攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3仿真分析
给出静态安全分析前的初始值。表3.6的第4列和第5列给出的是前面利用P-Q分解法潮流计算所得到的节点电压幅值和相角，该数据有利于后面静态安全分析时，与断线后系统的节点电压进行对比，以判断系统的安全状态。
稳态时潮流计算的基础数据调用稳态时支路传输功率求出模拟开断所需的节点注入功率修改稳态时节点注入功率潮流计算子函数支路传输功率子函数在主函数中与上下限比较分析结果:即静态安全分析结果 图3.5静态安全分析流程图
表3.11 系统正常运行状态下的节点信息
节点 1 2 3 4 5 节点注入有功 -1.6 -2 -3.7 5 0 节点注入无功 -0.8 -1 -1.3 0 0 电压幅值 电压相角 0.86215 1.077916 1.036411 1.05 1.05 -0.0834 0.311603 -0.07473 0.381238 0 ②系统正常运行状态支路传输功率
在得到系统的各个节点的电压之后，即可求取系统在正常运行状态下各支路传输的功率。其程序参见附录C。利用该程序，得到系统在正常运行状态下各支路传输的功率如表3.6所示。根据第2章式（2.67）和式（2.68），得到系统正常运行状态下支路的传输功率，有助于求解模拟断线时节点的注入功率增量。
表3.6 系统正常运行状态下支路传输功率 支路传输功率 支路1-2 支路1-3 支路2-3 支路2-4 支路3-5 -5 5 -2.57943 2.579427 支路首端传输的有功功率 0.707755 -0.54637 -1.9249 支路末端传输的有功功率 -1.58455 -0.15679 1.27736 支路首端传输的无功功率 0.037425 0.205098 -0.04614 1.686916 -0.5494
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支路末端传输的无功功率 -0.96303 -0.73985 -0.74024 -2.08471 0.082142 ③ 模拟断线时节点的注入功率增量
模拟断线时，求取节点的注入功率增量的程序见附录D。其程序运行结果如表3.7所示。
表3.7 模拟断线时节点的注入功率增量 节点注入功率增量 断线支路首节点有功注入功率增量 断线支路末节点有功注入功率增量 断线支路首节点无功注入功率增量 断线支路末节点无功注入功率增量 支路1-2断开 0.679078 -1.55587 0.108261 -1.0409 支路1-3断开 支路2-3断开 -0.54634 -0.15682 0.317586 -0.85592 -1.92518 1.27764 0.026242 -0.81263 由于如图3.2所示的系统接线图中，有3条线路支路，有2条变压器支路。在本文中，对于单条支路的断开，仅针对于线路支路。因此，对于线路支路1-2，1-3，2-3来说，在模拟断线时，其节点注入功率是要发生变化的。而对于变压器支路2-4，3-5来说，其连着发电机，此时其分析方法与本文所研究的分析方法有很大区别，因此本文未考虑其开断情况。
④ 修改节点注入功率
在得到单条线路断线时相应节点的注入功率增量后，可对系统正常运行状态下节点的注入功率进行修改，其程序见附录E。其运行结果如表3.8和表3.9所示。
表3.8 模拟线路开断时修改后的节点注入有功功率 节点注入有功功率 支路1-2开断 支路1-3开断 支路2-3开断 节点1 节点2 节点3 节点4 节点5 -0.920922 -3.55587 -3.7 5 0 -2.146343 -2 -3.856817 5 0 -1.6 -3.925177 -2.42236 5 0 表3.9 模拟线路开断时修改后的节点注入无功功率 节点注入无功功率 支路1-2开断 支路1-3开断 支路2-3开断 节点1 节点2 节点3 节点4 节点5 -0.69174 -2.0409 -1.3 0 0 -0.48241 -1 -2.15592 0 0 -0.8 -0.973758 -2.112628 0 0 表3.8表示模拟线路断开时修改后的节点注入有功功率，表3.9表示模拟线路
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断开时修改后的节点注入无功功率。由于只研究线路开断，所以与线路支路相连的节点注入功率会发生变化，而发电机节点的注入功率则不会发生变化。
⑤静态安全分析结果
在得到模拟断线时，各节点修改后的注入功率之后，就可以采用式（2.54）对模拟断线后各个节点的电压幅值增量进行求解，并由此可判断断线后各个节点的电压幅值是否在运行范围内。程序见附录F。并得到安全分析结果如表3.10所示。
表3.10 针对节点电压的静态安全分析及结果 节点号 1 2 3 4 5 电压 上限 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 电压下限 1-2开断 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 0.95761 1.0713 1.0532 1.05 1.05 支路断开后的节点电压幅值及其越限情况 结果 安全 越上限 越上限 安全 安全 1-3开断 结果 2-3开断 结果 0.858136 越下限 0.87159 越下限 1.075916 越上限 1.078678 越上限 1.015741 1.05 1.05 安全 安全 安全 1.03253 1.05 1.05 安全 安全 安全 由表3.10可以知道，当支路1-2断开的时候，节点2和节点3的电压幅值越限；当支路1-3断开的时候，节点1和节点2的电压幅值越限；当支路2-3断开的时候，节点1和节点2的电压幅值越限。这个分析结果说明，在这三条线路支路分别断开的情况下，都需要进一步给出安全稳定控制对策，以保证系统的安全稳定运行。
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攀枝花学院本科毕业设计（论文） 结论
结 论
本文主要对基于P-Q分解模型的静态安全分析方法及其在MATLAB中的实现进行了深入研究。其所做的主要工作如下：
①研究了基于P-Q分解模型的潮流计算原理
基于P-Q分解模型的静态安全分析其基本的思想来源于基于P-Q分解模型的潮流计算，因此，本文首先对基于P-Q分解模型的潮流计算原理进行了研究，从而为后续静态安全分析中判断系统的安全状态奠定了分析基础。
②研究了基于P-Q分解模型的静态安全分析
在研究基于P-Q分解模型的潮流计算原理的基础上，针对系统的N-1断线故障，研究了基于P-Q分解模型的静态安全分析方法。明确了如何去判断系统断线后的安全状态。
③在MATLAB中的实现了基于P-Q分解模型的静态安全分析仿真研究 针对给定的5节点环网系统，得到其等值电路之后，首先实现了该系统基于P-Q分解模型的潮流仿真计算，得到了系统在正常运行状态下的参数。而后，针对单条线路断开的预想故障，实现了基于P-Q分解模型的静态安全分析仿真研究，对系统断线后的状态进行了判断。
通过本文的研究，本人体会如下： ①关于程序编写的总结
编程前，对问题都有一个可行性分析的过程，前期的理论推导，证明了理论上是可行。下一步就是模块化的解决，将具体问题分成一个一个小的问题。当逐个小的问题解决时，大的问题也就解决了。而前期的可行性分析，中期的用编程语言在头脑中尝试实现各个模块，将认为成熟的代码，写在纸上，在纸上进行运行分析。当两步都实现了，再在编程环境中检验，即编程环境的作用仅作为检验调试程序的工具。
②关于编写时考虑的问题
编写程序时考虑的因素有机时、内存、本文具体数据。同时需要考虑以下问题：
1）跨文件读取变量的三种方式
在考虑将基础数据模块化时，考虑用从文件读取，应用全局变量和函数调用三种方式。
从硬盘文件读取数据的形式适合于电网，即多节点，大数据量，这种方式让平时运行的程序在运行中实时使用的变量较少，则占用内存少。变量只会在需要
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攀枝花学院本科毕业设计（论文） 结论
时从文件中调去，不用时就清空工作空间，节省运行内存。
由于全局变量的工作空间在整个程序的运行过程作中始终存在。文中节点虽少，如果采用全局变量方式读取数据则需要设p，q，voltage，ang，b0，b1，b2，g八个全局变量，且全局变量的存在易让程序结构混乱，所以未采用全局变量。
以子函数调用的形式读取变量时适合本文，因其节点少，只有5个，读取内存的速度远快于读取硬盘文件，但应明确此种读取数据模式只针对本文，如果运算设备有充足的物理内存，这种模式有利于系统的响应时间的提高，是应该被采用的。并且子函数调用得到的返回值只能对稳态数据的读取，不能对源文件中的原始数据进行修改，因此有以下好处：
a.由于静态稳定只用稳态时的数据，则相对3次静态安全分析，无需担心调用数据对整个初始稳态值的修改，全局变量参与运算则会修改线路开断前得到的稳态解，而需增加数据恢复的步骤。
b.考虑到每次调用函数耗费的机时远大于从内存读取数据，所以基础数据函数只宜调用一次，函数返回值则应保存在静态分析的主程序中，主程序不结束，其对应的工作空间不会消失并且基础数据的变量名可用于主程序中。
2）考虑电路模型
在考虑电路模型时，编写导纳矩阵程序的时候发现运用理想变压器模型和导纳的定义去求解导纳矩阵和运用π型等值模型效果相同，因π型等值电路模型源于对理想变压器模型的等值变换。而采用定义求解导纳矩阵更加直接。在程序算法总采用的是变压器理想模型，在画电路模型图时依然采用理想变压器模型。
3）数据结构的优化
对数据结构的优化可以提高程序的运行效率，本文只是一个5节点的小程序，对其进行数据结构的优化再电脑反应上暂时没有明显的差异，但对于真实的电网合理优化节点应该是提高运行效率的一种方法。
4）方案思考
P-Q分解模型在众多模型中是结合电网实际对Newton-Raphson法进行了简化的，模型本身是优秀的。由于每个程序员的个人思路的不同，程序的运行效率依然存在很大差异。静态安全分析中本文中采用的是用潮流程序对修改后的节点功率网络再次进行迭代，计算出相应断线情况下的节点状态参数：电压幅值和相角。三次静态分析所需的迭代次数分别为12次,12次,10次。另一种方式是利用公式通过功率变化值，直接求出角度和电压的变化值，最后对电压幅值和相角进行修正，这种运行方式无需调用潮流子函数，则无需迭代，3次支路开断模拟已经少了34次的迭代，这对程序消耗机时的减少是很有效的。所以，本文中运用了优秀的潮流分析方法，因学生思索深度不够，未能及时提出认识到新方案。
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