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基于MATLAB实现高斯赛德尔迭代潮流计算

基于matlab 实现高斯-赛德尔潮流计算

课程：电力系统稳态分析

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2012 年12 月3 日

摘要

潮流计算就是要通过数值仿真的方法把电力系统的详细运行状态呈现给运

行和工作人员，以便研究系统在给定条件下的稳定运行特点。潮流计算时电力系

统分析中最基本、最重要的计算，是电力系统运行、规划以及安全性、可靠性分

析和优化的基础，也是各种电磁暂态和机电暂态分析的基础和出发点。

20 世纪50 年代中期，随着电子计算机的发展，人们开始在计算机上用数学

模拟的方法进行潮流计算。最初在计算机上实现的潮流计算方法是以导纳矩阵为

基础的高斯迭代法(Gauss 法)。这种方法内存需求小，但收敛性差。牛顿-拉夫

逊方法是解非线性代数方程组的一种基本方法，在潮流计算中也得到了应用。20

世纪60 年代中后期，系数矩阵技术和编号优化技术的提出使牛顿-拉夫逊的解题

规模和计算效率进一步提高，至今仍是潮流计算中的广泛采用的优秀算法。20

世纪 70 年代中期，Stott 在大量计算实践的基础上提出了潮流计算的快速分解

法，是潮流计算的速度大大提高，可以应用于在线，但是直至20 世纪80 年代末

期才对快速分解法潮流的收敛性给出了比较满意的解释。

由于潮流计算在电力系统中的特殊地位和作用，对其计算方法有如下较高的

要求：

(1)要有可靠的收敛性，对不同的系统及不同的运行条件都能收敛；

(2)占用内存小、计算速度快；

(3)调整和修改容易，使用灵活方便。

报告利用matlab 软件，编程实现书中例题7.1 的潮流计算仿真，采用高斯-

赛德尔迭代法。报告的内容主要包括：

(1)高斯-赛德尔迭代法的原理及数学模型；

(2)网络节点导纳矩阵的计算；

(3)程序设计；

(4)运行结果及分析。

正文

1、以高斯迭代法为基础的潮流计算方法

1.1 高斯迭代法

对于N 个节点的电力网络(地作为参考节点不包括在内)，如果网络结构和

元件参数已知，则网络方程可表示为

 

Y V I (7-1)

 

式中，为N N 阶节点导纳矩阵；为N 1维节点电压例矢量；为N 1

Y V I

维节点注入电流矢量。如果不计网络元件的非线性，也不考虑移相变压器，则Y

为对称矩阵。

考察基于节点导纳矩阵的高斯迭代法。在网络方程(7-1)中，将平衡点 s

排在最后，并将导纳矩阵写成分块的形式，取出前n 个方程有

  

Y V Y V I (7-2)

n n s s n

 

平衡节点s 的电压给定，n 个节点的注入电流矢量已知，则有

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