第一篇：基于Matpower的電力系統(tǒng)潮流計算

基于Matpower的電力系統(tǒng)潮流計算

摘 要：本設(shè)計根據(jù)任務(wù)書給定的系統(tǒng)圖和系統(tǒng)參數(shù)，運用Matpower軟件進行潮流計算，對運行結(jié)果進行分析。最后把Matpower潮流計算的最終結(jié)果與Matlab編程和Simulink仿真兩種方法的結(jié)果做比較。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；潮流計算；Matpower軟件

引言：電力系統(tǒng)分析中，最基本的計算就是潮流計算，它是在電網(wǎng)正?；蚬收锨闆r下的穩(wěn)定運行狀態(tài)的計算。電力系統(tǒng)潮流計算的目的是計算系統(tǒng)在給定狀態(tài)下的節(jié)點電壓及功率分布，來檢查系統(tǒng)中各電壓是否滿足要求，系統(tǒng)中各元件是否過負荷以及功率分配的合理性等。潮流計算的結(jié)果還能應(yīng)用于電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析、最優(yōu)潮流和安全估計等。本設(shè)計主要運用Matpower軟件來進行潮流計算。Matpower多用于小型電力系統(tǒng)的潮流計算分析，它運行較為穩(wěn)定，計算速度快，運行結(jié)果全面、直觀易懂，且準確度高。從建模上來說，Matpower不需要像Simulink仿真找出所需元件再輸入數(shù)據(jù)等等較繁瑣的工序；從編程上來說，Matpower的程序編寫沒有直接運用Matlab編程復(fù)雜。

一、潮流計算的過程

（一）潮流計算的基本要求。根據(jù)系統(tǒng)圖及發(fā)電廠、變電所、輸電線路等參數(shù)，按照設(shè)計內(nèi)容對系統(tǒng)進行潮流計算，并分析計算結(jié)果。對于潮流計算結(jié)果，各母線電壓均要滿足變電所低壓母線10KV在9.5―10.5KV之間，變電所低壓母線35KV在

35―36KV之間。如計算結(jié)果不在該范圍內(nèi)，則需進行電壓的調(diào)整。

（二）系統(tǒng)圖。（1）發(fā)電廠資料：母線1和2為發(fā)電廠高壓母線，發(fā)電廠一總裝機容量為（400MW），母線3為機壓母線，機壓母線上裝機容量為（100MW），最大負荷和最小負荷分別為

50MW和30MW；發(fā)電廠二總裝機容量為（200MW）。（2）變電所資料：①變電所1、2、3、4低壓母線的電壓等級分別為：10KV 35KV 10KV 35KV。②變電所的負荷如表1所示：

③每個變電所的功率因數(shù)均為cosΦ=0.9；④變電所2和變電所4分別配有兩臺容量為75MVA的變壓器，短路損耗

414KW，短路電壓（Uk%）=16.7；變電所1和變電所3分別配有兩臺容量為63MVA的變壓器，短路損耗為245KW，短路電壓（Uk%）=10.5；（3）輸電線路資料：發(fā)電廠和變電所之間的輸電線路的電壓等級及長度標于圖中，單位長度的電阻為0.17Ω，單位長度的電抗為0.402Ω，單位長度的電納為2.17*10-6S。（4）系統(tǒng)圖：兩個發(fā)電廠分別通過變壓器和輸電線路與四個變電所相連。

（三）電網(wǎng)的節(jié)點設(shè)置與分類。從題目給定的系統(tǒng)圖中，可了解該系統(tǒng)為兩端供電網(wǎng)絡(luò)，本課題設(shè)母線1、2為節(jié)點1、10，設(shè)變電所1、2、3、4的高壓側(cè)為節(jié)點2、4、6、8，低壓側(cè)為節(jié)點3、5、7、9。并設(shè)平衡節(jié)點為節(jié)點1，PV節(jié)點為節(jié)點10，剩余節(jié)點為PQ節(jié)點。

變壓器共有5個抽頭，當變壓器高壓側(cè)輸入電壓不穩(wěn)定時來調(diào)整抽頭以保持變壓器二次側(cè)輸出電壓的穩(wěn)定。電壓調(diào)節(jié)范圍為，對應(yīng)的分接頭開始時設(shè)變壓器高壓側(cè)接主接頭，降壓變壓器5個分接頭時的非標準變比以備調(diào)壓時選用。對于變電所低壓母線為35K變壓器，非標準變比的算法與10KV的相同。

（五）Matpower的M文件的編寫。M文件的3個矩陣分別設(shè)置系統(tǒng)母線參數(shù)、接入系統(tǒng)的發(fā)電機（變電所）參數(shù)和系統(tǒng)中各支路參數(shù)，如圖

2、圖

3、圖4所示。

二、潮流計算結(jié)果分析

通過運行M文件，可得系統(tǒng)潮流計算的部分結(jié)果如圖2所示。

（1）根據(jù)圖5可知，負荷消耗的有功功率228.8MW與系統(tǒng)的有功損耗11.82MW之和為240.62MW，與兩個發(fā)電廠輸出的有功功率近似相等，這與理論結(jié)果一致，說明此潮流計算是正確的。（2）根據(jù)圖6可知，PV節(jié)點10的有功功率和電壓幅值在潮流計算過程中保持不變，而平衡節(jié)點1的有功功率變?yōu)?0.62MW，是因為它的作用是平衡系統(tǒng)功率。（3）平衡節(jié)點1的有功功率40.62MW在初始設(shè)置的功率范圍內(nèi)，說明選擇1號節(jié)點為平衡節(jié)點是正確的。（4）圖6中平衡節(jié)點的電壓幅值和相角、發(fā)電機節(jié)點的電壓幅值和有功功率以及負荷節(jié)點的有功無功功率與初始設(shè)置的數(shù)據(jù)是一致的，表明了在潮流計算中，這些量為定解條件。（5）系統(tǒng)節(jié)點電壓如表4所示，根據(jù)系統(tǒng)給定條件低壓母線10KV在9.5―10.5KV之間，變電所低壓母線35KV在35―36KV之間，經(jīng)過折算發(fā)現(xiàn)節(jié)點3、5、7、9不在指定范圍內(nèi)，需要進行電壓調(diào)整，電壓調(diào)整后折算發(fā)現(xiàn)3、5、7、9節(jié)點已滿足要求，且相角隨電壓幅值而變化。線路的有功損耗逐漸增加，四個變電所低壓側(cè)電壓均在允許范圍內(nèi)，符合課題要求，具體支路損耗見表5。

三、Matpower、Matlab編程和Simulink仿真三種方法的比較

（1）隨機抽取5個節(jié)點的調(diào)節(jié)后的電壓標幺值進行對比，如表7所示。

（2）隨機抽取5條電壓調(diào)整后的支路功率進行對比，如表8、9所示。

由上述比較可知，從運算結(jié)果的各節(jié)點的電壓、支路損耗及支路功率進行對比發(fā)現(xiàn)三種方法的數(shù)據(jù)差別很小，可以說對同一個電力系統(tǒng)，運用這三種方法進行潮流計算，其結(jié)果是相同的。

四、結(jié)語

對給定系統(tǒng)通過Matpower進行潮流計算后，其運算結(jié)果從節(jié)點、支路等方面與Matlab編程與Simulink仿真的結(jié)果進行了對比，得出系統(tǒng)運行穩(wěn)定，且在符合系統(tǒng)要求的情況下，三種方法的潮流計算結(jié)果基本一致。

參考文獻：

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[2] 胡健.楊宣訪.陳帆.HU Jian.YANG Xuan-fang.CHEN Fan 基于牛頓―拉夫遜電力系統(tǒng)潮流計算的改進算法[J]-計算技術(shù)與自動化 2013（4）

[3] 陳功貴.劉利蘭.郭艷艷.唐賢倫.CHEN Gong-gui.LIU li-lan.GUO Yan-yan.TANG Xian-lun Matpower在潮流計算教學(xué)中的應(yīng)用[J].實驗室研究與探索 2015（11）

第二篇：電力系統(tǒng)仿真MATPOWER潮流計算

IEEE30節(jié)點潮流計算

寧夏大學(xué)新華學(xué)院 馬智

潮流計算，指在給定電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲、元件參數(shù)和發(fā)電、負荷參量條件下，計算有功功率、無功功率及電壓在電力網(wǎng)中的分布。潮流計算是根據(jù)給定的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和發(fā)電機、負荷等元件的運行條件，確定電力系統(tǒng)各部分穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)參數(shù)的計算。通常給定的運行條件有系統(tǒng)中各電源和負荷點的功率、樞紐點電壓、平衡點的電壓和相位角。待求的運行狀態(tài)參量包括電網(wǎng)各母線節(jié)點的電壓幅值和相角，以及各支路的功率分布、網(wǎng)絡(luò)的功率損耗等。它是基于配電網(wǎng)絡(luò)特有的層次結(jié)構(gòu)特性，論文提出了一種新穎的分層前推回代算法。該算法將網(wǎng)絡(luò)支路按層次進行分類，并分層并行計算各層次的支路功率損耗和電壓損耗，因而可大幅度提高配電網(wǎng)潮流的計算速度。論文在MATLAB環(huán)境下，利用其快速的復(fù)數(shù)矩陣運算功能，實現(xiàn)了文中所提的分層前推回代算法，并取得了非常明顯的速度效益。另外，論文還討論發(fā)現(xiàn)，當變壓器支路阻抗過小時，利用Π型模型會產(chǎn)生數(shù)值巨大的對地導(dǎo)納，由此會導(dǎo)致潮流不收斂。為此，論文根據(jù)理想變壓器對功率和電壓的變換原理，提出了一種有效的電壓變換模型來處理變壓器支路，從而改善了潮流算法的收斂特性。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；潮流分析；MATLAB

潮流計算的目的

電力系統(tǒng)的潮流計算最主要的目的是為了讓電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行的同時做到經(jīng)濟運行。所以考留到經(jīng)及調(diào)度、電網(wǎng)規(guī)劃、電力系統(tǒng)可靠性分析。

具體表現(xiàn)在以下方面：

①在電網(wǎng)規(guī)劃階段,通過潮流計算,合理規(guī)劃電源容量及接入點,合理規(guī)劃網(wǎng)架,選擇無功補償方案,滿足規(guī)劃水平的大、小方式下潮流交換控制、調(diào)峰、調(diào)相、調(diào)壓的要求。

②在編制年運行方式時,在預(yù)計負荷增長及新設(shè)備投運基礎(chǔ)上,選擇典型方式進行潮流計算,發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié),供調(diào)度員日常調(diào)度控制參考,并對規(guī)劃、基建部門提出改進網(wǎng)架結(jié)構(gòu),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(dǎo)發(fā)電廠開機方式,有功、無功調(diào)整方案及負荷調(diào)整方案,滿足線路、變壓器熱穩(wěn)定要求及電壓質(zhì)量要求。

④預(yù)想事故、設(shè)備退出運行對靜態(tài)安全的影響分析及作出預(yù)想的運行方式調(diào)整方案。

總結(jié)為在電力系統(tǒng)運行方式和規(guī)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(guī)劃供電方案的可行性、可靠性和經(jīng)濟性。同時，為了實時監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，也需要進行大量而快速的潮流計算。因此，潮流計算是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、最基本和最重要的一種電氣運算。在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計和安排系統(tǒng)的運行方式時，采用離線潮流計算；在電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控中，則采用在線潮流計算。

MATLAB軟件的應(yīng)用

MATLAB Compiler是一種編譯工具，它能夠?qū)編寫的函數(shù)文件生成函數(shù)庫或者可執(zhí)行文件COM組件等，以提供給其他高級語言如C++、C#等進行調(diào)用由此擴展MATLAB的應(yīng)用范圍，將MATLAB的開發(fā)效率與其他高級語言的運行結(jié)合起來，取長補短，豐富程序開發(fā)的手段。

目前電子計算機已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的分析計算，潮流計算是其基本應(yīng)用軟件之一?，F(xiàn)有很多潮流計算方法。對潮流計算方法有五方面的要求：（1）計算速度快（2）內(nèi)存需要少（3）計算結(jié)果有良好的可靠性和可信性（4）適應(yīng)性好，即能處理變壓器變比調(diào)整、系統(tǒng)元件的不同描述和與其它程序配合的能力強（5）簡單。

MATLAB是一種交互式、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，廣泛應(yīng)用于工業(yè)界與學(xué)術(shù)界，主要用于矩陣運算，同時在數(shù)值分析、自動控制模擬、數(shù)字信號處理、動態(tài)分析、繪圖等方面也具有強大的功能。

MATLAB程序設(shè)計語言結(jié)構(gòu)完整，且具有優(yōu)良的移植性，它的基本數(shù)據(jù)元素

是不需要定義的數(shù)組。它可以高效率地解決工業(yè)計算問題，特別是關(guān)于矩陣和矢量的計算。MATLAB與C語言和FORTRAN語言相比更容易被掌握。通過M語言，可以用類似數(shù)學(xué)公式的方式來編寫算法，大大降低了程序所需的難度并節(jié)省了時間，從而可把主要的精力集中在算法的構(gòu)思而不是編程上。

另外，MATLAB提供了一種特殊的工具：工具箱（TOOLBOXES）.這些工具箱主要包括：信號處理（SIGNAL PROCESSING）、控制系統(tǒng)（CONTROL SYSTEMS）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NEURAL NETWORKS）、模糊邏輯(FUZZY LOGIC)、小波(WAVELETS)和模擬（SIMULATION）等等。不同領(lǐng)域、不同層次的用戶通過相應(yīng)工具的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，可以方便地進行計算、分析及設(shè)計工作。

MATLAB設(shè)計中，原始數(shù)據(jù)的填寫格式是很關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，它與程序使用的方便性和靈活性有著直接的關(guān)系。原始數(shù)據(jù)輸入格式的設(shè)計，主要應(yīng)從使用的角度出發(fā)，原則是簡單明了，便于修改。

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圖1 IEEE-30節(jié)點系統(tǒng)接線圖

總結(jié)及感想

通過這次的課程設(shè)計，我知道了潮流計算的基本步驟和方法，明白了潮流計算對于電力系統(tǒng)的重要性，準確的潮流計算對于工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)有著十分重要的意義。這次實習(xí)忙碌但是充實，在其中我發(fā)現(xiàn)了自己的不足，自己知識的很多漏洞，和基礎(chǔ)知識不扎實，課外知識知之甚少。看到了自己理論聯(lián)系實際的能力還需提高，也知道了自己以后學(xué)習(xí)的方向和目的。這次課程設(shè)計對自己意義很大，自己從中獲得很多東西。

第三篇：電力系統(tǒng)潮流計算

南 京 理 工 大 學(xué)

《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》

課程報告

姓名

XX

學(xué) 號： 5*** 自動化學(xué)院 電氣工程

基于牛頓-拉夫遜法的潮流計算例題編程報學(xué)院(系): 專

業(yè): 題

目: 任課教師 碩士導(dǎo)師 告

楊偉 XX

2015年6月10號

基于牛頓-拉夫遜法的潮流計算例題編程報告

摘要：電力系統(tǒng)潮流計算的目的在于：確定電力系統(tǒng)的運行方式、檢查系統(tǒng)中各元件是否過壓或者過載、為電力系統(tǒng)繼電保護的整定提供依據(jù)、為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定計算提供初值、為電力系統(tǒng)規(guī)劃和經(jīng)濟運行提供分析的基礎(chǔ)。潮流計算的計算機算法包含高斯—賽德爾迭代法、牛頓-拉夫遜法和P—Q分解法等，其中牛拉法計算原理較簡單、計算過程也不復(fù)雜，而且由于人們引入泰勒級數(shù)和非線性代數(shù)方程等在算法里從而進一步提高了算法的收斂性和計算速度。同時基于MATLAB的計算機算法以雙精度類型進行數(shù)據(jù)的存儲和運算, 數(shù)據(jù)精確度高，能進行潮流計算中的各種矩陣運算，使得傳統(tǒng)潮流計算方法更加優(yōu)化。

一 研究內(nèi)容

通過一道例題來認真分析牛頓-拉夫遜法的原理和方法（采用極坐標形式的牛拉法），同時掌握潮流計算計算機算法的相關(guān)知識，能看懂并初步使用MATLAB軟件進行編程，培養(yǎng)自己電力系統(tǒng)潮流計算機算法編程能力。

例題如下：用牛頓-拉夫遜法計算下圖所示系統(tǒng)的潮流分布，其中系統(tǒng)中5為平衡節(jié)點，節(jié)點5電壓保持U=1.05為定值，其他四個節(jié)點分別為PQ節(jié)點，給定的注入功率如圖所示。計算精度要求各節(jié)點電壓修正量不大于10-6。

二 牛頓-拉夫遜法潮流計算 1 基本原理

牛頓法是取近似解x(k)之后，在這個基礎(chǔ)上，找到比x(k)更接近的方程的根，一步步地迭代，找到盡可能接近方程根的近似根。牛頓迭代法其最大優(yōu)點是在方程f(x)=0的單根附近時誤差將呈平方減少，而且該法還可以用來求方程的重根、復(fù)根。電力系統(tǒng)潮流計算，一般來說，各個母線所供負荷的功率是已知的，各個節(jié)點的電壓是未知的（平衡節(jié)點外）可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣，然后由節(jié)點導(dǎo)納矩陣列寫功率方程，由于功率方程里功率是已知的，電壓的幅值和相角是未知的，這樣潮流計算的問題就轉(zhuǎn)化為求解非線性方程組的問題了。為了便于用迭代法解方程組，需要將上述功率方程改寫成功率平衡方程，并對功率平衡方程求偏導(dǎo)，得出對應(yīng)的雅可比矩陣，給未知節(jié)點賦電壓初值，將初值帶入功率平衡方程，得到功率不平衡量，這樣由功率不平衡量、雅可比矩陣、節(jié)點電壓不平衡量（未知的）構(gòu)成了誤差方程，解誤差方程，得到節(jié)點電壓不平衡量，節(jié)點電壓加上節(jié)點電壓不平衡量構(gòu)成節(jié)點電壓新的初值，將新的初值帶入原來的功率平衡方程，并重新形成雅可比矩陣，然后計算新的電壓不平衡量，這樣不斷迭代，不斷修正，一般迭代三到五次就能收斂。2 基本步驟和設(shè)計流程圖

形成了雅克比矩陣并建立了修正方程式，運用牛頓-拉夫遜法計算潮流的核心問題已經(jīng)解決，已有可能列出基本計算步驟并編制流程圖。由課本總結(jié)基本步驟如下：

1)形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣Y；

2)設(shè)各節(jié)點電壓的初值，如果是直角坐標的話設(shè)電壓的實部e和虛部f；如果是極坐標的話則設(shè)電壓的幅值U和相角a；

3)將各個節(jié)點電壓的初值代入公式求修正方程中的不平衡量以及修正方程的系數(shù)矩陣的雅克比矩陣；

4)解修正方程式，求各節(jié)點電壓的變化量，即修正量； 5)計算各個節(jié)點電壓的新值，即修正后的值；

6)利用新值從第（3）步開始進入下一次迭代，直至達到精度退出循環(huán)； 7)計算平衡節(jié)點的功率和線路功率，輸出最后計算結(jié)果； ① 公式推導(dǎo)

② 流程圖

三

matlab編程代碼

clear;

% 如圖所示1，2，3，4為PQ節(jié)點,5為平衡節(jié)點

y=0;

% 輸入原始數(shù)據(jù)，求節(jié)點導(dǎo)納矩陣

y(1,2)=1/(0.07+0.21j);

y(4,5)=0;y(1,3)=1/(0.06+0.18j);

y(1,4)=1/(0.05+0.10j);

y(1,5)=1/(0.04+0.12j);

y(2,3)=1/(0.05+0.10j);

y(2,5)=1/(0.08+0.24j);

y(3,4)=1/(0.06+0.18j);

for i=1:5

for j=i:5

y(j,i)=y(i,j);

end

end

Y=0;

% 求節(jié)點導(dǎo)納矩陣中互導(dǎo)納

for i=1:5

for j=1:5

if i~=j

Y(i,j)=-y(i,j);

end

end

end

% 求節(jié)點導(dǎo)納矩陣中自導(dǎo)納

for i=1:5

Y(i,i)=sum(y(i,:));

end

Y

% Y為導(dǎo)納矩陣

G=real(Y);

B=imag(Y);% 輸入原始節(jié)點的給定注入功率

S(1)=0.3+0.3j;

S(2)=-0.5-0.15j;

S(3)=-0.6-0.25j;

S(4)=-0.7-0.2j;

S(5)=0;

P=real(S);

Q=imag(S);

% 賦初值，U為節(jié)點電壓的幅值，a為節(jié)點電壓的相位角

U=ones(1,5);

U(5)=1.05;

a=zeros(1,5);

x1=ones(8,1);

x2=ones(8,1);

k=0;

while max(x2)>1e-6

for i=1:4

for j=1:4

H(i,j)=0;

N(i,j)=0;

M(i,j)=0;

L(i,j)=0;

oP(i)=0;

oQ(i)=0;

end

end

% 求有功、無功功率不平衡量

for i=1:4

for j=1:5

oP(i)=oP(i)-U(i)*U(j)*(G(i,j)*cos(a(i)-a(j))+B(i,j)*sin(a(i)-a(j)));

oQ(i)=oQ(i)-U(i)*U(j)*(G(i,j)*sin(a(i)-a(j))-B(i,j)*cos(a(i)-a(j)));

end

oP(i)=oP(i)+P(i);

oQ(i)=oQ(i)+Q(i);

end

x2=[oP,oQ]';

% x2為不平衡量列向量

% 求雅克比矩陣

% 當i~=j時，求H,N,M,L

for i=1:4

for j=1:4

if i~=j

H(i,j)=-U(i)*U(j)*(G(i,j)*sin(a(i)-a(j))-B(i,j)*cos(a(i)-a(j)));

N(i,j)=-U(i)*U(j)*(G(i,j)*cos(a(i)-a(j))+B(i,j)*sin(a(i)-a(j)));

L(i,j)=H(i,j);

M(i,j)=-N(i,j);

end

end

end

% 當i=j時，求H,N,M,L

for i=1:4

for j=1:5

if i~=j H(i,i)=H(i,i)+U(i)*U(j)*(G(i,j)*sin(a(i)-a(j))-B(i,j)*cos(a(i)-a(j)));N(i,i)=N(i,i)-U(i)*U(j)*(G(i,j)*cos(a(i)-a(j))+B(i,j)*sin(a(i)-a(j)));

M(i,i)=M(i,i)-U(i)*U(j)*(G(i,j)*cos(a(i)-a(j))+B(i,j)*sin(a(i)-a(j)));

L(i,i)=L(i,i)-U(i)*U(j)*(G(i,j)*sin(a(i)-a(j))-B(i,j)*cos(a(i)-a(j)))

end

end

N(i,i)=N(i,i)-2*(U(i))^2*G(i,i);

L(i,i)=L(i,i)+2*(U(i))^2*B(i,i);

end

J=[H,N;M,L]

% J為雅克比矩陣

x1=-((inv(J))*x2);

% x1為所求△x的列向量

% 求節(jié)點電壓新值，準備下一次迭代

for i=1:4

oa(i)=x1(i);

oU(i)=x1(i+4)*U(i);

end

for i=1:4

a(i)=a(i)+oa(i);

U(i)=U(i)+oU(i);

end

k=k+1;

end

k,U,a

% 求節(jié)點注入功率

i=5;

for j=1:5

P(i)=U(i)*U(j)*(G(i,j)*cos(a(i)-a(j))+B(i,j)*sin(a(i)-a(j)))+P(i);

Q(i)=U(i)*U(j)*(G(i,j)*sin(a(i)-a(j))-B(i,j)*cos(a(i)-a(j)))+Q(i);

end

S(5)=P(5)+Q(5)*sqrt(-1);

S

% 求節(jié)點注入電流

I=Y*U'

四

運行結(jié)果

節(jié)點導(dǎo)納矩陣

經(jīng)過五次迭代后的雅克比矩陣

迭代次數(shù)以及節(jié)點電壓的幅值和相角（弧度數(shù)）

節(jié)點注入功率和電流

五 結(jié)果分析

在這次學(xué)習(xí)和實際操作過程里：首先，對電力系統(tǒng)分析中潮流計算的部分特別是潮流計算的計算機算法中的牛頓-拉夫遜法進行深入的研讀，弄明白了其原理、計算過程、公式推導(dǎo)以及設(shè)計流程。牛頓-拉夫遜法是求解非線性方程的迭代過程，其計算公式為?F?J?X，式中J為所求函數(shù)的雅可比矩陣；?X為需要求的修正值；?F為不平衡的列向量。利用x(*)=x(k+1)+?X(k+1)進行多次迭代，通過迭代判據(jù)得到所需要的精度值即準確值x(*)。六 結(jié)論

通過這個任務(wù)，自己在matlab編程，潮流計算，word文檔的編輯功能等方面均有提高，但也暴漏出一些問題：理論知識儲備不足，對matlab的性能和特點還不能有一個全面的把握，對word軟件也不是很熟練，相信通過以后的學(xué)習(xí)能彌補這些不足，達到一個新的層次。

第四篇：MATPOWER在電力系統(tǒng)潮流計算中的應(yīng)用,MATPOWER

MATPOWER在電力系統(tǒng)潮流計算中的應(yīng)用

MATPOWER是一個用MATLAB的M文件編寫,用來解決電力系統(tǒng)潮流計算和優(yōu)化潮流計算問題的軟件包。MATPOWER特點是簡單、易懂且程序代碼公開，這為電力系統(tǒng)專業(yè)學(xué)生深入學(xué)習(xí)和理解掌握潮流計算中的難點（如節(jié)點導(dǎo)納矩陣、算法及迭代過程等）提供了一個開放、便捷的平臺。下面是MATPOWE4.0在電力系統(tǒng)潮流計算中的一個具體實例，僅供學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)專業(yè)的讀者參考。讀者利用MATPOWER進行潮流計算時，結(jié)構(gòu)體mpc各字段的形式可參照case2_5.m進行編寫。

圖1 2機5節(jié)點系統(tǒng)

對圖1的2機5節(jié)點系統(tǒng)（具體參數(shù)參見：現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析-王錫凡），按“version 2”格式編寫成的case2_5.m的程序清單如下：

functionmpc=case2_5 % MATPOWER Case Format:Version 2 mpc.version='2';%%------Power Flow Data------%% %% system MVA base mpc.baseMVA=100;

%% Bus data

% bus_i type PdQdGsBs area VmVabaseKV zone VmaxVmin mpc.bus=[ 1 1 160 80 0 0 1 1 0 100 1 1.1 0.94;2 1 200 100 0 0 1 1 0 100 1 1.1 0.94;3 1 370 130 0 0 1 1 0 100 1 1.1 0.94;4 2 0 0 0 0 1 1.05 0 100 1 1.1 0.94;5 3 0 0 0 0 1 1.05 0 100 1 1.1 0.94;];%% generator data

% bus PgQgQmaxQmin Vg mbase status PmaxPmin mpc.gen=[ 4 500 0 99990-9999 1.05 100 1 600 0;5 0 0 99990-9999 1.05 100 1 600 0;];%% branch data

% fbustbus r x b rataArataBrataC ratio angle status angminangmax mpc.branch=[ 2 1 0.04 0.25 0.5 0 0 0 0 0 1-360 360;3 1 0.1 0.35 0 0 0 0 0 0 1-360 360;3 2 0.08 0.3 0.5 0 0 0 0 0 1-360 360;3 5 0 0.03 0 0 0 0 1.05 0 1-360 360;2 4 0 0.015 0 0 0 0 1.05 0 1-360 360;];Return

當采用牛頓—拉夫遜法計算case2_5.m交流電網(wǎng)潮流時，在MATLAB的名令窗口輸入以下命令即可 >>runpf('case2_5')

計算輸出結(jié)果如下：

MATPOWER Version 4.0, 07-Feb-2011--AC Power Flow(Newton)Newton's method power flow converged in 5 iterations.Converged in 0.04 seconds ======================= System Summary ======================= How many? How much? P(MW)Q(MVAr)-------Buses 5 Total Gen Capacity 1200.0-19998.0 to 199980.0 Generators 2 On-line Capacity 1200.0-19998.0 to 199980.0 Committed Gens2Generation 757.9 411.2 Loads 3 Load 730.0 310.0 Fixed 3 Fixed 730.0 310.0 Dispatchable0 Dispatchable0.0 of 0.0 0.0 Shunts 0 Shunt(inj)0.0 0.0 Branches 5 Losses(I^2 * Z)27.94 204.78 Transformers 2 Branch Charging(inj)——103.5 Inter-ties 0 Total Inter-tie Flow 0.0 0.0 Areas 1 Minimum Maximum-------Voltage Magnitude 0.862 p.u.@ bus 1 1.078 p.u.@ bus 2 Voltage Angle-4.78 deg @ bus 1 21.84 deg @ bus 4 P Losses(I^2*R)73.98 MVAr @ line 2-1

======================= Bus Data ======================= Bus Voltage Generation Load # Mag(pu)Ang(deg)P(MW)Q(MVAr)P(MW)Q(MVAr)----------------------------------------------------1 0.862-4.779-200.00 100.00 3 1.036-4.282-5 1.050 0.000 257.94 229.94---------Total: 757.94 411.25 730.00 310.00

======================= Branch Data ======================= Brnch From To From Bus Injection To Bus Injection Loss(I^2 * Z)# Bus Bus P(MW)Q(MVAr)P(MW)Q(MVAr)P(MW)Q(MVAr)-------1 2 1 158.45 67.26-146.62-40.91 11.837 73.98 2 3 1 15.68 47.13-13.38-39.09 2.297 8.04 3 3 2-127.74 20.32 141.55-24.43 13.809 51.78 4 3 5-257.94-197.45 257.94 229.94 0.000 32.49 5 2 4-500.00-142.82 500.00 181.31 0.000 38.49--------------------------Total: 27.943 204.78

最后向讀者介紹幾款常用的潮流計算軟件:1.MATLAB的M文件編寫的MATPOWER4.1;2.中國電力科學(xué)研究院的PASAP;3.美國Bonnevile電力局的BPA;4.美國PTI公司的PSS/E;5.美國電力科學(xué)研究院的ETMSP。

第五篇：電力系統(tǒng)潮流計算程序設(shè)計

電力系統(tǒng)潮流計算程序設(shè)計

姓名：韋應(yīng)順

學(xué)號：2011021052 電力工程學(xué)院

牛頓—拉夫遜潮流計算方法具有能夠?qū)⒎蔷€性方程線性化的特點，而使用MATLAB語言是由于MATLAB語言的數(shù)學(xué)邏輯強，易編譯。

【】【】1.MATLAB程序12

Function tisco %這是一個電力系統(tǒng)潮流計算的程序 n=input（‘n請輸入節(jié)點數(shù)：n=’）； m=input(‘請輸入支路數(shù)：m=’);ph=input(‘n請輸入平衡母線的節(jié)點號：ph=’)； B1=input（‘n請輸入支路信號：B1=’）;%它以矩陣形式存貯支路的情況，每行存貯一條支路 %第一列存貯支路的一個端點 %第二列存貯支路的另一個端點 %第三列存貯支路阻抗

%第四列存貯支路的對地導(dǎo)納

%第五列存貯變壓器的變比，注意支路為1 %第六列存貯支路的序號

B2=input(‘n請輸入節(jié)點信息：B2=’)； %第一列為電源側(cè)的功率 %第二列為負荷側(cè)的功率 %第三列為該點的電壓值

%第四列為該點的類型：1為PQ，2為PV節(jié)點，3為平衡節(jié)點 A=input（‘n請輸入節(jié)點號及對地阻抗：A=’）； ip=input（‘n請輸入修正值：ip=’）； %ip為修正值);Y=zeros（n）；

Y(p,q)=Y(p,q)-1./(B1(i3)*B1(i5);e=zeros（1，n）；

Y(p,q)=Y(p,q);f=zeros（1，n）；

no=2*ph=1； Y(q,q)=Y(q,q)+1./B1(i3)+B1(i4)/2；

End for i=1：n

G=real(Y);if A（i2）=0

B=imag(Y);p=A(i1)；

Y(p p)=1./A(i2);for i=1：n End e(i)=real(B2(i3));End f(i)=imag(B2(i3));For i=1:m S(i)=B2(i1)-B2(i2);p=B1(i1);V(i)=B2(i3);p=B1(i2);end Y(p,p)=Y(p,p)+1./(B1(i3)*B1(i5)^2+B1(i4)./2P=real(S);Q=imag(S);[C,D,DF]=xxf(G,B,e,f,P,Q,n,B2,ph,V,no);J=jacci(Y,G,B,P,Q,e,f,V,C,D,B2,n,ph,no);[De,Di]=hxf(J,D,F,ph,n,no);t=0;while

max(abs(De))>ip&max(abs(Dfi)>ip

t=t+1;

e=e+De；

f=f+Df;

[C,D,DF]=xxf(G,B,e,f,P,Q,n,B2,ph,V,no)；

J=jacci(Y,G,B,P,Q,e,f,V,C,D,B2,n,ph,no)；

[De,Df]=hxf(J,Df,ph,n,no);end v=e+f*j;for i=1:n hh(i)=conj(Y(ph,i)*v(i));end S(ph)=sum(hh)*v(ph);B2(ph,1)=S(ph);V=abs(v);

jd=angle(v)*180/p;resulte1=[A(:,1),real(v),imag(v),V,jd,real(S’)，imag(S’),real(B2(:1)),imag(B2(:1)),real(B2(:2)),imag(B2(:,2))];for i=1:m

a(i)=conj((v(B1(i1))/B1(i5)-v(B1(i2))/B1(i3));

b(i)=v(B1(i1))*a(i)-j*B1(i4)*v(B1(i))^2/2;

c(i)=-v(B1(i2))*a(i)-j*B1(i4)*v(B1(i2))^2/2;end result2=[B1(:,6),B1(:,1),B1(:,2),real(b’),imag(b’),real(c’),imag(c’), real(b’+c’),imag(b’+c’)];printcut(result1,S,b,c,result2);type resultm function [C,D,Df]=xxf(G,B,e,f,P,Q,n,B2,ph,V,no)%該子程序是用來求取Df for i=1:n

If

i=ph

C(i)=0;

D(i)=0;

For j=i:n

C(i)=C(i)+G(i,j)*e(j)-B(i,j)*f(j);D(i)=D(i)+G(i,j)*f(j)+B(i,j)*e(j);end

P1=C(i)*e(i)+D(i)*f(i);Q1=C(i)*f(i)-D(i)*e(i);V1=e(i)^2+f(i)^2;If

B2(i4)=2 p=2*i-1;

Df(p)=P(i)-P1;p=p+1;else p=2*i-1;

Df(p)=P(i)-P1;p=p+1;

Df(p)=Q(i)-Q1;end end end Df=Df’;If ph=n Df(no?=[];end

function [De,Df]=hxf(J,Df,ph,n,no)%該子函數(shù)是為求取De Df DX=JDf;DX1=DX;

x1=length(DX1);if ph=n DX(no)=0;DX(no+1)=0;

For i=(no+2):(x1+2)DX(i)=DX1(i-2);End Else

DX=[DX1,0,0];End k=0;

[x,y]=size(DX);For i=1:2:x K=k+1;

Df(k)=DX(i);De(k)=DX(i+1);End End case 2 Function for j=1:n J=jacci(Y,G,B,PQ,e,f,V,C,D,B2,n,ph,no)X1=G(i,j)*f(i)-B(i,j)*e(i);

X2=G(i,j)*e(i)+B(i,j)*f(i);%該子程序是用來求取jacci矩陣

for i=1:n X3=0;switch B2(i4)X4=0;case 3 P=2*i-1;continue q=2*j-1;case 1 J(p,q)=X1;for j=1:n m=p+1;if

J=&J=ph J(m,q)=X3;X1=G(i)*f(i)-B(i,j)*e(i);q=q+1;X2=G(i,j)*e(i)+B(i,j)*f(i);J(p,q)=X2;X3=-X2;J(m,q)=X4;X4=X1;X1=D(i)+G(i,j)*f(i)-B(i,j)*e(i);p=2*i-1;X2=C(i)+G(i,j)*e(i)+B(i,j)*f(i);q=2*j-1;X3=0;J(p,q)=X1;X4=0;m=p+1;P=2*i-1;J(p,q)=X2;q=2*j-1;J(m,q)=X4;J(p,q)=X1;Else if j=&j=jph m=p+1;X1=D(i)+G(i,j)*f(i)-B(i,j)*e(i);J(m,q)=X3;X2=C(i)+G(i,j)*e(i)+B(i,j)*f(i);q=q+1;X3= C(i)+G(i,j)*e(i)-B(i,j)*f(i);J(p,q)=X2;X4= C(i)+G(i,j)*f(i)-B(i,j)*e(i);J(m,q)=X4;P=2*i-1;end q=2*j-1;end J(p,q)=X1;end m=p+1;end J(m,q)=X3;if ph=n q=q+1;J(no:)=[];J(p,q)=X2;J(no:)=[];J(m,q)=X4;J(:,no)=[];End J(:,no)=[];End

2實例驗證 【例題】設(shè)有一系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)線見圖1，各支路阻抗和各節(jié)點功率均已以標幺值標示于圖1中，其中節(jié)點2連接的是發(fā)電廠，設(shè)節(jié)點1電壓保持U1＝1.06定值，試計算其中的潮流分布，請輸入節(jié)點數(shù)：n=5 請輸入支路數(shù)：m=7 請輸入平衡母線的節(jié)點號：ph=l 請輸入支路信息：

BI=[ l 2 0．02+0．06i O l 1；1 3 0．08+0．24i 0 1 2；2 3 0．06+0．18i 0 l 3： 2 4 0．06+0．18i O l 4： 2 5 0．04+0．12i 0 l 5： 3 4 0．01+0．03i 0 l 6： 4 5 0．08+0．24i O 1 7] 請輸入節(jié)點信息：

B2=[ 0 0 1．06 3；0．2+0．20i 0 1 1；一O．45一O．15i 0 l l；一0．4-0．05i 0 l 1；一0．6—0．1i 0 1 l] 請輸入節(jié)點號及對地阻抗： A=[l 0；2 0；3 0；4 0；5 O ] 請輸入修正值：ip=0．000 0l

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