电力系统潮流计算C程序.doc

电力系统潮流计算
注：这是一个基于N－R法的潮流计算通用程序，仅提供了子程序，需要做些处理才能成为一个可运行的计算程序！此程序非我原创，仅与大家共享!!！
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*         这里提供的是电力系统潮流计算机解法的五个子程序,采用的方法是 *
＊      Newton_Raphson法。                                                  *
*         程序中所用的变量说明如下：                                       ＊
＊           N：网络节点总数.             M：网络的PQ节点数。                     *
＊           L：网络的支路总数.           N0：雅可比矩阵的行数.                  ＊
*           N1：N0+1                     K：打印开关.K=1，则打印；否则,不打印。*
*           K1：子程序PLSC中判断输入电压的形式。K1=1,则为极座标形式。否则*
*              为直角坐标形式.                                            ＊
*           D：有功及无功功率误差的最大值.                                 ＊
＊           G(I，J):Ybus的电导元素（实部）。                                  *
＊           B(I，J)：Ybus的电纳元素（虚部）。                                  *
＊           G1(I） :第I支路的串联电导。          B1(I）:第I支路的串联电纳.       *
＊           C1（I) :第I支路的pie型对称接地电纳.                            ＊
＊           C(I,J)：第I节点J支路不对称接地电纳.                            ＊
*           CO（I) :第I节点的接地电纳.                                     ＊
＊           S1(I) ：第I节点的起始节点号.        E1(I)：第I节点的终止节点号. *
＊           P（I)      ：第I节点的注入有功功率.      Q(I）:第I节点的注入无功功率.*
*           P0（I） ：第I节点有功功率误差.        Q0（I):第I节点无功功率误差. *
*           V0（I) :第I节点(PV节点)的电压误差(平方误差）.                   ＊
＊           V（I）      ：第I节点的电压误差幅值。                                 ＊
*           E（I)      ：第I节点的电压的实部。        F(I):第I节点的电压的虚部.      ＊
＊          JM（I,J）：Jacoby矩阵的第I行J列元素。                              ＊
＊           A(I，J)：修正方程的增广矩阵，三角化矩阵的第I行J列元素,运算结 *
*                  束后A矩阵的最后一列存放修正的解。                       *
*           P1（I) ：第I支路由S1（I）节点注入的有功功率.                      ＊
*           Q1(I) :第I支路由S1（I)节点注入的无功功率.                      ＊
*           P2(I） ：第I支路由E1(I)节点注入的有功功率.                      ＊
＊           Q2(I） :第I支路由E1(I）节点注入的无功功率。                      ＊
*           P3（I） :第I支路的有功功率损耗。                                 *
*           Q3（I) ：第I支路的无功功率损耗。                                 *
*         ANGLE（I）：第I节点电压的角度。                                     ＊
**＊***＊*＊＊＊＊＊*＊＊**＊＊＊＊*＊***＊****＊*＊**＊**＊*＊*＊**＊＊＊＊＊**＊＊*＊＊***＊＊*＊*/
＃include 〈math.h>
#include 〈stdio.h>
#define f1（i) （i—1）  
/＊ 把习惯的一阶矩阵的下标转化为C语言数组下标＊/
＃define f2（i，j,n） （(i—1)＊（n)+j—1)
/＊ 把习惯的二阶矩阵的下标转化为C语言数组下标*/
/＊*＊*＊＊＊*＊**＊＊**＊*＊＊*＊*＊*＊＊＊＊＊＊*＊**＊＊＊***＊＊*****＊＊**
＊        本子程序根据所给的支路导纳及有关信息,形成结点 ＊
＊ 导纳矩阵,如打印参数K=1，则输出电导矩阵G和电纳矩B      *
*＊*＊****＊***＊＊＊＊＊**＊＊**＊＊＊＊***＊＊＊＊＊＊＊*****＊*＊＊＊＊**＊*/
void ybus(int n,int l,int m，float *g，float ＊b，float ＊g1，float ＊b1,float *c1，\
              float *c,float ＊co,int k,int ＊s1,int *e1)
｛
extern FILE ＊file4;
FILE ＊fp;
int i，j，io,i0；
int pos1，pos2;
int st,en；
if(file4==NULL)
{
      fp=stdout;
｝
else
{
      fp=file4; /* 输出到文件 */
｝
/* 初始化矩阵G，B */
for（i=1；i〈=n;i++)  
｛
      for(j=1;j<=n；j++）
      ｛
       pos2=f2(i，j,n);
       g[pos2］=0；b[pos2]=0;
      }
}

/＊ 计算支路导纳 */
for(i=1;i〈=l;i++）
｛
      /＊ 计算对角元 */
      pos1=f1（i）;
      st=s1[pos1]；en=e1[pos1］；
      pos2=f2(st，st,n）；
      g［pos2]+=g1[pos1];
      b［pos2］+=b1［pos1]+c1[pos1];
      pos2=f2（en,en，n);
      g［pos2］+=g1[pos1];
      b［pos2]+=b1[pos1］+c1[pos1］;
      /* 计算非对角元 */
      pos2=f2（st,en，n);
      g[pos2]—=g1[pos1];
      b[pos2］-=b1［pos1]；
      g［f2（en,st,n)]=g[f2(st，en,n)］；
      b［f2(en,st,n)]=b[f2（st,en，n)]；
｝
/＊ 计算接地支路导纳 */
for(i=1;i<=n;i++）
｛
      /*　对称部分　＊/
      b［f2（i，i,n)]+=co[f1(i）]；
      /* 非对称部分　＊/　
      for（j=1；j〈=l；j++）
      {
        b［f2（i,i,n)]+=c［f2（i,j，l）]；
      ｝
｝
if(k!=1)
｛
       return; /＊ 如果K不为 1,则返回;否则,打印导纳矩阵 */
｝
fprintf（fp，"\n              BUS ADMITTANCE MATRIX Y（BUS）:");
fprintf(fp,"\n *＊****＊＊***＊**＊**＊＊ ARRAY G ****＊**＊＊＊*＊*＊****＊*”）;
for(io=1；io〈=n;io+=5）
｛
      i0=(io+4）>n？n：(io+4）；
      fprintf（fp\n”）；
      for（j=io;j<=i0;j++）
      ｛
        fprintf(fp，"％13d"，j）；
      }
      for（i=1;i〈=n；i++）
      {
       fprintf(fp,"\n％2d”,i);
       for(j=io；j<=i0;j++）
       ｛
        fprintf(fp,”％13。6f”，g［f2(i,j,n）]）;
       ｝
      ｝
      fprintf(fp，”\n”）;
}
fprintf(fp,”\n **＊**＊＊**＊＊*＊**** ARRAY B **＊*＊*＊**＊＊＊*＊*＊*＊*＊”);
for(io=1；io〈=n;io+=5）
{
      i0=(io+4）>n？n:(io+4)；
      fprintf（fp,"\n");
      for（j=io;j〈=i0;j++）
      {
       fprintf（fp，”％13d”,j);
      ｝
      for(i=1;i〈=n;i++）
      {
       fprintf(fp,”\n%2d”，i）;
       for（j=io;j<=i0；j++)
       {
        fprintf（fp,"%13。6f”,b[f2(i,j，n）])；
       }
      ｝
      fprintf(fp,”\n”）；
}
fprintf(fp,"\n*＊＊*＊＊*＊*＊***＊＊＊＊*＊＊＊＊**＊**＊＊＊****＊*＊＊******＊＊*＊”）;
｝
/＊＊＊*＊**＊*＊＊*＊＊**＊**＊*＊*＊*＊＊＊*＊＊**＊****＊＊***
＊         本子程序根据所给的功率及电压等数据      ＊
＊ 求出功率及电压误差量,并返回最大有功功率 *
＊ 以用于与给定误差比较。如打印参数K=1，则输 *
* 出P0,Q0（对PQ结点),V0(对PV结点)。             ＊
*＊＊＊＊***＊＊＊*＊＊＊＊＊＊*＊***＊＊*＊＊＊＊＊＊*＊*＊*＊**＊＊＊/
void dpqc(float *p，float *q，float *p0，float *q0,float *v,float ＊v0，int m，\
              int n,float ＊e,float ＊f，int k，float *g,float *b，float *dd）
{
extern FILE *file4；
FILE ＊fp;
int i，j，l;
int pos1,pos2
float a1，a2，d1，d;
if（file4==NULL)
｛
      fp=stdout； /* 输出到屏幕 ＊/
}
else
｛
      fp=file4；      /＊ 输出到文件　＊/
｝
l=n—1;
if(k==1)
{
      fprintf（fp,”\n            CHANGE OF P0，V*＊2,P0(I），Q0（I)，V0(I) "）；
      fprintf（fp,"\n      I           P0(I)               Q0(I）”）；
}
for(i=1；i〈=l;i)
｛
      a1=0；a2=0；
      pos1=f1(i）；
      for（j=1;j〈=n;j++)
      ｛   
       /＊ a1，a2对应课本p185式（4—86）中括号内的式子 */
       pos2=f2(i，j，n）；
       a1+=g[pos2]＊e［f1(j）]—b[pos2］＊f［f1(j）];
       a2+=g[pos2］*f［f1(j)］+b［pos2]*e［f1(j)］；
      }
      /* 计算式(4-86)（4—87）中的deltaPi　*/
      p0[pos1]=p[pos1］—e[pos1］*a1-f[pos1］*a2；
      if（i 〈= m)
      { /＊ 计算PQ结点中的deltaQi　＊/
       q0[pos1]=q［pos1]—f[pos1］*a1+e[pos1］＊a2;
      ｝
      else
      ｛ /＊ 计算PV结点中的deltaVi平方　*/
       v0［pos1]=v[pos1］*v［pos1]-e[pos1］*e[pos1]—f［pos1]＊f[pos1］;
      ｝
      /＊ 输出结果 ＊/
      if（k==1）
      {
       if(i   ｛
        fprintf（fp,"\n %2d ％15.6e %15。6e"，i，p0［pos1］,v0［pos1］）;
       ｝
      ｝
}
/* 找到deltaP和deltaQ中的最小者，作为收敛指标， 存在dd中 ＊/
d=0;
for（i=1；i<=l;i++）
｛
      pos1=f1（i)；
      d1=p0［pos1]>0 ? p0［pos1] : —p0[pos1］；
      if(d〈d1)
      {
       d=d1；
      ｝
      if（i〈=m)
      ｛
       d1=q0［pos1]>0?q0［pos1］:-q0［pos1］；
       if(d＊
*＊＊****＊*＊**＊****＊＊＊*＊＊**＊*＊＊＊＊＊＊***＊***＊*＊****＊*＊＊/
void jmcc(int m，int n，int n0，float ＊e，float *f,float ＊g,float *b，float *jm,int k)
{
extern FILE *file4；
FILE *fp；
int i，j,i1,io，i0,ns；
int pos1,pos2;
if（file4==NULL）
｛
      fp=stdout;
｝
else
{
      fp=file4;
｝
/＊ 初始化矩阵jm */
for（i=1;i<=n0；i++)
｛
      for(j=1；j〈=n0;j++)
      ｛
       jm[f2(i,j,n0）］=0；
      }
｝
ns=n-1; /＊ 去掉一个平衡结点 ＊/
/* 计算式(4—89）（4-90） */
for(i=1；i<=ns;i++)
{
      /＊ 计算式(4-90） ＊/
      for（i1=1;i1<=n；i1++）
      ｛
       /＊ pos1是式（4—90)中的j ＊/
       pos1=f1（i1）;
       /* pos2是式（4—90)中的ij */
       pos2=f2（i,i1,n）；
          if（i<=m) /＊ i是PQ结点 ＊/
       ｛
        /* 计算式(4-90）中的Jii等式右侧第一部分 ＊/
        jm[f2（2＊i-1，2＊i—1,n0)]+=g[pos2]＊f[pos1］+b[pos2］＊e［pos1]；
        /＊ 计算式（4—90）中的Lii等式右侧第一部分 */
        jm[f2（2*i-1,2＊i，n0）］+=-g[pos2］＊e［pos1]+b[pos2］＊f［pos1］；
       ｝
       /* 计算式（4—90)中的Hii等式右侧第一部分 */
       jm［f2(2＊i，2*i-1，n0)]+=-g［pos2］＊e［pos1]+b[pos2]*f［pos1］;
       /* 计算式(4-90）中的Nii等式右侧第一部分 */
       jm［f2（2＊i，2＊i,n0）］+=-g[pos2]*f[pos1］-b[pos2]＊e[pos1]；
      }
      /＊ pos2是式（4—90)中的ii ＊/
      pos2=f2（i,i，n）;
      /＊ pos1是式(4—90)中的i */
      pos1=f1（i)；

      if(i〈=m) /* i是PQ结点 ＊/　
      {
       /＊ 计算式（4-90）中的Jii ＊/
       jm[f2（2*i-1,2＊i-1,n0)]+=-g[pos2］*f［pos1]+b［pos2］*e［pos1];
       /＊ 计算式(4-90)中的Lii */
          jm［f2(2＊i—1，2*i，n0)］+=g[pos2］＊e［pos1］+b［pos2]＊f［pos1］；
      ｝
      /* 计算式（4-90)中的Hii ＊/
      jm[f2(2＊i,2＊i—1,n0）]+=—g[pos2]＊e［pos1]-b[pos2]＊f［pos1];
      /* 计算式(4-90）中的Jii ＊/
      jm[f2（2*i，2＊i,n0）］+=-g［pos2］＊f[pos1］+b[pos2］＊e[pos1］；

      if（i>m) /* PV结点 */
      ｛
       /＊ 计算式(4-90)中的Rii */
       jm［f2(2*i—1,2＊i-1,n0）］=—2＊e[pos1］；
       /＊ 计算式(4—90）中的Sii ＊/
          jm［f2（2＊i—1,2*i，n0)］=-2*f[pos1］;
      }
      /* 计算式（4-89） */
      for（j=1;j<=ns；j++)
      {
       if（j!=i）
       {
        /* pos1是式（4—89）中的i ＊/
        pos1=f1（i)；

        /* pos2是式（4—89)中的ij ＊/
        pos2=f2（i,j，n);
        /* 计算式（4-89)中的Nij */
        jm[f2（2＊i,2*j，n0）]=b[pos2］＊e［pos1]—g［pos2］*f［pos1];
        /* 计算式(4—89）中的Hij ＊/
        jm[f2(2*i，2*j—1，n0)］=—g［pos2]＊e[pos1］-b[pos2]*f［pos1］;
        if（i〈=m) /＊ i是PQ结点 */
        ｛
         /＊ 计算式(4—89）中的Lij (=-Hij) ＊/
         jm[f2(2*i—1，2*j，n0）]=-jm[f2(2＊i，2＊j—1，n0）］；
         /* 计算式（4-89）中的Jij （=Nij) */
         jm[f2（2＊i—1,2*j—1,n0)］=jm［f2（2＊i,2*j，n0)]；
        }
        else /＊ i是PV结点 */
        {
         /＊ 计算式(4—89）中的Rij (=0） */
         jm[f2（2＊i-1，2*j-1,n0）］=0;
         /* 计算式（4—89）中的Sij (=0) */
         jm[f2（2*i—1,2*j，n0)］=0;
        }
       ｝
      ｝
}
if（k！=1）
{
      return；
｝

/＊ 输出Jacoby矩阵 */
fprintf（fp,”\n J                     MATRIX(C)"）;
for（io=1；io<=n0；io+=5)
{
      i1=（io+4）>n0？n0：（io+4);
      fprintf（fp，"\n”)；
      for（j=io；j〈=i1;j++）
      {
       fprintf(fp，”％10d"，j）；
      ｝
      for（i=1；i<=n0；i++)
      {
       fprintf(fp，"\n%2d",i)；
       for(j=io;j〈=i1；j++)
       {
        fprintf(fp,”%12.6f",jm[f2(i,j，n0)]）;
       }
      }
}
fprintf（fp,”\n”);
｝
/＊**＊＊*＊*＊＊＊*＊*＊*＊＊＊*＊*＊＊***＊**＊*＊*＊＊*＊＊**＊****
*         本子程序用选列主元素的高斯消元法求解组 ＊
＊ 性方程组求各结点电压修正量,如打印参数K=1，则*
＊ 输出增广矩阵变换中的上三角及电压修正量.如果＊
＊ 无唯一解,则给出信息，并停止程序运行。            *
＊＊*＊＊＊＊****＊＊***＊＊**＊**＊＊＊*＊*＊＊*＊＊*＊＊＊＊＊*＊＊*＊/
void sevc ( float a[], int n0， int k, int n1)
｛
extern FILE *file4；
FILE ＊fp;
int i,j，l，n2,n3,n4，i0，io，j1，i1;
float t0，t，c；
if(file4==NULL） fp=stdout;
else fp=file4;
for（i=1；i〈=n0；i++）
{
      l=i；
      for(j=i;j〈=n0;j++)
      ｛
         if（ fabs（a［f2(j,i，n1)] 〉 fabs(a［f2(l,i,n1）］) ）
         ｛
          l=j; /* 找到这行中的最大元 */
         }
      ｝
      if（l！=i）
      { /＊ 行列交换 */
       for （j=i;j〈=n1;j++）
       {
        t=a[f2(i,j,n1)]；
        a［f2(i,j,n1)］=a[f2（l，j,n1）]；
        a[f2(l，j,n1)］=t；
       ｝
      }
      if (fabs（a［f2(i,in1)]—0）<1e-10）
      ｛ /＊ 对角元近似于0, 无解 */
       printf（”\nNo Solution\n"）；
       exit （1)；
      ｝
      t0=a[f2(i，i，n1）］;
      for(j=i；j〈=n1；j++）
      ｛
       /＊ 除对角元 ＊/
       a[f2(i,j，n1）]/=t0;
      }
      if(i==n0）
      {       /* 最后一行，不用消元 ＊/
       continue；
      ｝
      /＊ 消元 */
      j1=i+1;
      for(i1=j1；i1〈=n0；i1++）
      {
       c=a[f2(i1，i,n1）]；
       for（j=i；j<=n1;j++）
       ｛
        a［f2（i1，j，n1）] -= a[f2（i,j,n1）] ＊c；
       }
      ｝
}
if(k==1)
{ /* 输出上三角矩阵 ＊/
      fprintf(fp，"\nTrianglar Angmentex Matrix ")；
      for(io=1；io<=n1；io5）
      ｛
       i0=（io+4）>n1？n1:（io+4);
       fprintf(fp，"\n");
       fprintf（fp,"           ”);
       for(i=io；i〈=i0;i++）
       {
        fprintf(fp，"%12d”,i)；
       }
       for（i=1;i〈=n0；i++）
       ｛
        fprintf(fp,”\n”）;
        fprintf（fp，”%2d”,i）;
        for(j=io;j〈i0；j++)
        {
           fprintf（fp，"%15。6f", a[f2（i,j，n1）］)；
        }
       }
      ｝
}
/＊ 回代求方程解 */
n2=n1-2;
for（i=1;i〈=n2;i++）
｛
      n3=n1—i；
      for（i1=n3;i1<=n0；i1++)
      ｛
       n4=n0—i；
       a[f2(n4,n1,n1)] —= a[f2（i1,n1，n1)］*a[f2（n4，i1,n1)];
      }
}

if(k1)
{
      return;
}
/＊ 输出电压修正值 */
fprintf(fp,"\nVoltage correction E（i）, F（i) ："）；
for（io=1;io<=n0;io+=4）
｛
      i1=（io+1)/2;
      i0=（(io+3)/2）>（n0/2）?（n0/2）:(（io+3）/2)；
      fprintf(fp,”\n”）;
      for（j=i1;j〈=i0;j++)
      {
         fprintf（fp,”%16d%16d",j,j）;
      ｝
      i1 = 2＊i0;
      fprintf(fp,”\n"）；
      for（i=io；i〈=i1;i++)
      {
         fprintf（fp,”%15。6f”, a[f2(i,n1,n1）］)；
      }
}
｝

＃define Pi 3.1415927/180
void plsc(int n,int l，int m,float g［],float b[］，float e［］，float f[］,\
               int e1［］，int s1[］，float g1[］，float b1[],float c1[］，float c［］,\
               float co[]，float p1［],float q1［]，float p2［］,float q2［］，float p3［］，\
               float q3［],float p[],float q[],float v［］,float angle［],int k1)
{
extern FILE ＊file4;
FILE ＊fp；
float t1,t2，st，en，cm，x，y,z，x1,x2，y1，y2;
int i,i1，j，m1,ns，pos1,pos2，km;
ns=n—1；
if（file4==NULL)
｛
      fp=stdout；
｝
else
{
      fp=file4;
}
fprintf（fp，"\nTHE RESULT ARE：")；
if（k1==1）
｛
      for(i=0；i〈n;i++）
      ｛
       angle［i］*=Pi;
       e[i］=v［i］*cos(angle［i］）;
       f[i］=v[i]＊sin(angle［i］)；
      }
}
t1=0.0；t2=0.0；
for（i=1；i<=n；i++）
{
      pos1=f1(i）pos2=f2(n，i，n）;
      t1+=g[pos2］＊e［pos1］—b[pos2］*f［pos1］;
      t2+=g［pos2]*f[pos1]+b[pos2]＊e[pos1］;
}
pos1=f1（n）；
p[pos1］=t1＊e[pos1］;
q［pos1］=—t2*e［pos1]；
m1=m+1;
for(i1=m1；i1〈=ns；i1++)
｛
      t1=0；t2=0；
      for(i=1；i〈=n；i++）
      ｛
       pos1=f1(i)；pos2=f2(i1，i，n)；
       t1+=g[pos2]＊e[pos1］—b[pos2]＊f［pos1］;
       t2+=g[pos2]＊f[pos1]+b［pos2]*e［pos1];
      }
      pos1=f1(i1);
      q[pos1]=f[pos1]＊t1—e[pos1]*t2；
}
for（i=0；i〈n； i++）
{
      cm=co[i］；
      if(cm！=0)
      {
       q[i］-=(e[i]＊e［i］+f［i］＊f［i]）*cm；
      ｝
}
fprintf(fp，"\nBUS DATA"）；
fprintffp,"\nBUS         VOLTAGE          ANGLE（DEGS.)          BUS P              BUS Q”);
for(i=0;i〈n;i++)
{
      v[i］=sqrt(e[i］*e[i]+f[i]*f[i])；
      x=e[i];
      y=f［i］；
      z=y/x;
      angle[i]=atan（z)；
      angle［i］/=Pi；
      fprintf(fp，"\n%3d％13.5e％15.5f%15.5e%15。5e”,i+1,v［i］，angle［i]，p［i］，q[i])；
}
fprintf(fp，”\n LINE FLOW ”）；
for（i=1;i<=l;i++)
{
      pos1=f1(i);
      st=s1[pos1］;
      en=e1［pos1]；
      x1=e[f1（st）]*e［f1（st）］+f［f1（st)］＊f［f1（st)]；
      x2=e[f1(en）］*e[f1(en)]+f[f1(en）]*f［f1（en）］;
      y1=e［f1（st）］*e[f1（en)]+f[f1(st)］*f[f1(en)］;
      y2=f［f1(st]＊e[f1(en)]—e[f1（st）]*f[f1（en)］;
      p1[pos1］=(x1-y1)＊g1[pos1］-y2*b1[pos1];
      q1［pos1］=-x1*(c1[pos1］+b1［pos1])+y1*b1［pos1］—y2*g1[pos1］;
      p2［pos1］=(x2—y1)＊g1［pos1]+y2＊b1［pos1]；
      q2[pos1］=-x2＊（c1[pos1]+b1[pos1])+y1*b1[pos1]+y2＊g1［pos1];
      for(j=1;j〈=n;j++）
      {
       cmc［f2（j,i，l)];
       if（cm！=0。0)
       ｛
        km=1;
        if（en==j）
        ｛
         km=2；
        }
        if（km==1)
        {
         q1[pos1]-=(e[f1(j）]＊e［f1(j）]+f［f1(j）]＊f［f1(j）］）＊cm；
        ｝
        else
        ｛
         q2[pos1］-=(e［f1（j）]＊e［f1(j)]+f[f1(j）］*f［f1(j）