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毕业设计(论文)matlab潮流计算毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意作者签名 日 期 指导教师签名 日 期 使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容作者签名 日 期 前言电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算,它根据给定的运行条件及系统接线情况确定整个电力系统各部分的运行状态各母线的电压,各元件中流过的功率,系统的功率损耗等等在电力系统规划的设计和现有电力系统运行方式的研究中,都需要利用潮流计算来定量地分析比较供电方案或运行方式的合理性可靠性和经济性此外,电力系统潮流计算也是计算系统动态稳定和静态稳定的基础所以潮流计算是研究电力系统的一种很重要和很基础的计算随着科学技术的发展,电力系统变得越来越复杂,电气工程师掌握一种好的能对电力系统进行仿真的软件是学习和研究的需要文章简要介绍了MATLAB发展历史、组成和强大的功能,并用简单例子分别就编程和仿真两方面分析了MATIAB软件在电力系统研究中的具体应用采取等效电路法,能对特殊、复杂地电力系统进行高效仿真研究,因此,掌握编程和仿真是学好MATLAB的基础与众多专门的电力系统仿真软件相比,MATLAB软件具有易学、功能强大和开放性好,是电力系统仿真研究的有力工具1电力系统的基本概念电力系统发电机把机械能转化为电能,电能经变压器和电力线路输送并分配到用户,在那里经电动机、电炉和电灯等设备又将电能转化为机械能、热能和光能等这些生产、变换、输送、分配、消费电能的发电机、变压器、变换器、电力线路及各种用电设备等联系在一起组成的统一整体称为电力系统电力网电力系统中除发电机和用电设备外的部分动力系统电力系统和“动力部分”的总和2潮流计算
2.1潮流计算概述与发展电力系统潮流计算也分为离线计算和在线计算两种,前者主要用于系统规划设计和安排系统的运行方式,后者则用于正在运行系统的经常监视及实时控制利用电子数字计算机进行电力系统潮流计算从50年代中期就已经开始在这20年内,潮流计算曾采用了各种不同的方法,这些方法的发展主要围绕着对潮流计算的一些基本要求进行的对潮流计算的要求可以归纳为下面几点1)计算方法的可靠性或收敛性;2)对计算机内存量的要求;3)计算速度;4)计算的方便性和灵活性电力系统潮流计算问题在数学上是一组多元非线性方程式求解问题,其解法都离不开迭代因此,对潮流计算方法,首先要求它能可靠地收敛,并给出正确答案由于电力系统结构及参数的一些特点,并且随着电力系统不断扩大,潮流问题的方程式阶数越来越高,对这样的方程式并不是任何数学方法都能保证给出正确答案的这种情况成为促使电力系统计算人员不断寻求新的更可靠方法的重要因素在用数字计算机解电力系统潮流问题的开始阶段,普遍采取以节点导纳矩阵为基础的逐次代入法这个方法的原理比较简单,要求的数字计算机内存量比较下,适应50年代电子计算机制造水平和当时电力系统理论水平但它的收敛性较差,当系统规模变大时,迭代次数急剧上升,在计算中往往出现迭代不收敛的情况这就迫使电力系统计算人员转向以阻抗矩阵为基础的逐次代入法60年代初,数字计算机已发展到第二代,计算机的内存和速度发生了很大的飞跃,从而为阻抗法的采用创造了条件阻抗法要求数字计算机储存表征系统接线和参数的阻抗矩阵,这就需要较大的内存量而且阻抗法每迭代一次都要求顺次取阻抗矩阵中的每一个元素进行运算,因此,每次迭代的运算量很大这两种情况是过去电子管数字计算机无法适应的阻抗法改善了系统潮流计算问题的收敛性,解决了导纳法无法求解的一些系统的潮流计算,在60年代获得了广泛的应用,曾为我国电力系统设计.运行和研究作出了很大的贡献目前,我国电力工业中仍有一些单位采用阻抗法计算潮流阻抗法的主要缺点是占用计算机内存大,每次迭代的计算量大当系统不断扩大时,这些缺点就更加突出一个内存16K的计算机在采用阻抗法时只能计算100以下的系统,32K内存的计算机也只能计算150个节点以下的系统这样,我国很多电力系统为了采用阻抗法计算潮流就不得不予先对系统进行相当的简化工作为了克服阻抗法在内存和速度方面的缺点,60年代中期发展了以阻抗矩阵为基础的分块阻抗法这个方法把一个大系统分割为几个小的地区系统,在计算机内只需要存储各个地区系统的阻抗矩阵及它们之间联络线的阻抗,这样不仅大幅度地节省了内存容量,同时也提高了计算速度克服阻抗法缺点的另一途径是采用牛顿-拉夫逊法这是数学中解决非线性方程式的典型方法,有较好的收敛性在解决电力系统潮流计算问题时,是以导纳矩阵为基础的,因此,只要我们能在迭代过程中尽可能保持方程式系数矩阵的稀疏性,就可以大大提高牛顿法潮流程序的效率自从60年代中期,在牛顿法中利用了最佳顺序消去法以后,牛顿法在收敛性.内存要求.速度方面都超过了阻抗法,成为60年代末期以后广泛采用的优秀方法潮流计算灵活性和方便性的要求,对数字计算机的应用也是一个很关键的问题过去在很长时间内,电力系统潮流计算是借助于交流台进行的交流台模拟了电力系统,因此在交流计算台上计算潮流时,计算人员可以随时监视系统各部分运行状态是否满足要求,如发现某些部分运行不合理,则可以立即进行调整这样,计算的过程就相当于运算人员去系统进行操作.调整的过程,非常直观,物理概念也很清楚当利用数字计算机进行潮流计算时,就失去了这种直观性为了弥补这个缺点,潮流程序的编制必须尽可能使计算人员在计算机计算的过程中加强对计算机过程的监视和控制,并便于作各种修改和调整电力系统潮流计算问题并不是单纯的计算问题,把它当作一个运行方式的调整问题可能更为确切为了得到一个合理的运行方式,往往需要不断根据计算结果,修改原始数据在这个意义上,我们在编制潮流计算程序时,对使用的方便性和灵活性必须予以足够的重视因此,除了要求计算方法尽可能适应各种修改.调整以外,还要注意输入和输出的方便性和灵活性,加强人机联系,以便使计算人员能及时监视计算过程并适当地控制计算的进行潮流计算的目标是求取电力系统在给定运行状态的计算即节点电压和功率分布,用以检查系统各元件是否过负荷.各点电压是否满足要求,功率的分布和分配是否合理以及功率损耗等对现有电力系统的运行和扩建,对新的电力系统进行规划设计以及对电力系统进行静态和暂态稳定分析都是以潮流计算为基础潮流计算结果可用如电力系统稳态研究,安全估计或最优潮流等对潮流计算的模型和方法有直接影响实际电力系统的潮流技术那主要采用牛顿-拉夫逊法在运行方式管理中,潮流是确定电网运行方式的基本出发点;在规划领域,需要进行潮流分析验证规划方案的合理性;在实时运行环境,调度员潮流提供了电完个在预想操作情况下电网的潮流分布以校验运行可靠性在电力系统调度运行的多个领域都涉及到电网潮流计算潮流是确定电力网络运行状态的基本因素,潮流问题是研究电力系统稳态问题的基础和前提牛顿-拉夫逊法作为一种实用的,有竞争力的电力系统潮流计算方法,是在应用了稀疏矩阵技巧和高斯消去法求修正方程后牛顿-拉夫逊法是求解非线性代数方程有效的迭代计算
2.2复杂电力系统潮流计算电力系统潮流计算是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算潮流计算的目标是求取电力系统在给定运行方式下的节点电压和功率分布,用以检查系统各元件是否过负荷、各点电压是否满足要求、功率的分布和分配是否合理以及功率损耗等对现有电力系统的运行和扩建,对新的电力系统进行规划设计都是以潮流计算为基础潮流计算结果的用途,例如用于电力系统稳定研究、安全估计或最优潮流等也对潮流计算的模型和方法有直接影响节点类型1)PV节点柱入有功功率P为给定值,电压也保持在给定数值2)PQ节点诸如有功功率和无功功率是给定的3)平衡节点用来平衡全电网的功率选一容量足够大的发电机担任平衡全电网功率的职责平衡节点的电压大小与相位是给定的,通常以它的相角为参考量,即取其电压相角为0一个独立的电力网中只设一个平衡点基本步骤1)形成节点导纳矩阵;2)将各节点电压设初值U;3)将节点初值代入相关求式,求出修正方程式的常数项向量;4)将节点电压初值代入求式,求出雅可比矩阵元素;5)求解修正方程,求修正向量;6)求取节点电压的新值;7)检查是否收敛,如不收敛,则以各节点电压的新值作为初值自第3步重新开始进行狭义次迭代,否则转入下一步;8)计算支路功率分布,PV节点无功功率和平衡节点柱入功率
2.3潮流计算的方法及优、缺点潮流计算法有,简化梯度法、二次规划法、牛顿-拉夫逊法Newton-Raphson等简化梯度法是采用梯度法进行搜索,用罚函数处理违约的不等式约束该方法程序编制简便,所需存储量小,对初始点无特殊要求,曾获得普遍重视,成为第一种有效的优化潮流方法简化梯度法的缺点迭代过程中,尤其是在接近最优点附近会出现锯齿现象,收敛性较差,收敛速度很慢;每次迭代都要重新计算潮流,计算量很大,耗时较多二次规划法是二阶的方法,解决最优潮流问题收敛精度较好,能很好地解决耦合的最优潮流问题,但缺点是计算Lagrange函数的二阶偏导数,计算量大、计算复杂
2.4潮流计算所用程序语言的发展以前的潮流计算采用传统的FORTRAN过程性语言,具有不灵活,不易理解,难于扩展等缺点,不利于发展使用C语言,BASIC等这些开发工具开发电力系统分析程序,要求开发者不但要有足够的对于电力系统分析的知识,还要求开发人员必须精通编程语言,才能够编制出合格的程序,这样就必然提高了电力系统分析程序的编制难度同时由于忽视了软件工程的要求,使得程序虽然对于用户很友好,但却使后继的程序开发人员难于继续工作
2.5MATLAB概述目前电子计算机已广泛应用于电力系统的分析计算,潮流计算是其基本应用之一现有很多潮流计算方法对潮流计算方法有五方面的要求
(1)计算速度快;
(2)内存需要少;
(3)计算结果有良好的可靠性和可信性;
(4)适应性好,亦即能处理变压器变比调整、系统元件的不同描述和与其它程序配合的能力强;
(5)简单MATLAB是一种交互式、面向对象的程序设计语言,广泛应用于工业界与学术界,主要用于矩阵运算,同时在数值分析、自动控制模拟、数字信号处理、动态分析、绘图等方面也具有强大的功能MATLAB程序设计语言结构完整,且具有优良的移植性,它的基本数据元素是不需要定义的数组它可以高效率地解决工业计算问题,特别是关于矩阵和矢量的计算MATLAB与C语言和FORTRAN语言相比更容易被掌握通过M语言,可以用类似数学公式的方式来编写算法,大大降低了程序所需的难度并节省了时间,从而可把主要的精力集中在算法的构思而不是编程上另外,MATLAB提供了一种特殊的工具工具箱(TOOLBOXES).这些工具箱主要包括信号处理(SIGNALPROCESSING)、控制系统(CONTROLSYSTEMS)、神经网络(NEURALNETWORKS)、模糊逻辑FUZZYLOGIC、小波WAVELETS和模拟(SIMULATION)等等不同领域、不同层次的用户通过相应工具的学习和应用,可以方便地进行计算、分析及设计工作MATLAB设计中,原始数据的填写格式是很关键的一个环节,它与程序使用的方便性和灵活性有着直接的关系原始数据输入格式的设计,主要应从使用的角度出发,原则是简单明了,便于修改
2.6牛顿-拉夫逊法原理假设有n个联立的非线性代数方程假设以给出各变量的初值,,……,,令其分别为个变量的修正量,使满足以上方程,所以将上式中的n个多元函数在初始值附近分别展开成泰勒级数,并略去含有,,……,的二次及以上阶次的各项,便得方程可写成以上方程是对于修正量,,……,的线性方程组,称为牛顿法的修正方程,可解出,,……,对初始近似解进行修正(i=12……,n)反复迭代,在进行k+1次迭代时,从求解修正方程式得到修正量……对各量进行修正(i=12……,n)迭代过程一直进行到满足收敛判据图
2.1牛顿法的几何解释
2.7牛顿-拉夫逊法解决潮流计算问题节点总数为n;PQ节点有m,;PV节点有n-m-1,平衡节点有1个,节点编号按照先PQ节点,再PV节点,最后平衡节点的顺序进行编号,即:1,2,…,m为PQ节点;m+1,m+2,…,n-1为PV节点;n为平衡节点可形成结点导纳矩阵导纳矩阵元素可表示为,本文中节点电压以直角坐标形式表示,即由此下列公式可求出Pi,Qi假设系统中的第1,2,…,m号节点为PQ节点,第i个节点的给定功率为和,对该节点可列方程假设系统中的第m+1,m+2,…,n-1号节点为PV节点,则对其中每一个节点可列方程:第n号节点为平衡节点,其电压为是给定的,故不参加迭代修正方程可写成分块矩阵的形式通过反复求解修正方程,解出各节点的未知量,再通过收敛判据判定是否已为真值从而求得PQ节点的电压V及相角δ的真值,PV节点的Q、δ真值,平衡节点的P、Q真值,以上即为牛顿-拉夫逊迭代法的潮流计算过程,其优点为计算精确,运行速度快其中的各个环节都可通过MATLAB程序来实现
2.8计算机潮流计算的步骤
(1)对电力网络的所有参数设初值包括电压、相角、有功、无功等
(2)处理非标准变比支路使其变成标准变比为1的变压器支路
(3)形成节点导纳矩阵Y
(4)计算有功功率的不平衡量ΔPi从而求出
(5)根据节点的类型形成J
(6)解修正方程式求各节点的电压的变化量Δeii=
123...ni≠s
(7)求各节点相角的新值ei=ei+Δeii=
123...ni≠s
(8)计算无功功率的不平衡量ΔQi从而求出i=
123...ni≠s
(9)解修正方程式求各节点的电压大小的变化量i=
123...ni≠s
(10)求各节点的电压大小的新值i=
123...ni≠s
(11)运用个节点的电压的新值自第四步开始下一次迭代计算平衡节点的功率和线路功率其中平衡节点的功率的计算公式为线路上的功率为:从而线路上的损耗的功率为:
2.9计算机程序的实现导纳矩阵的形成节点导纳矩阵是方阵其阶数等于网络中出参考节点外的节点数n节点导纳矩阵是稀疏矩阵其各行非零非对角元数就等于该行相对应节点所连接的不接地支路数节点导纳矩阵的对角元就等于各该节点所连接导纳的总和节点导纳矩阵的非对角元等于连接节点ij支路导纳的负值点导纳矩阵一般是对称矩阵对于支路中有非标准变比变压器的支路来说利用下面的公式来计算它的导纳变压器的变比假如已知非标准变比支路ij上的阻抗以下没有特殊说明所有的参数都用标幺值为则线路导纳为线路上的对地半导纳为J的形成Y是由最终形成的导纳矩阵的虚部组成的但是pv节点以及平衡节点不参加Q~V迭代因此Y中不包含与这些节点有关的元素迭代条件和约束方程迭代条件就是如果ΔQ≤时就停止迭代对节点的约束条件分为三类:即对节点注入功率的约束、对节点电压大小的约束和对相角的约束其中对节点注入功率的约束主要是对电源注入功率的约束条件不能满足时将威胁到发电机的安全运行对电压大小的约束不能满足时将影响电能的质量严重时将影响系统运行的稳定性对相对相角的约束条件不能满足时也将危及系统运行的稳定性图
2.2程序流程图其中计算△P;△Q;△V程序如下k=1;whilek=^mP=Pk-ek*dotGk:*e-dotBk:*f-fkdotGk:*f+dotbk:*e;Q=Qk-fk*dotGk:*e-dotBk:*f+ekdotGk:*f+dotbk:*e;Wk=[PQ];k=k+1;endwhilek=^nL=Pk-ek*dotGk:*e-dotBk:*f-fkdotGk:*f+dotbk:*e;V=vk^vk-ek^ek+fk^fk;Wk=[Lkvk];Vk=[LV];k=k+1;end计算雅克比矩阵的程序如下i=1j=1whilei=^m+1ifj=ni=i+1elseifi=jJij=[-dotGi:*e-dotBi:*f-Gii*ei-Bii*fi-dotGi:*f+dotBi:*e+Bii*ei-Gii*fi;dotGi:*f+dotBi:*e+Bii*ei-Gii*fi-dotGi:*e-dotBi:*f+Gii*ei+Bii*fi];j=j+1elseJij=[-Gij*ei+BijfiBij*ei-Gij*fi;Bij*ei-Gij*fiGij*ei+Bijfi]j=j+1endendwhilei=^nifj=ni=i+1elseifi=jJij=[-dotGi:*e-dotBi:*f-Gii*ei-Bii*fi-dotGi:*f+dotBi:*e+Bii*ei-Gii*fi;-2*ei-2*fi];j=j+1elseJij=[-Gij*ei+BijfiBij*ei-Gij*fi;00];j=j+1endend
2.10计算过程及数据分析本文用MATLAB结合牛顿-拉夫逊法,牛顿-拉夫逊法是求解非线性方程有效的迭代计算方法,在牛顿-拉夫逊法的每一次迭代过程中,非线性问题通过线性化逐步近似,可提高其精确度潮流计算中复杂矩阵的输入问题可通过创建M文件来解决;MATLAB称为矩阵实验室,其能进行潮流计算中的各种矩阵运算,程序的编写因MATLAB提供了许多功能函数而变得简单易行并且MATLAB提供了可视化技术,使图形和数据联系起来以IEEE-6BUS标准试验系统的潮流计算进行仿真具体计算中系统节点分三类:1PQ节点即节点的有功功率P和无功功率Q已知节点电压Vδ未知;2PV节点即节点的有功功率P和电压幅值V已知节点的无功功率Q和电压的相位δ未知;3平衡节点即节点的电压幅值V和相位δ已知节点的有功功率P和无功功率Q未知.图1所示的算例中节点总数为6n=6;PQ节点有4个m=4如节点1~4;PV节点有1个n-m-1=1如节点5;平衡节点有1个如节点
6.节点编号按照先PQ节点再PV节点最后平衡节点的顺序进行编号即:12…m为PQ节点;m+1m+2…n-1为PV节点;n为平衡节点.参数如表
1.1所示表
2.1系统参数表LineNumberBusFromNumberToRXTapRatio
1120.
0000.
3000.
0252140.
0970.
4073160.
1230.
5184250.
8280.
6405350.
7231.
0506430.
0000.
1331.
1007460.
0800.370供电网络化简并作出等值电路如图
2.3所示网络参数负荷参数图
2.3IEE-6系统图节点导纳矩阵数据如表
3.2表
2.2节点导纳矩阵
0.9880-
7.3251i0+
3.2520i0-
0.5541+
2.3249i0-
0.4339+
1.8275i0+
3.2520i
0.5765-
4.6418i00-
0.5765+
1.3085i
0000.4449-
8.1649i0+
6.8353i-
0.4449+
0.6461i0-
0.5541+
2.3249i00+
6.8353i
1.1124-
11.1208i0-
0.5583+
2.5820i0-
0.5765+
1.3085i-
0.4449+
0.6461i
01.0214-
1.9545i0-
0.4339+
1.8275i00-
0.5583+
2.5820i
00.9922-
4.4095i用公式计算用公式计算形成雅克比矩阵解之可得由可得第一次迭代误差继续以上计算,直到满足条件计算全线功率和平衡节点功率
2.11MATLAB潮流计算程序潮流计算程序如下clearclcZ12=
0.3j;R12=realZ12;X12=imagZ12;R14=
0.097;X14=
0.407;R16=
0.123;X16=
0.518;R25=
0.282;X25=
0.640;R35=
0.723;X35=
1.050;R43=0;X43=
0.133;R46=
0.080;X46=
0.370;K1=
1.025;K2=
1.1;y12=1/R12+X12*j;y14=1/R14+X14*j;y16=1/R16+X16*j;y25=1/R25+X25*j;y35=1/R35+X35*j;y43=1/R43+X43*j;y46=1/R46+X46*j;Y11=y16+y14+y12/K1*K1;Y21=-y12/K1;Y12=Y21;Y41=-y14;Y14=Y41;Y61=-y16;Y16=Y61;Y22=y12+y25;Y52=-y25;Y25=Y52;Y33=y35+y43;Y43=-y43/K2;Y34=Y43;Y53=-y35;Y35=Y53;Y44=y14+y46+y43/K2*K2;Y64=-y46;Y46=Y64;Y55=y35+y25;Y66=y16+y46;G=realY;B=imagY;S1=input节点1功率=S2=input节点2功率=S3=input节点3功率=S4=input节点4功率=P5=input节点5有功=e5=input节点5电压=e6=input节点6电压=x=input误差允许范围P1=
0.5;Q1=
0.05;P2=
0.3;Q2=
0.18;P3=
0.55;Q3=
0.13;P4=
0.5;Q4=
0.05;P5=
0.501;m=4;n=6;V1=1;e1=realV1;f1=imagV1;e2=1;e3=1;e4=1;f2=0;f3=0;f4=0;f5=0;f6=0;vn-1=en-1;k=0while35h=1;whileh~=m+1P1h=Ph-eh*dotGh:e-dotBh:f-fh*dotGh:f+dotBh:e;Q1h=Qh-fh*dotGh:e-dotBh:f+eh*dotGh:f+dotBh:e;W2*h-1=P1h;W2*h=Q1h;h=h+1;endwhileh~=nP1h=Ph-eh*dotGh:e-dotBh:f-fh*dotGh:f+dotBh:e;V1h=vh*vh-eh*eh+fh*fh;W2*h-1=P1h;W2*h=V1h;h=h+1;endplotkP11*holdonplotkQ11+holdonXlabelkYlabelP*Q+ifabsW1x|absW2x|absW3x|absW4x|absW5x|absW6x|absW7x|absW8x|absW9x|absW10xi=1;y=1whilei~=m+1ify==ni=i+1y=1elseifi==yJ2*i-12*y-1=-dotGi:e-dotBi:f-Gii*ei-Bii*fiJ2*i-12*y=-dotGi:f+dotBi:e+Bii*ei-Gii*fiJ2*i2*y-1=dotGi:f+dotBi:e+Bii*ei-Gii*fiJ2*i2*y=-dotGi:e-dotBi:f+Gii*ei+Bii*fiy=y+1elseJ2*i-12*y-1=-Giy*ei+Biy*fiJ2*i-12*y=Biy*ei-Giy*fiJ2*i2*y-1=Biy*ei-Giy*fiJ2*i2*y=Giy*ei+Biy*fiy=y+1endendwhilei~=nify==ni=i+1y=1elseifi==yJ2*i-12*y-1=-dotGi:e-dotBi:f-Gii*ei-Bii*fiJ2*i-12*y=-dotGi:f+dotBi:e+Bii*ei-Gii*fiJ2*i2*y-1=-2*eiJ2*i2*y=-2*fiy=y+1elseJ2*i-12*y-1=-Giy*ei+Biy*fiJ2*i-12*y=Biy*ei-Giy*fiJ2*i2*y-1=0J2*i2*y=0y=y+1endendE=WV=inv-J*Eh=1whileh~=ne1h=V2*h-1f1h=V2*heh=eh+e1hfh=fh+f1hh=h+1;endelsebreakendk=k+1endV=e+j*fS6=V6*dotY6:VS12=V1*V1-V2*y12S14=V1*V1-V4*y14S16=V1*V1-V6*y16S25=V2*V2-V5*y25S35=V3*V3-V5*y35S43=V4*V4-V3*y43S46=V4*V4-V6*y46S21=V2*V2-V1*y12S41=V4*V4-V1*y14S61=V6*V6-V1*y16S52=V5*V5-V2*y25S53=V5*V5-V3*y35S34=V3*V3-V4*y43S64=V6*V6-V4*y46各变量随迭代次数的变化如下图a节点1中P*Q+随迭代次数k的变化b节点2中P*Q+随迭代次数k的变化c节点3中P*Q+随迭代次数k的变化d节点4中P*Q+随迭代次数k的变化e节点5中P*V+随迭代次数k的变化图
2.4各个量随迭代次数的变化图3电力系统仿真概述
3.1仿真发展仿真建模的发展仿真是基于模型的活动,模型建立、实现、验证、应用是仿真过程不变的主题随着时代的发展,仿真模型包含的内容大大扩展,建模方法日益多样,模型交互性和重用性变得越来越重要,模型的校核与验证的成为仿真中必要的步骤
3.
1.1仿真模型的分类仿真模型的种类随着被仿真对象的丰富而日益广泛从最简单运动方程描述的模型到描述复杂大系统发展变化规律的仿真模型,仿真模型的种类涵盖了仿真所涉及的各个领域如此之多的仿真模型,需要研究科学的分类方法,使各种仿真模型能够归属到一定类别中,对建模和验模方法的选择、仿真模型的管理变得非常重要仿真模型可以按照其模拟的对象不同而加以分类,如飞机模型、核反应堆模型,也可以根据仿真模型建立的方法进行分类,又可以依据其仿真中不同阶段加以分类,如概念模型、数学模型、计算机实现模型等随着仿真研究对象的扩展,对仿真模型的分类研究应成为仿真概念研究的一个重要课题,这是进一步发展仿真理论的需要
3.
1.2建模方法面对新世纪科学技术发展对仿真技术的需求,对建模方法论提出新的要求,包括但不限于1)仿真研究对象越来越复杂,需要研究复杂系统建模的方法;2)仿真的精度和可信度要求越来越高,需要研究提高所建立模型的精度方法;3)同样的仿真研究对象,在不同仿真系统中要反映出不同的属性,需要在建模时考虑具体的要求,并研究仿真模型简化、细化、聚合、解聚的方法;4)仿真模型建立要反映仿真工程性越来越强的变化趋势,强调仿真建模及其使用工具的标准化;5)仿真建模人员不仅要考虑建立模型本身的要求,同样需要考虑验模的要求;6)建模过程应反映对仿真系统全面的配置、质量管理要求的变化,建立完备的模型档案,对模型的属性及其建立过程加以记载和科学管理总之,仿真技术的发展变化对作为基础的建模方法学提出了更高要求,这种变化既反映在建模方法的技术层面,同样更高地反映到对建模过程和模型配置管理的要求
3.
1.3仿真模型互操作性通过建立相对简单的仿真模型集,并通过一定的交互性协议,来构建相对复杂的仿真系统实现对复杂的过程或现象进行研究,这是一种比较经济有效的开发仿真系统的方法,这种思想已经被众多分布交互仿真系统的成功应用所证明仿真模型互操作性已经成为仿真设计和实现时必须考虑因素,美国国防部已经要求其管辖范围内的仿真项目都要符合高层体系结构(HLA)的要求仿真模型互操作成为新的仿真系统设计开发中关键性的问题,“互操作建模”(InteroperabilityModeling)实际成为建模过程中一部分,要反映真实世界实体交互过程和实体之间的相互影响仿真模型互操作性要考虑两个主要问题1)模型之间互操作性的权威描述模型之间互操作性的权威描述是真实实体之间相互影响和作用过程在仿真世界中的客观描述,由于不同设计人员对这种过程的认识存在着一定的区别,为了保证模型之间互操作的一致性,必须建立模型之间互操作性的权威描述,如任务空间功能描述(FDMS)、仿真参考联邦模型都是为实现这一目标而产生研究课题;2)仿真模型互操作性实现仿真模型互操作性的实现需要遵循一定标准,HLA标准定义了对象模型模板(OMT)、联邦对象模型(FOM)、仿真对象模型(SOM)等建立互操作性仿真模型参考的规则;在仿真模型互操作性实现的编码过程中,同样要遵守分布式对象开发的标准,如CORBA、DCOM等;由于采用标准性建模规则和编码标准,使仿真模型互操作性实现的自动化程度可以大大提高仿真模型互操作性是近十年逐渐发展起来研究课题,目前还没有全球性的统一标准,很难满足仿真技术飞速发展的需要仿真互操作全球性标准将是未来努力的方向
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1.4仿真模型重用性仿真模型重用性是仿真系统开发中越来越重要的一个问题以往的仿真模型开发很少考虑仿真型未来应用,使仿真模型在使用一段时间后就越来越难以满足仿真应用的需要,必须根据新的仿真应用需求重新设计和开发,这对越来越多的仿真应用开发而言是很不利的而且随着复杂系统仿真的发展,仿真需求变化越来越快,对仿真模型重用性提出了迫切的需求仿真模型实现中采用模块化和面向对象的设计与实现,使新的仿真应用开发可以部分地应用前面研究开发的成果,一定程度上减轻了新的仿真应用开发的压力,但这种较低层次上的重用性带有很大的随意性和不确定性为了真正实现仿真模型的可重用性,必须对模型设计、实现、验证和管理的各个角度建立相应标准,来保证仿真模型重用性的实现仿真是针对不同的应用目标的,应用目标的不同直接反映到仿真模型的设计和实现中,因此为一个仿真应用所开发的仿真模型很难原封不动地放到另一个仿真应用中,必须认真考虑被重用的仿真模型与新的仿真应用目标的一致性程度,这种比较是仿真模型重用性研究需要解决的关键问题
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1.5仿真模型与可信度评估近十年来,建模与仿真方法研究的另一个重要特点是仿真模型VVA与可信度评估的重要性日益为仿真系统的开发者和使用者所重视仿真模型VVA不是要评价模型本身的好与坏,它关注的是仿真模型是否符合设计和是否满足仿真模型应用目标的要求仿真模型VVA也不等同于对仿真模型软件实现所进行的功能测试和性能测试,它是伴随仿真模型的整个生命周期的活动仿真模型VVA过程、方法、指标以及协调管理问题是其发展应用中必须解决的一些问题仿真系统的规模越来越大,复杂程度越来越大,开发工程性越来越强仿真系统的可信度评估越来越需要开展全系统、全生命周期的VVA,并通过提供尽可能多的自动化工具来提高仿真模型VVA的效率,降低仿真模型VVA的耗费仿真模型VVA工具是提高其工作效率和准确性的重要保障仿真模型VVA标准是确立其在仿真系统开发和应用中的重要作用的标志仿真模型VVA工作应与仿真系统开发中各种相关工作建立密切协调的关系,最终目标是用有限的在模型VVA方面的投入换取最严格的仿真可信度方面的保障在仿真模型VVA概念和方法研究的基础上,仿真模型VVA人员正不断地推动VVA在实际仿真系统的应用,近年来,仿真模型VVA已经开始应用于若干仿真系统的开发中,特别是对复杂仿真系统VVA与可信度评估研究,使仿真模型校核与验证技术研究向一个新的高度发展仿真模型VVA已经成为仿真系统研究和应用重要支柱,仿真模型VVA只有在正确宏观政策指导下,通过制订有效方案、依靠充分的权威数据和文档、建立集成化的VVA支撑工具、充分发挥领域专家的支持,才能从理论研究逐步走向应用发展,美国等发展仿真系统VVA的经验值得我国借鉴为了使我国仿真系统VVA不断走向成熟,建议国家仿真规划、管理部门抓紧制定我国仿真系统VVA宏观政策,对仿真系统VVA发展必须解决的几个关键问题进行攻关,提出有效的解决方案与此同时,分阶段逐步推动VVA在仿真系统研究开发中的应用,对广大仿真系统的管理人员、开发人员、使用人员开展VVA方面的技术培训,使VVA成为仿真系统向规模化、产业化和标准化发展过程中的重要推动力
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1.6仿真系统体系结构发展分布交互仿真技术的发展打破了传统仿真应用开发的封闭局面,使仿真应用间的互操作成为可能在新世纪,仿真系统体系结构将进一步向着标准化、层次化、网络化、协同化和网格化的方向发展,这是一个难以逆转的潮流由此带来的仿真系统重用(Reuse)和可配置管理方面的好处,将大大降低仿真应用开发的成本,更加有利于仿真向更广阔的应用领域的扩展
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1.7仿真系统体系结构标准化从上个世纪80年代初开始的SIMNET计划,标志着分布交互仿真时代的来临,分布交互仿真技术的快速发展一方面是得益于分布式计算技术和通信网络技术快速发展,另一方面则应归功于仿真标准化工作的深入开展从上个世纪90年代开始的分布交互仿真标准制定工作,主要完成了IEEE1278系列标准,包括了对体系结构、仿真应用交互协议数据单元(PDU)和编码、网络要求、仿真工程管理、校核验证与验收、精度描述等几个方面定义,该系列标准大大方便了异构的仿真系统互联构造大规模分布交互仿真系统工作与分布交互仿真标准(IEEE1278)同时发展的聚合级仿真协议(ALSP)定义了聚合级仿真应用之间互联进行大规模作战仿真的所应遵循的体系结构、事件调度、交互协议等方面的要求在分布交互仿真标准和聚合级仿真协议的基础上,结合其他分布式仿真的经验,美国国防部1995年公布了向高层体系结构(HLA)转变的计划HLA标准化工作包括了HLA的基本规则的定义、对象模型模板的格式和信息接口的规定,IEEE于2000年9月通过了关于HLA的
[1]IEEE1516系列标准,使其成为工业标准分布交互仿真标准化工作在新世纪的开始将进一步深入地开展,并将继续成为推动仿真向更大规模、更复杂的方向发展仿真标准化工作应覆盖与仿真应用开发有关的所有方面,包括仿真工程的管理、模型的校核验证、仿真资源的管理等等仿真标准化工作需要进一步扩大参与的组织的范围,真正起到推动全球仿真技术共同发展的作用
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1.8仿真系统层次化仿真系统的体系结构层次化是随着仿真应用复杂化而出现并发展的这同一般的软件系统发展的规律是一致的仿真系统体系结构的层次化有利于仿真设计和开发工作,同时大大提高了仿真系统开放性、扩展性和可管理性一般地,仿真系统体系结构包括基本的四个层次1)资源层提供仿真应用所需的各种标准化数据,如地理数据、环境数据、气象数据等方面的参数,还应当包括仿真应用管理所需的各类信息;2)支撑环境层包括建模支撑环境和运行支撑环境,作为仿真应用的“操作系统”,可以提供仿真应用过程中所需的各种接口和标准处理流程的调用,运行支撑环境的典型代表是HLA中的RTI;3)仿真模型层包括完成仿真应用所需的各种仿真模型设计及其实现,仿真模型的互操作应在这个层次中加以定义,在中,HLA仿真模型层中的工作应包括按照的要求联邦对象模型OMT(FOM)和仿真对象模型(SOM);4)分析评估层对仿真的过程和结果加以分析评估已经成为仿真系统内含的重要功能,因此在仿真系统体系结构中应当包括分析评估层,提供对仿真过程的监控和仿真结果的评估等高层次任务的支持
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1.9仿真系统网络化计算机通信网络成为信息化社会重要的基础,同样成为未来仿真系统重要的底层基础美国国防部上个世纪就已经建立的仿真互联网()已经成为DefenseSimulationInternet联接美国国内和海外军事基地重要仿真资源的基础设施仿真系统网络化成为不可逆转潮流,利用互联网提供的广阔的互联性,可以大大降低仿真应用之间进行互操作的成本,加快仿真开发和应用的速度网络对仿真系统的影响不仅仅体现在体系结构的变化下,同样反映在开发方式的变化上,网络使异地的开发团队共同开发仿真系统成为可能下一代网络技术的成熟将为仿真系统提供更加安全、可靠、有效的开发环境和运行环境WEB应用技术的成熟也为仿真应用开发提供了更加经济有效统一的环境基于WEB仿真已经成为当前分布式仿真发展的重要方向基于公共互联网的仿真必须解决实时性、可靠性、安全性和管理等多方面的问题
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1.10仿真系统协同化人-机协同的问题一直是仿真系统关注的重要问题分布交互仿真系统的发展大大扩大了这个问题研究的领域协同化已经成为新一代仿真系统重要的特征,协同化问题既包括了异地的参与仿真的人员和设备在虚拟的、网络化的仿真环境中,通过互相配合完成必要的任务,又包括了仿真系统整个生命周期的开发工作中所需的各类人员的协同工作协同化将是使下一代仿真系统能够有效地开发和应用的重要保证深入研究仿真系统中的协同化问题同样应当成为仿真体系结构研究中的重要课题
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1.11仿真系统网格化网格的总体目标是在当前日益发达的网格传输基础设施的基础上建立信息处理基础设施,将分散在网络上的各种设备和各种信息以合理的方式“粘合”起来,形成高度集成的有机整体,向普通用户提供强大的计算能力、存贮能力、设备访问能力及前所未有的信息融合和共享能力网格是当今的研究热点,国际上已经涌现出一大批网格研究项目,例如,美国有Globus、Legion、Condo、IPG等,欧洲有CERNDataGrid、UNICORE、MOL等,澳大利亚有Nimrod/G、EcoGrid等,日本有Ninf、Bricks等我国也有中科院、清华大学等多个单位在进行网格方面研究基于网格的仿真可以充分利用网格提供的计算能力、存储能力、资源调度能力,大大提高仿真系统可用性目前仿真网格研究在国际与国内都已取得一定的进展,国外比较典型的例子是是由美国国防部下属的国防先进研究计划署DARPADefenseAdvancedResearchProjectsAgency资助SFExpress项目,1998年3月,SFExpress集合13台并行计算机之力,使用了1386个处理器,终于成功模拟了100298个战斗实体,实现了历史上最大规模的战争模拟国内由航天二院、清华大学等单位合作进行仿真网格研究仿真系统网格化还有一系列的问题有待解决,如何使网格效能最大发挥以支持仿真应用将是今后努力的重要方向
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1.12仿真技术的应用发展在新的世纪里,仿真技术的应用领域将更加宽广,并向更深入的层次发展,与人们日常生活将更加紧密地结合仿真技术应用的发展将体现以下几个突出的特点
(1)仿真支撑平台和工具的发展具有的特点1)仿真支撑平台和工具已经从基于通用程序语言开发阶段走进了基于专门的仿真开发支撑工具和支撑平台开发的阶段;2)仿真计算机的速度越来越快;3)为网络化仿真提供支撑的通用性商用软件日趋成熟;
(4)各种辅助设计、开发和测试工具的越来越多地支持仿真的功能;5)对通用的仿真工具软件研究的投资越来越大仿真支撑平台和工具的飞速发展将大大地推动仿真应用开发速度的提高,有利于降低仿真应用开发的成本
(2)仿真应用的新领域层出不穷仿真应用的传统领域包括了航空工业、航天工业、核工业等;近些年来,仿真应用出现了许多新的领域,如医学研究、交通运输业、市场研究、农业作物栽培、战略管理研究等等;各行各业的人们应用仿真技术自觉性日益提高,不但技术人员重视仿真的作用,而且管理者也日渐认同仿真技术在系统研究中的重要作用,将仿真研究结果作为其进行决策的重要参考
(3)复杂系统科学更加依赖仿真技术的进步现代科学的许多研究对象已经越来越多涉及到一些非常复杂的系统,这些系统由于各种原因,根本无法用传统的方法对之进行实验比如,遥远的星系中旋转着的巨大气体云,无法用实际的实验来检验其形成原因;又如,假设排放到大气中的二氧化碳的总量是当前的两倍,这将给从今往后的50年的全球平均温度带来什么样的影响?没有人可能对之进行一次真实的实验再如,假如有人提出要通过提高利率,比如在很短的时间内上升500个基点,以检验关于货币和股票价格波动的某个新理论,可以肯定,任何一个国家的金融机构都不会同意这种系统的运作对人们的日常生活太重要,任何人都不敢贸然作这类实验因此仿真成为研究这些现象、假设或猜想的唯一手段构造复杂系统模型将是数学模型和仿真技术研究人员共同努力的方向,这对提高未来科学研究和重大决策的客观性和正确性将有重要的帮助
(4)仿真将向人们的日常生活渗透仿真技术和网络技术、虚拟环境技术不断融合和相互促进,将是仿真技术最终走出实验室,走进人们的生活,成为人们工作、生活、娱乐中不可缺少的一部分仿真系统和软件的需求将迅速增长Web技术、VRML、XML、网格计算等先进技术将在仿真设计开发中得到广泛的应用,人们可以利用具有友好的人机界面仿真应用来进行工作、学习或游戏仿真技术将使人们工作和学习的方式发生重大变革,是新知识和新技术学习的难度大大降低,将有力地促进科学技术水平提高
3.2系统仿真可信性研究综述
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2.1国内外研究发展动态归根结底仿真是基于模型而非真实对象本身进行试验因此仿真结果不可能完全精确地代表真实对象存在一个可信性Credibility问题也称为模型的可信性缺乏足够可信性的仿真是没有意义的在国外人们在仿真发展的初期就注意到对仿真模型的检验问题了如早在1962年BiggsandCawthorne1962就注意到对“警犬Bloodhound”导弹仿真的全面评估七十年代中期以前许多学者就1316都强调对仿真模型的评估问题为此美国计算机仿真学会SCS于七十年代中期成立了“模型可信性技术委员会TCMC”其任务是建立与模型可信性相关的概念、术语和规范这是一个重要的里程碑七十年代中期以来模型可信性成为许多重要学术会议的主题如:自1981年以来每年的夏季计算机仿真会议SCSC和冬季仿真会议WSC都有关于模型可信性的专题讨论;1984年的第九届国际自控联IFAC世界大会首次有了关于模型可信性的专题讨论;过去几年的“高性能计算机会议”中都有关于仿真模型校核Verification和验证Validation的讨论;美国军事运筹学会MORS自1989年后期以来召开了多次有关模型校核、验证和确认Accreditation的小型讨论会1993年11月召开了一个有关仿真数据的小型讨论会其中就有一个组集中讨论仿真数据的VVA;对基于知识的系统的VVA欧洲分别于91年和93年召开过两次重要会议EUROVAV九十年代以来许多政府、民间部门和学术机构都成立了相应的组织以制定各自的建模和仿真及其VVA的规范如:美国国防部DoD明确地提出有必要提高国防部建模与仿真的正确性和仿真结果的可信性并于1991年成立了“国防建模与仿真办公室DMSO”负责此项工作最近公布了一项国防部系统仿真章程其中要求各军种和国防机构建立相应的仿真VVA细则而且DMSO于1993年春天成立了一个基础任务组以制定一个关于仿真VVA的国防部指南;美国各军种包括陆、海、空军和潜水部队以及弹道导弹防御办公室BMDO即以前的战略防御倡议办公室SDIO都先后制定了适合各自实际要求的VVA细则;另外国家标准和技术机构NIST于1992年发表了一个适应性较广的VVA标准;美交通部和核管理委员会都有相应的VVA标准;IEEE前些年发表了一个软件VV计划的标准已被美国国家标准局ANSI和联帮信息处理标准指导委员会采用;计算机仿真学会SCS的标准技术机构在1993年中期成立了一个VVA委员会在我国系统仿真可信性研究也日益得到重视然而这方面的研究工作还比较粗浅和分散尚属于起步阶段甚至人们对有关仿真可信性的概念和一般方法论还没有统一的认识而且也没有类似于TCMC的专门机构来负责协调这与我国仿真技术迅速发展和需求日益迫切的形势极不相称需大力加强许多学者和工程技术人员在系统仿真可信性研究方面做了大量工作BalciandSargent1984a汇集了1984年以前有关的308篇文献基本上反映了当时这一领域的状况十多年来仿真可信性研究仍十分活跃概括起来所有这些工作不外乎两大领域一为概念性研究二为方法性研究
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2.2概念性研究工作回顾有关仿真可信性的概念性研究工作主要回答以下问题:“什么是仿真可信性可信性评估的内容有哪些可信性评估的技术途径如何”早在1967年FishmanandKiviat1967就指出了评估仿真模型时牵涉到两个方面:模型校核和模型验证其中“校核”指检查计算机程序的逻辑和代码而“验证”指证实仿真模型和真实对象有相同的行为NaylorandFinger1967认识到难以建立一个广泛适用的验证准则他们认为应使用各方面信息如观测、一般知识、相关理论和直觉等来判断模型和真实对象之间的一致性基于经济模型的验证他们提出了三种历史方法论即理性主义Rationalism、经验主义Empiricism和模型对不独立变量的预报能力而且他们认为验证是一个多步骤过程并基于三种历史方法观点提出了一个三步骤验证过程Mckenny1967和ShrankandHolt1967在评论NaylorandFinger的文章时指出模型是否有效与仿真结果的用途有关而且认为仿真验证要回答的不是模型表达真实对象的真假而是仿真结果中的误差是否大到淹没其有用性的程度不管他们是否认识到他们实际上已经将仿真验证问题归结为一个决策问题VanHorn1971进一步认为验证的目的是比较真实对象和仿真模型所具有的一些特性而不一定是针对仿真的建模机理Mihram1972将模型开发过程分为五个步骤即系统分析、系统合成、模型校核、模型验证和模型分析实质上已经把仿真可信性评估作为仿真工作的一个有机组成部分Garratt1974对模型校核和验证作了区分和定义并特别强调了用于验证的数据必须满足的三个条件Schellenberger1974提出了一套用于评估模型有效性的准则包括技术有效性、运行有效性和动态有效性表面看来这是一个新的框架但Tytula1978认为这套准则和Naylorandfinger和VanHorn的观点相互对应、十分接近KheirandHolmes1978认为应尽可能将系统分成多个子系统这样可以将模型中的误差分离到特定的部分以易于识别和修正先对各子系统模型进行验证最后验证全系统模型而且针对导弹系统模型的验证提出了一个多层次、多步骤的验证流程为了满足发展的要求TCMC于1979年提出了一套有关模型可信性的标准术语为人们所普遍接受和使用他们将仿真环境分为三个基本要素即:真实对象Reality、概念Conceptual模型和计算Computerized模型联系这些要素的是仿真的三个过程即分析、编程和计算机仿真而评估这些过程的可信性的步骤为:模型认可Qualification、模型校核和模型验证它们的内在关系由所给的一套术语定义Schruben1980认为为一个非理论的过程建立一个严格有效的模型是不可能的可信性反映在人们对基于仿真结果进行决策的信心上而且强调仿真建模者必须建立清晰的文档供有关人员确认仿真模型时参考Grider1981提出了半实物仿真的校核和验证问题指出仿真模型校核不仅仅是要校核计算机仿真程序还应包括仿真系统中的硬件设备Kheir1981介绍了当时TCMC正在讨论的一些重要观点包括衡量模型可信性的指标、可信性与费用的权衡决策等Sargent19841988认为可信性的实际含义及评估方法由问题属性、系统属性和模型属性决定并给出了这些属性的内容另外他强调了“数据有效性”的概念即要保证在建模、模型评估和试验中必需的数据是充足和正确的kheir等四人1985认为建立模型可信性过程中牵涉到许多主观因素分别来自仿真模型研制者、仿真用户和有关人员而只有仿真用户最了解真实对象和仿真要求因此用户应参与可信性评估过程而且他们的意见是主要的VelayasandLevary1987认为确定对仿真模型进行充分验证所必需的资源是困难且主观的工作存在两个潜在的问题一是因过分确认导致资源浪费而得不到资助或是因不足确认而没能发现某些问题导致决策错误他们认为可信性是验证过程中所用有效资源的不减函数他们将模型验证过程分为两个单独的阶段在每个阶段中使用决策理论的概念和方法帮助验证Carson1989认为所谓可信的模型是指能为用户接受并据以进行决策的模型并指出尽管可以从概念上区分校核和验证过程但实际中必须将二者完全融入建模过程中不能等仿真工程结束后才进行另外他还强调了用户参与的重要性Balci19891990认为可信性评估应贯穿于仿真研究的全生命周期中他将仿真研究的全生命周期划分为仿真开发的10个阶段、10个过程及贯穿于其中的13个可信性评估步骤并提出了一种综合所有步骤的评估结果以形成一个量化衡量指标的思路PaceandLewis1994指出仿真模型远不只是“计算机程序”因此仿真的校核和验证远不只是软件的校核和验证并再次强调可信性评估应成为仿真开发过程的不可分割的一部分特别地他们指出可信性评估的自动化Automation是使得其高效和经济的关键并认为近几年内可能取得重大进展可信性研究人员应熟悉和跟踪这方面的工作方法性研究工作回顾有关仿真可信性的技术和方法性研究工作主要讨论:“如何表示和度量仿真的可信性用什么方法对仿真模型进行VVA”Hermann1967指出可以从不同角度验证仿真模型和真实对象之间的一致性如二者的典型事件Event、假设Hypothesis和其它内在Internal特性Shannon1975认为应尽量使仿真模型在真实对象试验的现场条件下运行通过比较真实试验和仿真试验结果对仿真模型进行现场Field验证验证的方法主要有两类一类是主观判断比较如Hermann1967认为可根据直觉对仿真模型进行外观Face验证Wright1972在评估了许多定量验证方法后推崇充分使用图示比较方法有许多使用图示比较法验证仿真模型的例子Schruben1980描述了一种Turing检验法即由熟悉实际过程的专家对实际过程和仿真输出进行比较如果他们不能区别两类输出则认为仿真结果是有效的;否则需要研究他们是如何能区分的这可以为修正仿真模型提供有价值的反馈信息或者是确认使他们进行区分的因素对仿真用途而言没有影响从而认为模型对该用途而言是有效的另一类验证方法是客观定量比较如VanHorn1971指出从仿真模型获得的结果可能在模型中使用的参数值、假设和结构的某个范围内都是有效的通过灵敏度Sensitivity分析可确定这些模型特征的一个范围使得在其中由仿真获得的结果都是有效的如果没有理由怀疑模型的特征超出这个范围则对模型有效性的信心大大增强Miller1974提出并演示的灵敏度分析方法稍微不同他计算了与模型的一些参考条件相关的一组灵敏度系数并估计模型输入参数的概率分布将此误差分布转换成模型输出的分布据此可分析仿真输出结果是否可接受不足的是用灵敏度分析方法难以分析模型结构变化的影响一般利用统计分析方法来定量比较仿真试验和真实系统的输出包括静态输出随机变量和动态输出随机过程或时间序列大多用统计假设检验来定量比较静态输出:NaylorandFinger1967和GafarianandWalsh1969提出了许多这样的验证方法如方差分析和一些非参数检验包括检验、Kolmogorov-Smirnov检验、Cramer-VonMises检验等Garratt1974讨论了应用多重方差分析验证仿真模型包括标准多变量方差分析MANOVA、互换方法和非参数排列方法Shannon1975给出了非参数均值检验的Mann-WhitneyWilcoxon方法和成队观测分析方法Teorey1975给出了T检验方法Zucker1981使用检验方法验证复杂系统的仿真模型即随机向量的比较认为既可采用整体检验也可以先通过所谓标准化消除变量之间的相关性然后使用独立的检验BalciandSargent1982a1982b认为为减小假设检验的风险可考虑增加观测样本容量而增大样本容量将导致数据收集费用的增加如果数据收集费用增加需要加以考虑则需在假设检验中作“费用一风险”权衡分析他们还结合使用了HotellingT检验方法另外因素分析法、回归分析法和置信区间域方法也用于验证仿真模型在动态输出的定量比较方面提出了多种方法:Wigan1972最早讨论用“拟合”模型进行验证但他没有提到如何进行比较只是指出拟合时不应使用验证中要用到的有关真实对象的数据Wright1972曾指出使用统计假设检验动力学系统仿真的有效性可能是事倍功半的对有些仿真问题如果样本之间的独立性假设是适当的则此时可能使用假设检验方法如方差分析法SchatzoffandTillman1975就在检验不同的调度算法时用假设检验方法验证从一个真实计算机系统和从该系统的仿真模型得到的结果之间的一致性KheirandHolmes1978用Theil不等式系数TIC作为性能指标比较导弹系统仿真试验和飞行试验的数据后来RowlandandHolmes1978提出用适合于稀疏随机数据的修正TIC验证仿真模型Griner等人1978用相关系数和相似性系数进行验证而Baird等人1980则用互相关系数及其Bayes修正验证一个射频RF环境模型频谱分析方法常用于比较两个时间序列在频域的一致性FishmanandKiviat1967给出了检验两个频谱等价性的步骤用于比较一个排队模型和其代表的真实过程Gallantetal.1974描述了一个方法结合使用Schuster周期图和方差分析方法比较重复试验的结果MontgomeryandConard1980使用频谱方法比较导弹系统仿真和飞行试验数据周宪民1988和杨军、刘藻珍1994采用这种方法验证导弹系统仿真模型提出用现代频谱估计方法Tytula1978通过比较概率密度函数来验证两个时间序列的一致性误差分析法则是通过两个时间序列之间的误差的统计性质来进行验证以上提及的都是有关仿真模型验证的方法对于仿真模型的校核WhitnerandBalci1989讨论了选择和使用计算机仿真模型校核技术的准则并将软件工程中有关软件校核的方法用于计算机仿真模型的校核Gledhill1994提出使用计算机辅助软件工程CASE工具帮助校核复杂的软件系统
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2.3由概念性研究工作可以得出的结论1可信性体现在多个方面主要包括:a建模过程的正确性b用仿真结果反映真实对象性能的有效性c有关人员对仿真模型和仿真结果的信心2可信性评估内容主要包括如下既相互区别又相互联系的三个方面:a仿真模型校核:关心的是:“是否正确地建立了模型”b仿真模型验证关心的是:“是否建立了有效的模型”c仿真模型确认关心的是:“是否信赖仿真模型和仿真结果”3可信性与仿真模型的用途有关又可理解为可用性关心的是偏差是否大到淹灭其有用性的程度4应将VVA过程贯穿于仿真研究的全生命周期中使之成为仿真工程的有机组成部分5只有在少数情况下才有可能对可信性的某些方面作客观定量表示和评估而大多数情况下对可信性的大多数方面只能进行主观定性的表示和评估因此为求公正仿真模型研制者、仿真用户和有关人员应共同制定VVA准则由一个相对独立的机构进行VVA6努力提高VVA的自动化水平这样不仅可以减少费用和提高效率还可以最大限度地消除人为的主观因素7以上诸方面都依赖于研究的具体问题难以建立一个统一的规范每一个仿真工程都是一个挑战由以上方法性研究工作可以得出如下结论:1大多数工作都集中在仿真模型的验证方法上而在仿真模型校核方面的工作很有限且主要集中在计算机仿真程序的校核上这是不足的应予加强2可通过多种途径进行仿真模型的验证而比较仿真模型和真实系统在相同输入条件下的输出观测值是验证的一条有效途径3验证方法有定性和定量之分常使用统计技术来作定量比较仿真试验和真实试验结果随机变量和时间序列之间的一致性4各种方法都是从不同角度对仿真模型进行校核和验证而且层次也不同没有哪一种方法能解决所有问题应根据实际情况选用多种方法的组合5一般只能在有限的条件下对仿真模型进行校核和验证因此严格地说只能在这些条件下谈论模型的可信性
3.3电力系统仿真电力系统原型是一个由各种电气设备和控制装置构成的整体,其数学模型包括描述设备动态特征的微分方程和描述设备之间电气联系的代数方程;设备电气联接关系在运行中可能改变,如机组的启停、线路开断等,并带有连续和或离散的时变参数;扰动场景可能非常复杂,不但网络拓扑和参量可能相继突变,而且存在分层分散的人工干预和自动控制;一般可将电力系统数学模型用高维非线性、非自治的分时段微分一代数方程组压月笼rentiaiAlgebraicEquatinos,记为DAE来描述电力系统安全运行对于社会文明和国民经济至关重要为了保证电力系统的安全、经济运行,在规划、设计、运行时要对其静态和动态特性进行充分研究由于经济性、安全性等因素,在实际系统上进行试验和研究常常会遇到很多困难,甚至是不可能的因此,利用模型系统进行试验和研究是一种有效的途径最初,人们把实际电力系统的各个部分,如发电机、变压器、输电线路、负荷等按照相似理论设计成物理模型,并组成一个电力系统模型,来代替实际电力系统进行各种正常和故障状态的试验和研究,即电力系统动态模拟随着电力系统的发展,系统规模和复杂程度发生了很大变化,动态模拟在应用中受到很大限制,如规模难以做得很大,一些破坏性试验也不可以做等20世纪50年代以来,数字计算机和数值计算技术突飞猛进,随之出现了用数学模型代替物理模型的新型模拟系统根据研究问题不同,在一定简化假设基础上抽象出电力系统的数学模型,通过软件在计算机上复现电力系统的内在特性,即电力系统数字仿真电力系统数字仿真可分为建立数学模型和数学模型求解两大模块建模是根据系统仿真目的由物理原型抽象出数学模型建模过程应考虑以下几个问题:
①依据研究问题的侧重点不同,对原型进行不同程度的简化;
②电力系统由若干子系统组成,应保证整个系统数学模型的统一性,如同步坐标和dqo坐标的接口;
③在保证精度前提下,数学模型应有利于数值求解,例如忽略发电机定子暂态对电力系统机电暂态影响很小,但却可以将定子电压方程由微分方程简化为代数方程,大大简化了计算数学模型求解是采用一定的数值方法和软件技术来设计仿真程序仿真程序的编写应注意:
①选择数值稳定性高、误差可以控制、计算量少和尽可能节省内存空间的算法;
②充分利用计算机硬件和软件的新技术,提高仿真系统的性价比;
③注意提高仿真程序的可靠性、可扩展性和调试维修方便性;
④仿真程序应具有直观友好的人机界面电力系统数字仿真已取得的巨大进步,除归功于计算机技术和数值方法的发展外,数字仿真的独特优势也是促使其快速发展的重要因素:
①不受系统规模和复杂性的限制;组建几十台机、上百条支路的动模实验室己经非常困难,而优秀的电力系统数字仿真软件包可以计算几千台机、几万条支路的超大规模系统,而且其模型适应能力远远强于前者
②保证被研究系统的安全性;许多试验,例如稳定性破坏试验,直接在原型系统上进行有很大危险性,甚至是不允许的,数字仿真是唯一可行的途径
③经济性;动模试验需要专职人员进行大量准备工作,而且存在设备折旧费用,数字仿真只需少数计算人员参与,过程短,花费少
④可用于电力系统规划和前瞻性研究;在电力系统设计和规划阶段,需要对未来系统做预测性分析研究,其很难通过动模试验实现,而数字仿真却可以对设计方案进行大量计算、校核,进行经济、技术指标的比较和优化电力系统仿真就是通过建立适当的数学模型来模拟实际电路的一种研究方法随着电力系统的不断扩大和网络化实际电力网络拓扑系统变得越来越复杂而这时候高效的模拟仿真也变得越来越重要随着计算机技术的不断发展电力系统仿真软件已成为电力系统工作者进行电力系统规划、保护、调度及故障研究的重要工具下面对主要的研究工作进行回顾和评述并从中总结出系统仿真可信性的一般概念和方法论
3.4电力系统仿真计算软件介绍现代电力系统是一个超高压、大容量、跨区域、自动化程度高的巨大联合动力系统在这种现实情况下许多大型电力科研实验条件难以满足考虑到系统的安全运行有时也不允许进行实验如系统短路等实验目前电力系统稳定分析和新装置如FACTS等的研制几乎都离不开仿真研究电力系统仿真软件有很多当今比较流行的电力系统仿真软件还有德国西门子公司开发的NETOMAC软件美国电力公司PTI开发的PSS/EPowerSystemSimulatorforEngineeringMath-works公司开发的MATLAB大于
5.2版本中所包含的PowerSystemBlocksetPSB工具箱以及中国电力科学院给出的基于DOS系统的电力系统潮流暂态稳定和短路电流计算的仿真软件PSASP上述几种软件各有各的特点:1EMTP和NETOMAC都是世界范围通用的电力系统仿真软件其特点为计算速度快、结果准确度高、功能强大几乎可以对任何复杂电力网络进行模拟2PSS/E是一个集成化的交互式软件主要用于电力系统的潮流计算界面友好可与多种输出设备相连输入输出可根据用户要求进行设计它要求使用者有一定的编程基础输入不如EMTP和PSASP方便3PSB特点为可以对复杂的控制方法进行仿真如神经网络、模糊控制、鲁棒特性等而且界面相当友好有在线帮助等功能但其运算速度比其它软件要慢4PSASP特点在于其使用简单功能简单齐全但计算模式有局限性不易进行复杂模型的算法仿真
3.5Matlab仿真电力系统
(1)目前,MATLAB已经成为国际上最流行的科学计算与工程计算的软件工具,有人称它为“第四代”计算机语言,它在国内外高校和研究部门正扮演着重要的角色MATLAB软件主要是由主包、Simulink和工具箱三大部分组成Simulink是用于动态系统仿真的交互式系统Simulink允许用户在屏幕上绘制框图来模拟一个系统,并能够动态的控制该系统工具箱是MATLAB用来解决各个领域特定问题的函数库,它是开放式的,可以应用,也可以根据自己的需要进行扩展
(2)MTALABPSP电力系统软件包1)PSP简介PSP是建立在Simulink标准模块上,依托MATLAB环境的一个电力系统模型库根据电力系统电气设备的特性,将PSP库内模型分为电源组、元件组、电力电子元件组、连接元件组、测量元件组及电力图形用户界面PowerGUD等1998年,MathworkS公司在推出的MATLABVersion
5.2中新增加了电力系统仿真工具箱PowerSysterBloekPSB,经过几年的发展完善,在
6.5版本中将其改名为Sin1POwersystemsSPS,仿真功能得到了很大的提高SPS提供了一个现代的分析工根据系统的网络结构,在Simulink环境下通过鼠标选取相应的模型拖放到设计窗口,然后进行连接并设置各模块的参数以变压器为例:首先将变压器拖放到设计窗口,然后双击变压器模型,在变压器元件参数对话框中,可以进行参数设置,如变压器的容量、中性点接线方式、原副边的电压、漏抗等若要进行稳态搭建完模型后,可以通过PowerGUI进行系统的稳态潮流计算和初始设置,这些可以通过设置“LoadFlowandMaehineInitialization,,对话框来完成在对话框中,可以设置模型中发电机的节点类型PV节点或平衡节点、电压和输出功率或电压相角,在结果中可以设置发电机的线电压、相电流、有功、无功、励磁电压、转矩等初始值计算结束后,相应的结果会自动填人搭建的模型中首先设置扰动方式,如短路、甩负荷等方法是拖动SPS中相应的故障模块到设计窗口,进行连接另外,对于一些特殊的扰动方式,如机组出力递增,可以通过Simulink模块自行搭建来模拟最后,在“仿真参数”对话框中设定仿真时间和求解所用的数值方法,即可进行仿真结果分析仿真结束后,通过示波器来观察电压、功率、转速等的变化,另外利用电力系统工具箱提供的powerZsys可以提取从给定电源到输出端子的状态方程模型,进而绘制Bode图进行电力系统的频域分析,寻找系统的振荡模式2)电路的建模和状态空间描述在PSB中电路线性部分的动态描述是通过连续时域状态空间方程来实现的N个积分器就可以描述一个多输入多输出的N阶线性系统通过对输入和状态变量的线性组合就得到输出矢量在电路中电感电流和电容电压是状态变量由于电力系统中所有的成分都能用这两个量来构造所以由电感、电容构成的系统是不难得到其状态空间表达式的例如一台电机通常包括转子电流、定子电流和磁通量而对于一个开关装置如晶闸管或者GTO选择相关的状态变量就不是那么直观取决于开关的宏观模型在PSB中是用一个串联RL电路以及根据不同的开关类型设计的逻辑电路来描述的在这些模型中电感电流是开关的状态变量然而开关和电机都是非线性的除了线性部分可用状态变量表达式以外它们的模型看起来更象压控电流源这些电流源的电流作为线性部分的输入的状态变量然而开关和电机都是非线性的除了线性部分可用状态变量表达式以外它们的模型看起来更象压控电流源这些电流源的电流作为线性部分的输入PSB是一个图形工具,利用它可以在仿真环境中对电力系统进行设计与仿真Simulink中可以使用的电力系统仿真模块集PowerSystemsBlockset功能非常强大,可以用于电路、电力电子系统、电机系统、电力传输等过程的仿真,它提供了一种类似电路建模的方式进行模型绘制,在仿真前自动将其变化成状态方程描述的系统形式,然后才能在Simulink下进行仿真分析MATLAB以其强大的计算功能、友好的动态仿真环境和丰富的工具箱越来越成为从事包括电力网络、电力电子和控制系统等的学习和研究的重要仿真工具在MATLAB命令窗口中键入powerlib,则将得出如图
3.1所示的模块集当然,电力系统模块集中的器件还可从Simulink模块浏览窗口中直接启动电力系统模块集包含的模块有Connectors连接器库,ElectricalSources电源库,Elements元件库,ExtraLibrary附加库,Ma-chines电机库,Measurements仪表库,PowerElectronics电力电子元件库,Powergui电源图形用户界面模块图
3.1powerlib界面图
(3)仿真元件使用简介MATLAB对电路进行仿真是基于图形仿真软件Simulink环境下操作只需鼠标的拖放和设定元件的参数然后连线即可进行仿真使用很简单电力系统工具箱中模块库及库中元件很多电阻电容、电感的仿真电阻元件在Elements库中双击Elements4/6/2014模块弹出标题为Library:Powerlib/Elements的元件窗口库中没有单独的电阻元件而是电阻、电容及电感的串联或并联支路SeriesorParallelRLCBranch仿真时用鼠标把RLC串联支路拖放至标题为untitled的工作窗口窗口中出现一个复制的RLC串联支路然后双击此R串联元件弹出R、L、C的参数设定窗口如仅用电阻元件则把L和C的参数设定栏改为0和infR的参数设定标准填入需要的值即可R、L、C的单位分别为欧姆、亨利、法拉
3.2阻抗元件双击电源模块ElectricalSources将弹出各种电源窗口其中包括直流电压源DCVoltageSource交流电压源〔ACCurrentSource交流电流源ACVoltageSource三相电源3-PhaseSource三相可编程电压源3-PhaseProgrammableVoltageSource受控电压源ControlledVoltageSource及受控电流源ControlledCurrentSource等七种电源模型通常对电动机的仿真是非常困难的因为电机本身是一个非线性系统仿真需建立多维方程组对其编程来实现而Matlab对电机仿真则非常容易只需设定一些电机参数即可实现
3.3电源窗口用鼠标拖放所需要的模块至工作窗口然后在工作窗口中双击此电源模型将弹出电源参数设定窗口需设定的参数有:电压(peakamplitude),相数phase频率frequency,瞬时时间sampletime
3.6系统简单的潮流分析
3.
6.1Powergui模块的功能Powergui模块的功能十分强大主要包括以下内容:1显示所测电压、电流的稳态值以及电路中所有状态参数电感电压和电容电流.2改变初始状态开始从起始条件模拟.状态参数的文件名就是建立电容电压和电感的电流程序组的名称.电容电压开头标记为Uc电感电流开头标记为Li.3显示负荷的波动情况并能设置包括三相电机在内的三相电力系统的初始条件模拟过程在稳定状态下进行.这一选项适于含以下几种电机类型的电路:简化的同步发电机、同步电机和异步电机鼠笼模块.4当加入测量元件时可以显示阻抗随频率变化的曲线.5自动生成系统的状态-空间模型SS若安装了控制系统工具箱自动打开LTI浏览界面可以观察周期和频率波动曲线.6自动生成包括测量元件测得的稳定值、电源状态、非线性模型和电路状态的报表.该报表保存在扩展名为.rep的文件里.7模拟饱和变压器组的磁滞特性.
3.
6.2用Powergui分析系统潮流当把母线设置为相对相phase-to-phase的测量方式后在Powergui模块的Steady-StateVoltagesandCurrents对话框中我们将会看到各个三相母线上的电压降落及电流分布.同样可以很方便的观测到线路、变压器、发电机上的电压降落以及功率损耗.这样在仿真系统动态运行过程的基础上就能快捷的完成电力系统的简单潮流计算.在Powergui模块中的LoadFlowandMachineInitialization对话框中可以观察到当前发电机出口电压的大小及相位功率的大小等参数.同时通过设置和修改系统中各个节点类型以及各节点的功率、电压等参数参数并使用UpdateLoadFlow功能我们可以完成系统的潮流计算过程.负载选型对仿真的影响在大多数电力系统稳态计算中负荷以恒定的功率表示而在某些计算中有用固定阻抗或负荷电压静态特性来表示负荷的.SimPowerSystems还提供了许多类型的负载模型.然而由于节点类型的不同已知参数的情况也就不同.SimPowerSystems中的单一负载模型并不是适用任何情况应根据不同的情况选择正确的负荷仿真方式.1PQ节点下的负载模型.在仿真模拟图中母线B1—B4为PQ节点.虽然系统原型图在此处没有负载可以使用SimPowerSystems中提供的三相RLC平行负载模块来模拟一个给定大小的负载.通过观测可以发现加在它上面的电压能达到该模块设置的电压额定值负载吸收的功率与设定值相同.
3.4PQ节点下的负载模型2PV节点下的负载模型.然而在母线为PV节点时三相RLC平行负载模块就不适用了.这是因为该模块中设置的有功、无功功率消耗最终是通过块中的另外一个参数———额定电压来进行换算得到相应的电阻、电容和电感值来完成的.当母线为PV节点类型母线上的电压通常不会达到额定值因此负载模块吸收的有功、无功功率也就不会达到额定值.然而在很多情况下系统都有输出恒定功率的负载.注意到SynchronousMachinepustandard模块可以做为同步发电机也可以做为模拟电动机系统.于是利用这一特性通过对参数的设置来模拟的负载.子模块实现如图
3.5所示.图
3.5恒定输出负荷子系统与三相RLC平行负载模块不同的是此时吸收功率的设置是在Powergui模块中完成的同时由UpdateLoadFlow来完成机械功率和励磁电压的设置.3仿真系统中负荷模块的特殊处理.然而上述电动机模型在仿真系统中依然存在一些问题该负载只能与非电流源元件如线路相连.这是因为在SimPowerSystems仿真系统中电动机模块是由等效电流源进行模拟的.而系统中还有其它使用电流源模拟的元件比如变压器.那么当需要模拟负载通过降压变压器从系统吸收功率时将二者直接连接.仿真系统会提示出错信息:两个电流源不能串联运行.也就是说在SimPowerSystems仿真系统中不允许这样的元件串联运行.若需要和变压器等电流源元件串联运行时可以在电动机的出口处并上一个小负载改变纯粹的串联结构从而建立一个新的负载替代固定阻抗的负载模块如图
3.6所示.这样仿真系统就能正常工作了.图
3.6并联RLC支路的负荷模型将RLC支路负载的有功功率和无功功率设置得很小在运行时虽然会引起误差但误差非常小约
0.002%所以对系统的潮流分析不会有太大的影响.用以上方法搭建的电力系统模型可以使负载输出恒定在所设定的值在这时观察系统的潮流变化发现母线上的电压降落在±5%以内满足系统对电压损耗的要求.这就使得潮流分析达到更理想的值.图
3.7IEE6系统仿真总图在MATLAB中的如上系统中,双击powergui显示界面如图
3.8所示;图
3.8powergui界面在powergui界面中单击loadflowandmachineinitialization可得如下界面,点击machine方框中的5/synchronousmachinepustandard在bustype中设置其为pv节点,填入该结点功率和电压,点击6/synchronousmachinepustandard在bustype中设置其为平衡节点,填入该结点电压和相角,入图
3.9所示图
3.9参数设置如上图设置好参数后,点击updateloadflow即计算其潮流,可得结点5和6的各个参数关闭上图的界面,powergui界面中steady-statevollageandcurrents可得如下图所示界面,由图
3.10可知各个母线上的电压电流,图
3.10计算结果4潮流计算界面我们在matlab中绘制出的图形是由一些图形对象的基本图形对象组成,各个图形对象的具体显示效果,是依旧所具有的能控制其特性的属性来决定的用户和windows应用程序简的信息交换是通过控件实现的,控件不仅是一般窗口的主要组成部分,也是构成对话框的主要部件控件有很多属性,以便用户根据需要设计不同种类的控件matlab提供10种控件分别为命令按钮(pushbutton);单选按钮radiobutton;检查框cheekbos;列表框listbox;下拉菜单popupmenu;滑块slider;编辑框editbox;静态文字statictext;框架frame与其他计算机语言设计的windows应用程序类似,在matlab环境下设计应用程序也应生成一个窗口,可以在这个窗口中配置菜单,还可以在窗口中生成对话框,布置各种控件,本章就潮流计算在matlab中生成一个计算的窗口
4.1窗口及控件生成方法图形窗口的生成方法在中,无论是生成新窗口还是打开一个已有的窗口,都用figure命令中完成的例如figwin=figureposition
[100100600300]nameuicontrol:pushbuttonnumbertitleoff;语句生成如图
4.1的窗口图
4.1figure命令生成窗口push=uicontrolfigwinstylepushbuttonposition
[60504020]stringtuichuCallBack[closefigwin]其中position是生成窗口中的控件的位置属性,string是其上的提示,callback是按下按扭要执行的命令,‘style’是其控件属性语句是在以上窗口中添加按钮控件生成窗口如下;图
4.2figure命令生成窗口中的按扭
4.2潮流计算窗口由以下程序完成figwin=figureposition
[100100600330]nameuicontrol:系统numbertitleoff;AxesHandle=axesposition[
0.
40.
150.
50.7]boxon;backcolor=getgcfcolor;axis
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5.75y/3+
7.7kaxisequalholdonz=0:
0.01:2*pi;x=sinz;y=cosz;plotx/3+
6.3y/3+
7.7kaxisequalholdonz=0:
0.01:2*pi;x=sinz;y=cosz;plotx/3+
3.7y/3+
2.3kaxisequalholdonz=0:
0.01:2*pi;x=sinz;y=cosz;plotx/3+
4.2y/3+
2.3kaxisequalholdonz=0:
0.01:2*pi;x=sinz;y=cosz;plotx/3+
1.5y/3+9kaxisequalholdonz=0:
0.01:2*pi;x=sinz;y=cosz;plotx/3+
8.5y/3+1kaxisequalholdonplot
[12]
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[34]
[88]kplot
[89]
[88]kplot
[12]
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[89]
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[89]kaxis
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[525352515]fontsize7backgroundcolorbackcolorstringrealV6;text=uicontrolfigwinstyletextposition
[570352515]fontsize7backgroundcolorbackcolorstringimagV6;其中,“计算”按钮调用的程序“COMM”内容如下aa=str2numgete1string;bb=str2numgete2string;cc=str2numgete3string;dd=str2numgete4string;ee=str2numgete5string;ff=str2numgete6string;gg=str2numgete7string;hh=str2numgete8string;ii=str2numgete9string;jj=str2numgete10string;kk=str2numgete11string;ll=str2numgete12string;mm=str2numgete13string;P1=aa/100;Q1=gg/100;P2=bb/100;Q2=hh/100;P3=cc/100;Q3=ii/100;P4=dd/100;Q4=jj/100;P5=ee/100;e=[1111kkff];f=[00000tanll*ff];x=mmR12=0;X12=
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4.3图
4.3潮流计算界面在S1S2S3S4中输入各个PQ节点的功率,PV5中输入PV节点的有功和电压,V6中输入平衡节点的电压和相角,点击图中的计算按钮,后台即处理已设置的潮流计算程序,计算完成后结果显示于图中,如图
4.4所示图
4.4潮流计算结果显示图中V1V2V3V4V5V6是各个节点的电压,k是迭代的次数,左边PQ列分别是各个功率和损耗图
4.5潮流位置显示本界面提供了显示各个潮流位置的功能,点击功率后对应的小按钮即在图中显示位置和方向如图
4.5所示清除按钮是清除这些位置显示的结束语近半年的毕业设计到现在就要告一段落,不久我也将离开大学校园,走向社会、走上工作岗位回忆这段时间里老师的教诲、同学的帮助、朋友的支持、自己的努力,不禁感慨万分通过毕业设计,使我对大学阶段所学的知识又重新回顾了一遍毕业设计不同于以前的课题设计,它是一个系统的工程,虽然以书本理论为核心,却涉及了众多实用性领域和经验化常识,待到真正要靠自己动手去查找资料、分析原理、绘制电路、选取器件乃至撰写文档时,才会感到设计的难度,不会的东西其实还很多很多,在以后的工作中还需要认真的学习和实践参考文献
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[12]周明,李长虹,雷虎明,MATLAB图形技术-绘图及图形用户接口西安工业大学出版社1999,11谢辞时光飞逝,我们的学习到了最后一个环节,也是一个很重要的环节—毕业论文设计因为我们可以通过毕业设计来进一步综合检验和巩固自己学到的知识我们本次的毕业设计时间应该是比较充足的所以我们也做了比较仔细和充分的准备先是到学校图书馆和学校的网上数字图书馆进到了各种资料,在按照老师给我们的技术要求的基础上然后再分析整理加以组织,这样构成了自己论文的主体部份在这过程中我态度端正,积极上进,踏实认真认为这是一次自己学习的好机会同时也是最后一次得到各位老师亲自指导的最后一个机会,这是很宝贵的经过四个多月的努力,我基本按照要求完成了本次的毕业设计任务不论是在知识的吸取还是在研究的设计的方法上还有不少的收益这也是对自己幸苦和努力的回报是啊,我们不论做一件什么事情都是这样,你用心,所以你进步,你收获我不会忘记自己在大学的最后阶段,不会忘记这其中的苦与乐,遇到因难时的忧愁和做出结果时的甜蜜还一个很重要的,就是老师们给我的宝贵指导,我衷心感谢盛义发老师牺牲自己的休息时间给我的不倦指导,这是我可以圆满完成毕业设计的一个很大影响因素在这离校的时刻我祝盛义发老师身体健康,万事如意,工作顺利!。