1、目錄可視化潮流計算軟件分析與設計摘要電力系統潮流計算時電力系統中最基本的計算，也是最重要的計算。通過潮流計算可對給定的運行條件確定系統的運行狀態。無論是對現有系統運行的分析研究，還是對規劃中供電系統的分析比較，都是必不可少的！可視化技術是80年代隨著計算發展而出現的一個新興領域，可以更加有效地分析和處理各種科學數據。本文針對PQ分解法在VB下實現潮流計算軟件開發，以一個4節點網絡的實例，對用VB編制的潮流計算程序的正確性進行驗證。實例中展示了各節點電壓，功率和支路功率的計算結果，使潮流計算以一種更加清晰直觀的方式展現出來。關鍵詞： 潮流計算；可視化；VB編程；P-Q分解法Power Flow

2、Calculation Software Design and Analysis ABSTRACTPower Flow calculation of the power system is the most basic and most important calculations. Through the power flow calculation, we can make use of the given operating conditions to determine the operational status of the system. The analysis of the

3、existing system operation and the comparison of power supply scheme are both necessary. The visualization technology is a new research do main with the developing of the computer technology at the end of 1980s. It is used to analyze and deal with kinds of data information.In this paper, a simple sof

4、tware is designed based on PQ method in the VB programming, The correctness is verified of the VB programming with a four-node network examples. The results such as bus voltages, branch and bus power are calculation in the software. The power flow calculation takes on in a clearer way.Key words: Flo

5、w Calculation; VisualizationTechnology; VB programming; P-Q method 目錄第一章 引言11.1選題意義11.2 潮流計算的發展史及發展趨勢11.3 電力系統潮流可視化計算的必要性31.4 主要工作3第二章 潮流計算基本原理42.1 電力網絡的數學模型42.1.1 概述42.1.2 電力網絡的基本方程式42.1.3 導納矩陣及其算法52.2 潮流計算的數學模型92.2.1 潮流計算問題的節點類型92.2.2 節點功率方程式102.2.3 潮流計算的約束條件112.3 Visual Basic簡介122.3.1 概述122.3.2特性

6、及其發展12第三章 P-Q分解法153.1 P-Q分解法潮流計算153.1.1 P-Q分解法基本原理153.1.2 P-Q分解法的修正方程式153.1.3 PQ分解法潮流計算的基本步驟163.2 P-Q分解法中使用到的技術和方法173.2.1 網絡節點編號的優化173.2.2 因子表193.3 P-Q分解法的特點193.4 P-Q程序框圖及其說明20第四章 基于VB的電力系統潮流可視化仿真224.1登陸界面224.2 潮流計算主界面234.3 潮流計算程序代碼的編譯過程244.3.1 讀潮流數據244.3.2 形成因子表254.3.3 求修正量26第五章 實例仿真與分析275.1 實例仿真27

7、5.2 實例分析28第六章 總結29謝辭30參考文獻31附錄A 英文文獻原文32附錄B 英文文獻翻譯37附錄C 主界面源程序代碼411第一章 引言1.1選題意義潮流計算是在給定電力系統網絡結構、參數和決定系統運行狀態的邊界條件的情況下確定系統穩態運行狀態的一種基本方法，是電力系統規劃和運營中不可缺少的一個重要組成部分。可以說，潮流計算是電力系統分析中最基本、最重要的計算，是系統安全、經濟分析和實時控制與調度的基礎。一般來說，潮流計算具有以下意義：(1)在電網規劃階段,通過潮流計算,合理規劃電源容量及接入點,合理規劃網架,選擇無功補償方案,滿足規劃水平的大、小方式下潮流交換控制、調峰、調相、調壓

8、的要求。 (2)在編制年運行方式時,在預計負荷增長及新設備投運基礎上,選擇典型方式進行潮流計算,發現電網中薄弱環節,供調度員日常調度控制參考,并對規劃、基建部門提出改進網架結構,加快基建進度的建議。 (3)正常檢修及特殊運行方式下的潮流計算,用于日運行方式的編制,指導發電廠開機方式,有功、無功調整方案及負荷調整方案,滿足線路、變壓器熱穩定要求及電壓質量要求。 (4)預想事故、設備退出運行對靜態安全的影響分析及作出預想的運行方式調整方案。總結為在電力系統運行方式和規劃方案的研究中，都需要進行潮流計算以比較運行方式或規劃供電方案的可行性、可靠性和經濟性。同時，為了實施監控電力系統的運行狀態，也需要

9、進行大量而快速的潮流計算。因此，潮流計算是電力系統中應用最廣泛、最基本和最重要的一種電氣運算。在系統規劃設計和安排系統的運行方式時，采用離線潮流計算；在電力系統運行狀態的實時監控中，則采用在線潮流計算。由此可見，電力系統與我們的生活息息相關。潮流計算亦是電力研究人員長期研究的一個重要課題。因此本次設計重心是在VB語言下實現潮流計算軟件的分析與設計，該軟件能快速分析各種科學數據并準確計算，具有可觀的前景。1.2 潮流計算的發展史及發展趨勢利用電子計算機進行潮流計算從20世紀50年代中期就已經開始。此后，潮流計算曾采用了各種不同的方法，這些方法的發展主要是圍繞著對潮流計算的一些基本要求進行的。對潮

10、流計算的要求可以歸納為下面幾點： （1）算法的可靠性或收斂性 （2）計算速度和內存占用量 （3）計算的方便性和靈活性 電力系統潮流計算屬于穩態分析范疇，不涉及系統元件的動態特性和過渡過程。因此其數學模型不包含微分方程，是一組高階非線性方程。非線性代數方程組的解法離不開迭代，因此，潮流計算方法首先要求它是能可靠的收斂，并給出正確答案。隨著電力系統規模的不斷擴大，潮流問題的方程式階數越來越高，目前已達到幾千階甚至上萬階，對這樣規模的方程式并不是采用任何數學方法都能保證給出正確答案的。這種情況促使電力系統的研究人員不斷尋求新的更可靠的計算方法。 在用數字計算機求解電力系統潮流問題的開始階段，人們普遍

11、采用以節點導納矩陣為基礎的高斯-賽德爾迭代法（一下簡稱導納法）。這個方法的原理比較簡單，要求的數字計算機的內存量也比較小，適應當時的電子數字計算機制作水平和電力系統理論水平，于是電力系統計算人員轉向以阻抗矩陣為主的逐次代入法（以下簡稱阻抗法）。 20世紀60年代初，數字計算機已經發展到第二代，計算機的內存和計算速度發生了很大的飛躍，從而為阻抗法的采用創造了條件。阻抗矩陣是滿矩陣，阻抗法要求計算機儲存表征系統接線和參數的阻抗矩陣。這就需要較大的內存量。而且阻抗法每迭代一次都要求順次取阻抗矩陣中的每一個元素進行計算，因此，每次迭代的計算量很大。 阻抗法改善了電力系統潮流計算問題的收斂性，解決了導納

12、法無法解決的一些系統的潮流計算，在當時獲得了廣泛的應用，曾為我國電力系統設計、運行和研究作出了很大的貢獻。但是，阻抗法的主要缺點就是占用計算機的內存很大，每次迭代的計算量很大。當系統不斷擴大時，這些缺點就更加突出。為了克服阻抗法在內存和速度方面的缺點，后來發展了以阻抗矩陣為基礎的分塊阻抗法。這個方法把一個大系統分割為幾個小的地區系統，在計算機內只需存儲各個地區系統的阻抗矩陣及它們之間的聯絡線的阻抗，這樣不僅大幅度的節省了內存容量，同時也提高了節省速度。 克服阻抗法缺點的另一途徑是采用牛頓-拉夫遜法（以下簡稱牛頓法）。牛頓法是數學中求解非線性方程式的典型方法，有較好的收斂性。解決電力系統潮流計算

13、問題是以導納矩陣為基礎的，因此，只要在迭代過程中盡可能保持方程式系數矩陣的稀疏性，就可以大大提高牛頓潮流程序的計算效率。自從20世紀60年代中期采用了最佳順序消去法以后，牛頓法在收斂性、內存要求、計算速度方面都超過了阻抗法，成為直到目前仍被廣泛采用的方法。 在牛頓法的基礎上，根據電力系統的特點，抓住主要矛盾，對純數學的牛頓法進行了改造，得到了P-Q分解法。P-Q分解法在計算速度方面有顯著的提高，迅速得到了推廣。 牛頓法的特點是將非線性方程線性化。20世紀70年代后期，有人提出采用更精確的模型，即將泰勒級數的高階項也包括進來，希望以此提高算法的性能，這便產生了保留非線性的潮流算法。另外，為了解決

14、病態潮流計算，出現了將潮流計算表示為一個無約束非線性規劃問題的模型，即非線性規劃潮流算法。 近20多年來，潮流算法的研究仍然非常活躍，但是大多數研究都是圍繞改進牛頓法和P-Q分解法進行的。此外，隨著人工智能理論的發展，遺傳算法、人工神經網絡、模糊算法也逐漸被引入潮流計算。但是，到目前為止這些新的模型和算法還不能取代牛頓法和P-Q分解法的地位。由于電力系統規模的不斷擴大，對計算速度的要求不斷提高，計算機的并行計算技術也將在潮流計算中得到廣泛的應用，成為重要的研究領域。通過幾十年的發展，潮流算法日趨成熟。近幾年，對潮流算法的研究仍然是如何改善傳統的潮流算法，即高斯-塞德爾法、牛頓法和快速解耦法。牛

15、頓法，由于其在求解非線性潮流方程時采用的是逐次線性化的方法，為了進一步提高算法的收斂性和計算速度，人們考慮采用將泰勒級數的高階項或非線性項也考慮進來，于是產生了二階潮流算法。后來又提出了根據直角坐標形式的潮流方程是一個二次代數方程的特點，提出了采用直角坐標的保留非線性快速潮流算法。對于一些病態系統，應用非線性潮流計算方法往往會造成計算過程的振蕩或者不收斂，從數學上講，非線性的潮流計算方程組本來就是無解的。這樣，人們提出來了將潮流方程構造成一個函數，求此函數的最小值問題，稱之為非線性規劃潮流的計算方法。優點是原理上保證了計算過程永遠不會發散。如果將數學規劃原理和牛頓潮流算法有機結合一起就是最優乘

16、子法。另外，為了優化系統的運行，從所有以上的可行潮流解中挑選出滿足一定指標要求的一個最佳方案就是最優潮流問題。最優潮流是一種同時考慮經濟性和安全性的電力網絡分析優化問題。OPF 在電力系統的安全運行、經濟調度、可靠性分析、能量管理以及電力定價等方面得到了廣泛的應用。1.3 電力系統潮流可視化計算的必要性 所謂的可視化技術，也就是GUI（Graphical User Interface），即圖形化的用戶界面，是指計算機程序通過圖形來和用戶交換數據及信息。它是運用計算機圖形學和圖像處理技術，將計算過程中產生的數據和計算結果轉換為圖形或圖像在屏幕上顯示出來，并進行交互處理的理論，方法和技術。 可視化

17、的主要目的是更加有效地分析和處理越來越多的科學和工程數據，促進科學和工程技術的發展。但長期以來，使用者不能對計算過程進行干預和引導，被動地等待計算結果的輸出，而大量的輸出結果往往又采用人工處理的方法，這樣做的結果，不僅使數據處理十分繁瑣和費時，不能得到計算結果的直觀形象的整體概念，而且還會丟失大量信息，嚴重影響著人們對自然規律的更深層次的認識。所以可視化技術的發展，可以對這些數據進行快速的處理，使浩如煙海的數據得到有效地利用，還使得數據和結果直觀的展現在人們面前。這是我們運用可視化仿真的意義所在。1.4 主要工作本次設計需結合電力系統潮流計算的特點，實現基于VB的可視化潮流計算軟件的分析與設計

18、。因此在本次畢業設計中，需熟悉電力系統潮流計算的基本方法和掌握VB編程，熟練掌握基于快速分解法的潮流計算。運用VB編程進行軟件設計，對編制的源程序進行調試運行。第二章 潮流計算基本原理2.1 電力網絡的數學模型2.1.1 概述電力系統最主要的運行方式是穩態運行方式。在這種運行條件下,所有發電機(包括大型同步電動機)可以用等值電源來表示,負荷可以用恒定功率或等值阻抗來表示。這樣,整個電力系統就可以看作是母線、變壓器和輸電線路所構成的有源電力網絡。它的數學模型便成為計算和研究電力系統潮流、短路和穩定問題的基礎。因此我們專門列出一章來介紹電力網絡數學模型的性質、推導以及初步的求解方法。然后介紹形成節

19、點導納矩陣和節點阻抗矩陣的程序，以及節點編號優化順序的程序。2.1.2 電力網絡的基本方程式電力網絡可以用結點方程式或回路方程式表示出來。在結點方程式中表示網絡狀態的變量是各節點的電壓，在回路方程式中是各回路中的回路電流。一般若給出網絡的支路數b，結點數n，則回路方程式數m為m=b-n+1結點方程式數為=n-1因此，回路方程式數比結點方程式數多d=m-=b-2n+2如圖2-1所示, 圖2-1電力系統基礎網絡方程式在一般電力系統中，各結點(母線)和大地間有發電機、負荷 、線路電容等對地支路，還有結點和結點之間也有輸電線路和變壓器之路，一般b2n,用結點方程式表示比用回路方程式表示方程式數目要少。

20、用結點方程式表示容易建立直觀的方程式，輸電線的連接狀態等變化時也很容易變更網絡方程式。基于上述理由，電力系統的基礎網絡方程式一般都用結點方程式表示。把電力系統的發電機端子和負荷端子（同步調相機等的端子也作為發電機端來處理）抽出來，剩下的輸電線路及其它輸電系統概括為網絡et表示 。在發電機結點和負荷結點上標出任意順序的記號：1,2,I,n.在輸電系統Net的內部不包含電源，并且各節點和大地間連接的線路對地電容、電力電容器等都作為負荷來處理。令端子1,2,n的對地電壓分別為，由各端子流向輸電系統Net的電流相應為，則此網絡方程組可以表示為 (2-1)(2-1)式可以簡單寫成 (I=1,2,n) (

21、2-2)或者寫成 YV (2-3) 其中 (2-4)Y稱為節點導納矩陣。因輸電系統Net只是由無源元件構成的，而導納矩陣是對稱矩陣，于是有以下關系 (2-5)電壓V和電流的關系用式(2-1)(2-5) 表示時稱為節點導納方程式。這里電壓用電流的方程式表示時，則(2-3)式化為 VZI (2-6)其中 (2-6)式稱為結點阻抗方程式，當然，阻抗矩陣也是對稱矩陣。2.1.3 導納矩陣及其算法1、自導納節點i的自導納Y是當節點i以外的所有節點都接地,由節點i向整個網絡看而得到的導納。總之,在(2-1)式中令=0, =0,=0, =0,=0,而在節點i加上單位大小的電壓(=1單位電壓)時,由節點i流向

22、網絡的電流就等于i節點的自導納 (2-7)更具體地說, 就等于與節點i連接的所有支路導納的和.節點2和鄰接節點1、3間輸電線的阻抗是j6,j3，節點2和大地間有4阻抗的情況下,節點2的自導納為: = =+=0.25-j0.25(s) (2-8)2、互導納互導納(ji)可由(2-1)式得到 (2-9)即把節點j以外的節點全接地,而在節點j加以單位電壓時,由節點i流向大地的電流加上負號就是互導納更。更具體地說, 是連接節點j和節點i支路的導納再加上負號而得。在圖2-2中節點1,2間的互導納為: =-=j0.1677(s) (2-10)還有如圖那樣,節點i,j間有阻抗分別為和的兩條并聯輸電線時，互導

23、納為: =- (1/+1/) (2-11)圖2-2 節點間的互導納3、非標準變比變壓器在包括變壓器的輸電線路中，變壓器線圈匝數比為標準變比時，變壓器的高、低壓兩側的電壓和電流值用線圈匝數比來換算是不成問題的。但是變壓器的線圈匝數比不等于標準變比時必須加以注意。網絡表示具有非標準變比的變壓器，變壓器的一端接節點1，另一端經過輸電線連接節點2。在圖中 是按標準變比換算出來的變壓器低、高壓側的電壓和電流，理想變壓器的線圈匝數比1:k表示變壓器的線圈匝數比對標準變比的比值。Z是變壓器的漏抗與線路阻抗之和。以下的方程組成立 (2-12) 由上式解出 (2-13)或者 (2-14) 上面電壓和電流的關系在

24、圖中用形等值網絡表示出來。將阻抗換算為導納。由節點1即變壓器的接入端來看自導納為 (2-15)是標準變比時導納Y的倍，而由節點2，即變壓器接入端的對側來看的自導納為 (2-16)和k=1時相同。節點1、2間的互導納為=-Ky (2-17)是K=1時的K倍。由以上可見,當有非標準變比變壓器時,可按如下次序形成導納矩陣。(1)先不考慮非標準變比(認為K=1),求導納矩陣。(2)再把接入非標準變比變壓器的節點的自導納加上(K-1)y,其中y是從變壓器相連結的另一端節點來看變壓器的漏抗與兩節點輸電線的阻抗之和的倒數。(3)由接入非標準變比變壓器的對端節點來看自導納不變。(4)變壓器兩節點間的互導納加上

25、-(K-1)y。4、系統變更時的修正系統變更時，即系統的連接狀態和線路參數變化時，可以很簡單的變更節點導納矩陣。下面舉出系統變更的主要情況。(1)從原有的節點上引出新的支路(輸電線路或變壓器),在這一支路另一端設新的節點。(2)在原有的支路上并聯新的支路(3)在沒有支路直接連結的兩個原有節點間附加新的支路(4)原有變壓器的變比或者分接頭位置變化時。5、消去浮動節點系統中有既不接負荷也不接發電機的節點。這樣的節點稱為浮動節點。（或稱浮節點）。這樣的節點既可以作為節點注入電流為零節點來處理,也可以不作為節點來處理，而歸并到圖2-1的輸電系統Net中。如果不作為節點來處理,則節點導納矩陣可降低階次。

26、現假設節點k為浮動節點,因=0則下式成立.=Y+ Y+ Y+ Y=0或者= - - = (2-21)對一般的節點i =Y+ Y+ Y+ Y (2-22)把(2-22)式代入此式的,則可得到= (Y- )+( Y-)(Y- )= 這里導納矩陣的元素用下式來代替= Y- (2-23)6、特點根據以上的討論,導納矩陣的計算歸結如下:(1)導納矩陣的階數等于電力系統網絡的節點數。(2)導納矩陣各行非對角元素中非零元素的個數等于對應節點所連的不接地支路數。(3)導納矩陣的對角元素,即各節點的自導納等于相應節點所連支路的導納之和。 (2-24)式中為節點i與節點j間支路阻抗的倒數.符號表示j屬于i或與i相

27、連的j,即內只包括與節點i直接相連的節點j，當節點i有接地支路還應包括j=0的情況下。 (4)導納矩陣非對角元素等于節點i與節點j之間的導納的負數Y=-=- y (2-25)當i,j之間有多條并聯支路時,求Y時應求所有并聯支路導納的代數和的負數 (2-26)式中L表示i、j之間并聯支路的條數。按照以上計算公式,對于實際網絡均可以根據給定的支路參數和連接情況,直觀而簡單地求出導納陣。可以看出,用以上計算公式求得的導納矩陣與根據定義得到的導納矩陣完全一致的。2.2 潮流計算的數學模型2.2.1 潮流計算問題的節點類型在一般電力系統潮流計算時，對每個節點往往給出兩個運行參數作為已知條件，而另外兩個則

28、為待求量。根據原始數據給出的方式，電力系統中的節點一般分為以下三種類型：(1)PQ節點 這類節點給出的參數是該點的有功功率及無功功率（P,Q），待求量為該點的電壓向量（V,）。通常將變電所母線作為PQ節點。當某些發電廠的出力P、Q給定時，也作為PQ節點。在潮流計算中，系統中大部分節點都屬于這類節點。(2)PV節點這類節點給出的運行參數是改點的有功功率P及電壓幅值V，待求量是該點的無功功率Q及電壓向量的角度。這類節點在運行中往往要有一定可調節的無功電源。用以維持給定的電壓值。通常選擇有一定無功功率儲備的發電機母線或者變電所有無功補償設備的母線做PU節點處理。PU節點上的發電機稱為PU機(或PU給

29、定型發電機)。(3)平衡節點在潮流計算中，這類節點一般在系統中只設置一個。對這個節點，我們給定該點的電壓幅值，并在計算中取該點電壓向量的方向作為參考軸，相當于給定該點電壓向量的角度為零度。因此，對這個節點的運行參數的V和，故也可以稱為V節點。對平衡節點來說，待求量是該點的有功功率P及無功功率Q，整個系統的功率平衡由這一節點來完成。平衡節點一般選擇在調頻發電廠母線比較合理，但在計算時耶可能按其他原則來選擇。以上三種節點的給定量和待求量都不同，在潮流計算中處理的方法也不一樣。2.2.2 節點功率方程式節點電壓向量可以表示為極坐標的形式，也可以表示為直角坐標的形式。與此相應，在潮流計算中節點功率方程

30、式也有兩種形式。節點功率可表示為 （i = 1, 2，, n） (2-27)如果把上式中電壓向量表示為極坐標的形式 式中，、為節點i電壓向量的幅值和角度。將導納矩陣中元素表示為 這樣，式(2-27)可以寫為 (2-28)將上式中指數項合并，并考慮到以下關系： 我們可以得到 (2-29)式中，為i、j兩節點電壓的相角差。將上式按實部和虛部展開，得到 (2-30)這就是功率的極坐標方程式。把上式中各節點的電壓向量表示為直角坐標的形式： 式中： 則由式(2-27)可得到 (2-31)這就是功率的直角坐標方程式。令式中 (2-32)式中：實際上是節點i注入電流的實部和虛部。因此式(2-31)可以簡寫為

31、 (2-33)無論式（2-30）或（2-31）都是節點電壓向量的非線性方程組。在潮流問題中，往往把它們寫成以下的形式： (2-34)及 (2-35)式(2-34)、式(2-35)中：為節點i給定的有功功率和無功功率。由這兩個公式，我們可以把電力系統潮流問題概略地歸結為：對于給定的（i=1,2，n）尋求這樣一組電壓向量或者（i=1,2，n）不同坐標形式的潮流方程適用于不同的迭代解法。例如：利用牛頓-拉夫遜迭代法求解，以直角坐標和混合坐標形式的潮流方程為方便；而P-Q解耦法是在混合坐標形式的基礎上發展而成，故采用混合坐標形式。2.2.3 潮流計算的約束條件通過方程的求解所得到的計算結果代表了潮流方

32、程在數學上的一組解答。但是，這組解答所反映的系統運行狀態在工程上是否具有實際意義呢? 這還要進行檢驗。因為電力系統運行時還必須滿足一定技術上和經濟上的要求。這些要求構成了潮流問題中某些變量的約束條件，常用約束條件有：1、 所有節點電壓必需滿足： (2-36)從保證電能質量和供電安全的要求來看，電力系統的所有電氣設備必需運行在額定電壓附近。PV節點的電壓幅值必需按上述條件給定。因此，這一約束條件主要是對PV節點而言。2、所有電源節點的有功功率和無功功率必需滿足： (2-37) PQ節點的有功功率和無功功率以及PV節點的有功功率，在給定時就必須滿足式（2-9）。因此，對平衡節點的P和Q以及PV節點

33、的Q應按上述條件進行檢驗.3、某些節點之間電壓的相位差應滿足： (2-38)為了保證系統運行的穩定性，要求某些輸電線路兩端的電壓相位差不超過一定的數值。因此，潮流計算可以歸結為求解一組非線性方程組，并使其解滿足一定的約束條件，如不滿足，則應修改某些變量的給定值，甚至修改系統運行方式，重新計算。2.3 Visual Basic簡介2.3.1 概述Visual Basic(簡稱VB)是Microsoft公司開發的一種通用的基于對象的程序設計語言。 “Visual” 指的是開發圖形用戶界面 (GUI) 的方法不需編寫大量代碼去描述界面元素的外觀和位置，而只要把預先建立的對象add到屏幕上的一點即可。

34、“Basic”指的是 BASIC (Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code) 語言，一種在計算技術發展歷史上應用得最為廣泛的語言。Visual Basic 在原有 BASIC 語言的基礎上進一步發展，至今包含了數百條語句、函數及關鍵詞，其中很多和 Windows GUI 有直接關系。專業人員可以用 Visual Basic 實現其它任何 Windows 編程語言的功能，而初學者只要掌握幾個關鍵詞就可以建立實用的應用程序。Visual Basic Scripting Edition (VBScript) 是廣泛使用的腳本語言，它是 Visu

35、al Basic 語言的子集，可嵌入HTML語言中，用于網頁設計，如ASP(Active Server Page)文件。2.3.2特性及其發展1、特色(1)物件導向的程式設計：不同于程序導向的設計概念，以物件為主，即將程式碼編寫于物件的各種事件程序內，若執行時只要驅動想執行的事件即可。 (2)輸出入介面的設計更簡單：多視窗操作介面且有提示功能等輔助設計，使得輸出入介面更容易。 (3)多種處理能力：可同時開啟數個視窗以執行不同的工作 (4)多種檔案格式的開發能力：利用ActiveX開發可執行檔、動態連接程式庫及控制元件等。 (5)多媒體制作：VB制作多媒體編寫程式時，不必考慮相容性問題。 (6)

36、資料存取共通性：具有物件連結與內嵌（OLE）的技術，且透過動態資料交換(DDE)與其他應用程式交換及共享資料。物件：指任何具體或抽象的事物，在編寫程式上，表單，標簽，文字方塊，命令按鈕等由工具箱所產生的控制項，皆為物件。屬性：指所有物件的特性。例如顏色，大小皆是。專案總管：簡稱專案，一個專案至少有一個表單，因此在存檔時必須儲存表單檔（.frm）及專案檔（.vbp）才算完成存檔工作。表單：VB中最主要的物件，亦為VB中其他物件的母件，其他物件皆置于表單之上。圖2-3 VB窗體事件：一種活動或動作，的物件必須借著事件發生來驅動程式執行，如Click表示按一下滑鼠; Activate表示自動執行的事

37、件。因此事件并非單獨存在，必須配合物才有意義。程序：通常必須在“物件，事件”的前提下，才能夠編寫程式。圖2-4程序代碼2、發展VB是伴隨Windows操作系統而發展的，在中國使用較廣的版本有VB4.0、VB5.0、VB6.0。 VB4.0是為配合WIN95的問世于1995年推出的，既可用于編寫WIN3.X平臺的16位應用程序也可編寫WIN95平臺的32位應用程序；VB5.0主要用于編寫WIN95平臺的32位應用程序，較之VB4.0主要擴展了數據庫、ActiveX和Internet方面的功能；VB6.0是與WIN98配合于1998年推出的，進一步加強了數據庫、Internet和創建控件方面的功能

38、。第三章 P-Q分解法3.1 P-Q分解法潮流計算3.1.1 P-Q分解法基本原理P-Q分解法是從簡化以極坐標表示的牛頓拉夫遜潮流修正方程基礎上派生出來的，是考慮到電力系統本身特點的。根據電力系統的特點，對于以極坐標表 示 的牛頓拉夫遜法的修正方程式加以改進和簡化，發展成了P-Q分解法。這種方法提高了計算速度，節約了計算機內存是目前計算機中得到廣泛應用的方法。P-Q分解法的基本思想是：把節點功率為電壓向量的極坐標方程式，抓住主要矛盾，以有功功率作為電壓向量角度的依據，以無功功率誤差作為修正電壓幅值的依據，把有功功率和無功功率迭代分開來進行。牛頓拉夫遜法的簡化修正方程式，即第一步簡化：高壓電力網

39、絡中，各元件的電抗遠大于電阻；而節點電壓相位角的改變主要影響各節點注入有功功率；各節點電壓量值的變化主要影響各節點注入的無功功率。第二步簡化：把迭代過程中不斷變化的，不對稱矩陣H和L變為在迭代過程中恒定不變的對稱矩陣，以進一步節約內存和提高計算速度。由于高壓電力網絡xR，使G B 再 U之由于系統穩定運行的要求，輸電線兩端的電壓相位差不大， (通常小于l0。 2O。)可近似認為：COS I；G sin B cos 。于是，雅可比矩陣中子陣H和L各元素的計算式簡化為：3.1.2 P-Q分解法的修正方程式如前所述，牛頓法潮流計算的核心是求解修正方程式。當節點功率方程式采用極坐標系統時，修正方程式將

40、其展開為 (3-1) 對修正方程的第一步簡化是：計及電力網絡中各元件的電抗遠大于電阻，以致各節點電壓相位角的改變主要影響各元件中的有功功率以及各節點的注入有功功率；各節點電壓大小的改變主要影響元件中的無功功率以及各節點注入的無功功率；式(3-1)中子陣N及J中各元素的數值相對很小，因此可以略去，從而將式(3-1)簡化為 (3-2) 但是，H，L中的元素是電壓的函數，在每次迭代中都要重新形成上述H，L矩陣，并且又都是不對稱矩陣，任然是相對麻煩的。 對修正方程式的第二步簡化是：由于對狀態變量的約束條件,即線路兩端電壓的相角差事不大的，再計及，可以認為 則，式(3-1)和(3-2)簡化為 (3-3)

41、按自導納的定義，上兩式中的項應為各元件電抗遠大于電阻的前提下除節點外其他節點都接地時由節點注入的無功功率。這功率遠大于正常運行時節點的注入無功功率，亦即，PQ分解法的修正方程式經過上面的簡化之后，可以得到有關于有功功率和無功功率的不平衡修正量的修正方程式如下所示： . 或簡寫為 3.1.3 PQ分解法潮流計算的基本步驟1.輸入原始數據并形成導納矩陣； 2.分別形成和； 3.設P-Q節點電壓初值(i1，2，. m，is)設各節點的電壓相角初值（i=1，2，. ，n，is） 4.計算和（i1，2，. ，n，is），并與給定的比較判斷是否收斂； 5.若收斂，則求解修正方程式（8），計算（i1，2，.

42、 ，n，is）； 6.求各節點電壓相位角的新值（i1，2，.，n，is)； 7.計算無功功率誤差和（i1，2，. ，m，is）； 8.若未收斂，則求解修正方程式（9），計算（i1，2，. ，m，is)； 9.求各節點電壓大小的新值（i1，2，. ，m，is）； 10.從第四步起開始下一次迭代，直至收斂； 11.迭代收斂后計算平衡節點功率和線路功率以及功率損耗。3.2 P-Q分解法中使用到的技術和方法3.2.1 網絡節點編號的優化大型網絡多為稀疏矩陣,為提高運算速度,要求對節點導納矩陣的元進行“非零”存儲,即只存儲每行(或每列)的非零元,但必須把有注入的非零元的位置預留出來。因此,希望消元過程中

43、產生的注入最少或接近最少,盡可能保持網絡原有的稀疏性。一般來說,因子表矩陣中非零元素的個數及其分布與原始的導納矩陣是不同的.這是因為采用高斯消去法對導納矩陣進行消去時通常會增加非零元素,這種元素一般稱為消去過程中的注入元素.消去過程中非零注入元素的形成可以將高斯消去法用于圖2-19的典型例子的分析中直觀地看出.當用k行消去i行時按行消去的公式:a=a-aa(k=1,2,i-1;j=k+1,k+2,n,)首先對圖中節點編號方案1進行分析,方案1是產生注入元素最多的方案.這是因為節點1的出現數最多,因此導納矩陣的第1行全部是非零元素,但第1行規格化后對第2行進行消去時,第2行各元素變為: a=a-

44、a (j=2,3,4,5) 亦即: a=a-aa, a=a-aa a=a-aa, a=a-aa上式中由于a及a均不為零,因此盡管消去前a均為零,但消去后a 均不為零.本來原導納矩陣第二行上三角除對交并沒有非零元素,但經第一行對第二行消去后因子表上三角反而增加了a.a 及a 三個非零注入元素。同理,當用第一行二行分別對第三行消去后,又在因子表的第三行增加了2個非零注入元素,用第一行-第三行分別對第四行消去后,在因子表第4行將再增加一個非零元素。這樣消去的結果在因子表中共增加了6個非零注入元素.這是一個極端的情況,由于編號順序不妥當,使本來稀疏的導納矩陣產生了一個滿陣的因子表.這種編號順序大大增加

45、了內存的需要量,并明顯地降低了計算速度.類似的分析可以得出,按方案2編號將增加3個注入元,按方案3 增加了1個注入元,按方案4則不增加注入元.當方案4也是一個典型情況,對方案4的導納矩陣使用消元公式時不論消去哪一行,均有 a=0 及a=0 ,因此恒有a = a，也就是消去過程并不改變原有導納矩陣的稀疏結構,即不增加注入元素。不同的節點編號方案所得到注入元素數目不同,對內存的需要量及計算速度的影響也不同。實際計算時總是希望占用內存最少而計算速度最快,這就需要尋求一種使注入元素數目最少的節點編號方式。所謂節點編號順序優化是指:對節點重新編號,使按新編號次序進行消元的過程中產生的注入元為最少或接近最

46、少。節點編號順序優化有三種方案:1.靜態優化:節點關聯度少的編號在前,多的在后,一次完成編號順序.2.半動態優化:節點關聯度少的優先編號,并消去該節點;消去后,重新統計節點的關聯度,再取關聯度少的編號,并消去之,反復進行。3.動態優化：按消元后增加新支路數（從星網變換看問題）最少的節點優先編號并消去該節點，消去后，重新選取增加新支路數最少的節點， 再消去之，反復進行。表3-1 節點優化方案節點編號方案導納矩陣因子表（上三角）注入元素順序圖形15 214 3xxxXxx62124 3xxx33134 2x14153 20在這三種節點編號順序優化方案中靜態優化法最簡單，但優化的效果很粗糙；動態優化

47、法優化的效果最好，但計算工作量也最大，所以一般都采用半動態節點編號優化的方法。3.2.2 因子表在實際計算中，常常遇到這種情況：對于方程組AX=F需要多次求解，每次僅改變其常數項F，而系數矩陣A通常是不變的。這時，為了提高計算速度，可以利用因子表對線形方程組求解。因子表可以理解為高斯消去法解線性方程過程中對常數項B全部運算的一種記錄表格。高斯消去法分為消去過程和回代過程。回代過程的運算對系數矩陣進行消去后得到的上三角矩陣元素確定。為了對常數項進行消去運算（又叫前代運算），還必須記錄消去過程運算所需要的運算因子。消去過程中的運算又分為規格化運算和消去運算，以按列消去為例，消去過程中對常數項B中的

48、第i個元素的運算包括 將上式中的運算因子逐行放在下三角部分，和上三角矩陣元素和在一起，就得到了因子表：不難看出，因子表中下三角部分的元素就是系數矩陣在消去過程中曾用以進行的運算的元素，因此只要把它們保留在原來的位置，并把對角元素取倒數就可以得到因子表的下三角部分。而因子表上三角部分的元素就是系數矩陣在消去過程中完成的結果。3.3 P-Q分解法的特點1.以一個階和一個階系數矩陣，代替原有的階系數矩陣，提高計算速度，降低了對計算機貯存容量的要求。 2.以迭代過程中保持不變的系數矩陣，替代變化的系數矩陣，顯著地提高了計算速度。 3.以對稱的系數矩陣，替代不對稱的系數矩陣J，使求逆等運算量和所需的貯存

49、容量都大為減少。4.PQ分解法所采取的一系列簡化假定只影響了修正方程式結構，不影響最終結果。特點1在提高計算速度和減少內存方面的作用是很明顯的，不再敘述。特點2使我們得到以下好處，首先，因為修正方程式的系數矩陣是導納矩陣的虛部，因此在迭代過程中不必像牛頓法那樣每次都要重新計算雅可比矩陣，這樣不僅減少了運輸量，而且也大大簡化了程序；其次，由于系數矩陣在迭代過程中維持不變，因此在求解修正方程式時，不必每次都對系數矩陣進行消去運算，只需要在進入迭代過程以前，將系數矩陣用三角分解形成因子表，然后反復利用因子表對不同的常數項進行消去和回代運算，就可以迅速求得修正量。特點3可以使我們減少形成因子表時的運算

50、量，而且由于對稱矩陣三角分解后，其上三角矩陣和下三角矩陣有非常簡單的關系，所以在計算機中可以只貯存上三角矩陣或下三角矩陣，從而也進一步節約了內存。3.4 P-Q程序框圖及其說明下圖表示了P-Q分解法潮流程序的基本原理框圖，從中可以看出計算的大致過程和程序的邏輯結構。圖3-1 PQ分解法潮流程序的基本原理框圖在圖中，t代表了迭代次數計數單元。KO1：是一個特征記數單元，只有0和1兩種狀態。當迭代有功功率時，為0；當迭代有功功率時，為1.在迭代過程中，順次迭代一次有功功率和一次無功功率才算進行了一次迭代，這時K01變化了一個周期，t計數單元加1.：是功率誤差的數值，包括有功功率和無功功率誤差。當K01=0時，為有功功率誤差；反之K01=1時，為無功功率誤差。V：為電壓向量組數，包括各節點電壓的幅值和角度。當