昆明理工大学-电气工程教学中心

电力系统计算机辅助分析实验指导书

电气工程实验教学中心

实验一　电力系统Matlab编程基础实验

上机实验目的

1、 掌握MATLAB软件的基本构成并熟悉集成界面菜单命令与各工作窗口；

2、 掌握MATLAB的两种运行方式；

3、 学习程序编辑器的使用，掌握常用数据类型与运算符；

4、 掌握m文件的两种格式：脚本与函数；

5、 掌握顺序结构、循环结构、分枝结构和程序流程控制语句。

预习要求

1、利用图书馆和互联网资源，了解MATLAB软件的基本信息。列举出MATLAB软件的主要特点和应用领域。

2、列出实现三种结构的和程序流程控制的关键字和语法规则；

3、学习MATLAB函数的编写方法。

上机实验内容

1、 启动MATLAB软件，识别出常用的四个窗口――命令窗口（Command Window）、历史命令窗口（Command History）、工作空间浏览器（Workspace Browser）。熟悉Matlab工作环境。

2、 上机求解下面的电路问题：已知某个ＲＣ电路的端电压的表达式为：区间时，试绘制电压的波形。给出程序。

3、 对于如下电路图，已知V，，，，（频率为60Hz），自己编写程序，画出和的波形（四个周期）。

思考题及说明（选作2题）

1、 MATLAB软件是什么？有什么特点？

2、 怎样在命令窗口中进行简单的计算？

3、 如何获得命令或函数的帮助文档？

4、 MATLAB的数据类型与其它高级语言相比有何特点？

5、 什么时候用for循环、什么时候用while循环？

报告要求及其它说明

1、按实验报告格式进行提交；

2、主要体现结果部分，不要求的部分不用给出源码；

3、实验报告的页数控制在3页内

实验二　电力系统计算中常用的数值算法及电力网络的数学模型

上机实验目的

1、 掌握高斯消去法、因子表法求解线性方程组的基本原理；

2、 掌握节点导纳矩阵和节点阻抗矩阵的生成算法；

3、 掌握电力系统计算所需原始数据的准备过程；

4、 掌握节点优化编号的基本原理和算法。

预习要求

1、 阅读王锡凡“现代电力系统分析”例1-1，将各算法改编为独立的函数文件；

2、 阅读王锡凡“现代电力系统分析”例1-2，；

3、 阅读现代电力系统分析1.3.2节因子表和三角分解；

4、 阅读现代电力系统分析1.3.5节电力网络节点编号优化。

上机实验内容

1、 五节点算例，王锡凡“现代电力系统分析”例1-1，编程实现Y和Z；

2、 线性方程组的解法，（现代电力系统分析，王锡凡，例1-2），给出利用高斯消去法求解线性方程组的子程序（参照现代电力系统分析19页，式1-44,1-45,1-48）。给出引入稀疏技术解线性方程组的子程序，能对系数矩阵A=LDU进行分解（参考现代电力系统分析1.3.2节）。

3、 现代电力系统分析34页，根据图1-16电力网络节点结构，编写节点未优化编号程序，采用半动态优化方法编写优化编号子程序，子程序能对所形成的导纳矩阵进行三角分解。

思考题（选作2题）

1、高斯消去法与三角分解法有何异同？

2、节点导纳阵与节点阻抗阵之间有何关系，二者之间如何转换？

3、节点优化方法主要有哪几种，各自的原理及其特点？

4、根据上机内容3，对比节点未优化编号与节点优化编号的特点，从注入元素的角度说明其优劣。

报告要求及其它说明

1、 按实验报告格式进行提交；

2、 主要体现结果部分，不要求的部分不用给出源码；

3、 实验报告的页数控制在3页内

实验三　电力系统潮流计算实验

上机实验目的

1、 掌握牛顿拉夫逊法求解非线性方程组的基本原理；

2、 掌握用N-L法计算潮流的基本原理和程序设计要点；

3、 掌握用PQ分解法计算潮流的基本原理。

预习要求

1、 准备潮流计算前各种已知参数表格；

2、 复习上课时潮流例程中实现的程序代码。

上机实验内容

1、 非线性方程解法及比较，高斯赛德尔对比牛顿拉夫逊法，编写相关程序。

1.1 求解x^2-4x+3=0，初值为0.

1.2求解这个方程组,在初值为[0.5 0.5]时,收敛性的比较

2、 5节点牛拉法潮流计算。编写直角坐标或极坐标牛拉法潮流计算程序，程序完整，结果正确。报告中，以流程图的方式列出脚本调用函数的逻辑关系，不必列出所有的程序代码。

1为PQ节点，2为PV节点，3为平衡节点

思考题（选作2题，1-3题选1题，4-5题选1题）

1. PQ分解法是如何利用电力系统特征的？

2. 潮流计算中的平衡节点起什么作用？

3. 什么是雅可比矩阵？

4. 直角坐标牛拉法与极坐标牛拉法在编程实现时的各自特点？

5. 高斯赛德尔和牛顿拉夫逊法各自特点并进行对比？

报告要求及其它说明

1、按实验报告格式进行提交；

2、主要体现结果部分，不要求的部分不用给出源码；

3、实验报告的页数控制在5页内

4、结合思考题完成实验报告。鼓励在报告的讨论部分说明进一步丰富该计算程序的设想（可加分哦！）。

实验四　电力系统暂态稳定计算实验

上机实验目的

1、 掌握简单电力系统稳定计算的基本原理；

2、 掌握分段计算法的实现过程；

3、 熟悉MATLAB矩阵分析、数值积分算法应用，

4、 掌握欧拉法及改进欧拉法求解微分方程的基本原理。

预习要求

1、 储备暂态稳定分析相关知识；

2、 手工推导例6-3的计算过程。

上机实验内容

1、 根据暂态稳定分析的基本流程编写Matlab程序，验证现代电力系统分析例6-3的计算结果，要求增加发电机数据描述文件，通过load命令进行加载，完成对发电机数据的相关调用。

思考题（选作2题）

1. 从数学建模的角度，分析为什么常把暂态过程细分为电磁暂态和机电暂态？

2. 暂态稳定分析和潮流计算中同步发电机数学模型的差异及其原因？

3. 欧拉法及改进欧拉法求解微分方程的基本原理及其各自的特点？

报告要求及其它说明

1、按实验报告格式进行提交；

2、主要体现结果部分，不要求的部分不用给出源码；

3、实验报告的页数控制在3页内；

4、结合思考题完成实验报告。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/6eac2906f311f18583d049649b6648d7c1c70817.html