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武汉理工大学《电力系统分析》课程设计说明书

课程设计任务书

学生姓名： 专业班级： 电气1007

指导教师： 宋仲康 工作单位： 自动化学院 题 目: 高斯-赛德尔法求节点电压 初始条件：

如图所示的简单电力系统，节点导纳矩阵为： 3-j9 -2+j6 -1+j3 0 -2+j6 3.666-j11 -0.666+j12 -1+j3

-1+j3 -0.666+j12 3.666-j11 -2+j6 0 -1+3j -2+j6 3-j9 节点2、3的注入功率已知，节点1为平衡节点，节点4为PV节点，用高斯-塞德尔法求节点2、3、4的电压，取节点2、3的电压初值均为1∠0。(图中各值均为标么值)。

0.5-j0.2 1 ?1=1.04∠0。 U2 4 3 -1+j0.5 U4=1.05 P4=0.3

要求完成的主要任务: 时间安排：

熟悉设计任务 5.27 收集相关资料 5.28 选定设计原理 5.29

计算分析及结果分析 5.30--6.6 撰写设计报告 6.7

指导教师签名： 年 月 日

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武汉理工大学《电力系统分析》课程设计说明书

系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

摘要 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 1 1 设计原理 --------------------------------------------------------------------------------------- 2

1.1 高斯-赛德尔迭代法 ----------------------------------------------------------------- 2 1.2 MTLAB与MATPOWER ------------------------------------------------------------------ 3

1.2.1系统要求 -------------------------------------------------------------------- 5 1.2.2安装 -------------------------------------------------------------------------- 6 1.2.3 执行电力常规潮流运算 ----------------------------------------------- 6 1.2.4 执行最优潮流程序 ----------------------------------------------------- 6 1.2.5 获得帮助 ----------------------------------------------------------------- 6 1.3 节点导纳矩阵与节点类型 --------------------------------------------------------- 7

1.3.1 节点导纳矩阵 ---------------------------------------------------------------- 7 1.3.2 节点类型 ---------------------------------------------------------------------- 8 1.4 潮流计算 ------------------------------------------------------------------------------ 9 2 计算过程与步骤 ----------------------------------------------------------------------------- 11 3 MATPOWER中建模解决问题 ---------------------------------------------------------------- 12

3.1 MATPOWER的技术规则 ------------------------------------------------------------- 12

3.1.1数据文件格式 ---------------------------------------------------------------- 12 3.1.2控制选项 ---------------------------------------------------------------------- 13 3.2 MATPOWER实际建模 ---------------------------------------------------------------- 14

3.2.1 建模中的实际问题 --------------------------------------------------------- 14 3.2.2 建模结果显示 --------------------------------------------------------------- 16

小结 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 21 参考文献 ----------------------------------------------------------------------------------------- 23

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摘要

大型线性方程组的求解是大规模科学与工程计算的核心。随着计算机的飞速发展，迭代法已取代直接法成为求解大型线性方程组的最重要的一类方法。潮流计算高斯—赛德尔迭代法(Gauss一Seidel method)是求解电力系统潮流的方法。潮流计算高斯——赛德尔迭代 法又分导纳矩阵迭代法和阻抗矩阵迭代法两种。前者是以节点导纳矩阵为基础建立的赛德尔迭代格式;后者是以节点阻扰矩阵为基础建立的赛德尔迭代格式。高斯——赛德尔迭代法这是数学上求解线性或非线性方程组的一种常用的迭代方法。

随着科学技术的发展，生产实际中出现了大量的大型稀疏线性代数方程组，同时，用差分方法逼近微分方程的过程中，也需要求解这类线性方程组。因而，研究大型稀疏线性方程组的解法成了人们所关注的焦点。由于迭代法能够充分利用矩阵的稀疏性，从而节省存储单元，因而它是解大型稀疏线性代数方程组的比较实用的方法之一。

众所众所周知，构造一个迭代法，它的收敛性和收敛速度是一个关键问题，不收敛的格式自然不能用，而收敛满的方法同样由于其费时且不一定能得出结果使得人们无法使用，这样在实际使用迭代法求解问题时就必须寻求收敛性好且收敛速度较快的方法。

20世纪50年代是用数字计算机求解电力系统潮流问题的开始阶段，人们普遍采用以节点导纳矩阵为基础的高斯-赛德尔迭代法。这个方法的原理比较简单，要求的数字计算机的内存量也比较小，适应当时的电子数字计算机制作水平和电力系统理论水平。高斯-赛德尔潮流计算法在牛顿法以及各种解耦法出现以后似乎成了一种边缘性的方法。但是此方法原理简单, 编程实现容易, 特别是对于配网潮流有其独特优势。

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