点电压参考点，根据基尔霍夫电流定律，写出各独立节点电流平衡方程，经整理后形成矩阵方程：。矩阵Y就是所求节点导纳矩阵。

（2）节点导纳矩阵阶数等于系统的节点数（注：不包括接地点）。

（3）节点导纳矩阵的互导纳数值上等于节点i、j间支路导纳的负值，即。

（4）对于网络结构发生的变化主要有这几种形式：

从网络的原有节点i引出一条支路；在网络的原有节点ij之间增加一条支路；在网络的原有节点之间切除一条支路。下面

如将例中节点1、3间变压器变比由K13=1.1改为K=1后作节点导纳矩阵的修改：

变比修改后，相当于先切除变比为1.1的变压器，再接入变比为1的变压器。与之相关的1、3节点的导纳值Y33、Y11、Y31、Y13要发生变化，而网络的其他元素不发生变化。利用上述的计算结果

Y11=Y11-1.1*1.1/+1/z13=1.0241-j8.2429-1.1*1.1/j0.3+1/j0.3=

1.0241-j7.5429

Y33= Y33= =1/(j0.3)=-j3.333

Y13==Y31= -1/z13=-j3.333

3.节点电压方程的求解方法有哪些？

答;节点电压方程的求解方法有：直接求解法和高斯消去法

4.简述节点阻抗矩阵元素的物理意义及其形成。

答：节点阻抗矩阵元素的物理意义：在节点k单独注入电流，在节点k产生的电压同注入电流之比，即等于节点k的自阻抗;在节点i产生的电压同节点k注入电流之比，即等于节点k和节点i之间的互阻抗。

节点阻抗矩阵的形成：将节点电压方程：改写成,式中就是阻抗矩阵

七、实验体会

通过本次实验，对节点导纳矩阵的求解有了更深的认识，特别是怎么求解一个网络的支路节点导纳和有变压器的支路的导纳有了更深的了解。为以后在求解类似的问题中有了一定的基础。通过实验呢更是加深了对求解的过程，应先怎么办，再怎么做有了了解。还有在本次实验中对于MATLAB的使用有了一定的基础，虽然时间很短，但在实验之后对于用MATLAB软件来求解电力系统中问题总是有一定的方便性认识更深。

八、参考资料

1. 《电力系统分析》何仰赞华中科技大学出版社

2. 《电力系统稳态分析》陈珩中国电力出版社

3. 《电力系统暂态分析》李光琦中国电力出版社

4. 《电力系统计算》水利电力出版社

实验素材：