第一篇：基于Matpower的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算

基于Matpower的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算

摘 要：本設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)書(shū)給定的系統(tǒng)圖和系統(tǒng)參數(shù)，運(yùn)用Matpower軟件進(jìn)行潮流計(jì)算，對(duì)運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行分析。最后把Matpower潮流計(jì)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(jì)算；Matpower軟件

引言：電力系統(tǒng)分析中，最基本的計(jì)算就是潮流計(jì)算，它是在電網(wǎng)正?；蚬收锨闆r下的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的目的是計(jì)算系統(tǒng)在給定狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)電壓及功率分布，來(lái)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(guò)負(fù)荷以及功率分配的合理性等。潮流計(jì)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(jì)等。本設(shè)計(jì)主要運(yùn)用Matpower軟件來(lái)進(jìn)行潮流計(jì)算。Matpower多用于小型電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算分析，它運(yùn)行較為穩(wěn)定，計(jì)算速度快，運(yùn)行結(jié)果全面、直觀易懂，且準(zhǔn)確度高。從建模上來(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，Matpower的程序編寫(xiě)沒(méi)有直接運(yùn)用Matlab編程復(fù)雜。

一、潮流計(jì)算的過(guò)程

（一）潮流計(jì)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(jì)內(nèi)容對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行潮流計(jì)算，并分析計(jì)算結(jié)果。對(duì)于潮流計(jì)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(jì)算結(jié)果不在該范圍內(nèi)，則需進(jìn)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(jī)容量為（400MW），母線3為機(jī)壓母線，機(jī)壓母線上裝機(jī)容量為（100MW），最大負(fù)荷和最小負(fù)荷分別為

50MW和30MW；發(fā)電廠二總裝機(jī)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(jí)分別為：10KV 35KV 10KV 35KV。②變電所的負(fù)荷如表1所示：

③每個(gè)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(tái)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(tái)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(jí)及長(zhǎng)度標(biāo)于圖中，單位長(zhǎng)度的電阻為0.17Ω，單位長(zhǎng)度的電抗為0.402Ω，單位長(zhǎng)度的電納為2.17*10-6S。（4）系統(tǒng)圖：兩個(gè)發(fā)電廠分別通過(guò)變壓器和輸電線路與四個(gè)變電所相連。

（三）電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)設(shè)置與分類(lèi)。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(diǎn)1、10，設(shè)變電所1、2、3、4的高壓側(cè)為節(jié)點(diǎn)2、4、6、8，低壓側(cè)為節(jié)點(diǎn)3、5、7、9。并設(shè)平衡節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)1，PV節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)10，剩余節(jié)點(diǎn)為PQ節(jié)點(diǎn)。

變壓器共有5個(gè)抽頭，當(dāng)變壓器高壓側(cè)輸入電壓不穩(wěn)定時(shí)來(lái)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(duì)應(yīng)的分接頭開(kāi)始時(shí)設(shè)變壓器高壓側(cè)接主接頭，降壓變壓器5個(gè)分接頭時(shí)的非標(biāo)準(zhǔn)變比以備調(diào)壓時(shí)選用。對(duì)于變電所低壓母線為35K變壓器，非標(biāo)準(zhǔn)變比的算法與10KV的相同。

（五）Matpower的M文件的編寫(xiě)。M文件的3個(gè)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(jī)（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(jì)算結(jié)果分析

通過(guò)運(yùn)行M文件，可得系統(tǒng)潮流計(jì)算的部分結(jié)果如圖2所示。

（1）根據(jù)圖5可知，負(fù)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(gè)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(shuō)明此潮流計(jì)算是正確的。（2）根據(jù)圖6可知，PV節(jié)點(diǎn)10的有功功率和電壓幅值在潮流計(jì)算過(guò)程中保持不變，而平衡節(jié)點(diǎn)1的有功功率變?yōu)?0.62MW，是因?yàn)樗淖饔檬瞧胶庀到y(tǒng)功率。（3）平衡節(jié)點(diǎn)1的有功功率40.62MW在初始設(shè)置的功率范圍內(nèi)，說(shuō)明選擇1號(hào)節(jié)點(diǎn)為平衡節(jié)點(diǎn)是正確的。（4）圖6中平衡節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和相角、發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和有功功率以及負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的有功無(wú)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(jì)算中，這些量為定解條件。（5）系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)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(guò)折算發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)3、5、7、9不在指定范圍內(nèi)，需要進(jìn)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(diǎn)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(gè)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(jiàn)表5。

三、Matpower、Matlab編程和Simulink仿真三種方法的比較

（1）隨機(jī)抽取5個(gè)節(jié)點(diǎn)的調(diào)節(jié)后的電壓標(biāo)幺值進(jìn)行對(duì)比，如表7所示。

（2）隨機(jī)抽取5條電壓調(diào)整后的支路功率進(jìn)行對(duì)比，如表8、9所示。

由上述比較可知，從運(yùn)算結(jié)果的各節(jié)點(diǎn)的電壓、支路損耗及支路功率進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)三種方法的數(shù)據(jù)差別很小，可以說(shuō)對(duì)同一個(gè)電力系統(tǒng)，運(yùn)用這三種方法進(jìn)行潮流計(jì)算，其結(jié)果是相同的。

四、結(jié)語(yǔ)

對(duì)給定系統(tǒng)通過(guò)Matpower進(jìn)行潮流計(jì)算后，其運(yùn)算結(jié)果從節(jié)點(diǎn)、支路等方面與Matlab編程與Simulink仿真的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，得出系統(tǒng)運(yùn)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(jì)算結(jié)果基本一致。

參考文獻(xiàn)：

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[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(jì)算教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索 2015（11）

第二篇：電力系統(tǒng)仿真MATPOWER潮流計(jì)算

IEEE30節(jié)點(diǎn)潮流計(jì)算

寧夏大學(xué)新華學(xué)院 馬智

潮流計(jì)算，指在給定電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、元件參?shù)和發(fā)電、負(fù)荷參量條件下，計(jì)算有功功率、無(wú)功功率及電壓在電力網(wǎng)中的分布。潮流計(jì)算是根據(jù)給定的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和發(fā)電機(jī)、負(fù)荷等元件的運(yùn)行條件，確定電力系統(tǒng)各部分穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的計(jì)算。通常給定的運(yùn)行條件有系統(tǒng)中各電源和負(fù)荷點(diǎn)的功率、樞紐點(diǎn)電壓、平衡點(diǎn)的電壓和相位角。待求的運(yùn)行狀態(tài)參量包括電網(wǎng)各母線節(jié)點(diǎn)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(jìn)行分類(lèi)，并分層并行計(jì)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(jì)算速度。論文在MATLAB環(huán)境下，利用其快速的復(fù)數(shù)矩陣運(yùn)算功能，實(shí)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(dāng)變壓器支路阻抗過(guò)小時(shí)，利用Π型模型會(huì)產(chǎn)生數(shù)值巨大的對(duì)地導(dǎo)納，由此會(huì)導(dǎo)致潮流不收斂。為此，論文根據(jù)理想變壓器對(duì)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(lái)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(jì)算的目的

電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算最主要的目的是為了讓電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)做到經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(guò)潮流計(jì)算,合理規(guī)劃電源容量及接入點(diǎn),合理規(guī)劃網(wǎng)架,選擇無(wú)功補(bǔ)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(yùn)行方式時(shí),在預(yù)計(jì)負(fù)荷增長(zhǎng)及新設(shè)備投運(yùn)基礎(chǔ)上,選擇典型方式進(jìn)行潮流計(jì)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(duì)規(guī)劃、基建部門(mén)提出改進(jìn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu),加快基建進(jìn)度的建議。

③正常檢修及特殊運(yùn)行方式下的潮流計(jì)算,用于日運(yùn)行方式的編制,指導(dǎo)發(fā)電廠開(kāi)機(jī)方式,有功、無(wú)功調(diào)整方案及負(fù)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(yùn)行對(duì)靜態(tài)安全的影響分析及作出預(yù)想的運(yùn)行方式調(diào)整方案。

總結(jié)為在電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和規(guī)劃方案的研究中，都需要進(jìn)行潮流計(jì)算以比較運(yùn)行方式或規(guī)劃供電方案的可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，為了實(shí)時(shí)監(jiān)控電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，也需要進(jìn)行大量而快速的潮流計(jì)算。因此，潮流計(jì)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(yùn)算。在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和安排系統(tǒng)的運(yùn)行方式時(shí)，采用離線潮流計(jì)算；在電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控中，則采用在線潮流計(jì)算。

MATLAB軟件的應(yīng)用

MATLAB Compiler是一種編譯工具，它能夠?qū)編寫(xiě)的函數(shù)文件生成函數(shù)庫(kù)或者可執(zhí)行文件COM組件等，以提供給其他高級(jí)語(yǔ)言如C++、C#等進(jìn)行調(diào)用由此擴(kuò)展MATLAB的應(yīng)用范圍，將MATLAB的開(kāi)發(fā)效率與其他高級(jí)語(yǔ)言的運(yùn)行結(jié)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，豐富程序開(kāi)發(fā)的手段。

目前電子計(jì)算機(jī)已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的分析計(jì)算，潮流計(jì)算是其基本應(yīng)用軟件之一?，F(xiàn)有很多潮流計(jì)算方法。對(duì)潮流計(jì)算方法有五方面的要求：（1）計(jì)算速度快（2）內(nèi)存需要少（3）計(jì)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(qiáng)（5）簡(jiǎn)單。

MATLAB是一種交互式、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，廣泛應(yīng)用于工業(yè)界與學(xué)術(shù)界，主要用于矩陣運(yùn)算，同時(shí)在數(shù)值分析、自動(dòng)控制模擬、數(shù)字信號(hào)處理、動(dòng)態(tài)分析、繪圖等方面也具有強(qiáng)大的功能。

MATLAB程序設(shè)計(jì)語(yǔ)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(jì)算問(wèn)題，特別是關(guān)于矩陣和矢量的計(jì)算。MATLAB與C語(yǔ)言和FORTRAN語(yǔ)言相比更容易被掌握。通過(guò)M語(yǔ)言，可以用類(lèi)似數(shù)學(xué)公式的方式來(lái)編寫(xiě)算法，大大降低了程序所需的難度并節(jié)省了時(shí)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(hào)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(hù)通過(guò)相應(yīng)工具的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，可以方便地進(jìn)行計(jì)算、分析及設(shè)計(jì)工作。

MATLAB設(shè)計(jì)中，原始數(shù)據(jù)的填寫(xiě)格式是很關(guān)鍵的一個(gè)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(jì)，主要應(yīng)從使用的角度出發(fā)，原則是簡(jiǎn)單明了，便于修改。

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圖1 IEEE-30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)接線圖

總結(jié)及感想

通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我知道了潮流計(jì)算的基本步驟和方法，明白了潮流計(jì)算對(duì)于電力系統(tǒng)的重要性，準(zhǔn)確的潮流計(jì)算對(duì)于工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)有著十分重要的意義。這次實(shí)習(xí)忙碌但是充實(shí)，在其中我發(fā)現(xiàn)了自己的不足，自己知識(shí)的很多漏洞，和基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)，課外知識(shí)知之甚少?？吹搅俗约豪碚撀?lián)系實(shí)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(jì)對(duì)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(jì)算

南 京 理 工 大 學(xué)

《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》

課程報(bào)告

姓名

XX

學(xué) 號(hào)： 5*** 自動(dòng)化學(xué)院 電氣工程

基于牛頓-拉夫遜法的潮流計(jì)算例題編程報(bào)學(xué)院(系): 專(zhuān)

業(yè): 題

目: 任課教師 碩士導(dǎo)師 告

楊偉 XX

2015年6月10號(hào)

基于牛頓-拉夫遜法的潮流計(jì)算例題編程報(bào)告

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

一 研究?jī)?nèi)容

通過(guò)一道例題來(lái)認(rèn)真分析牛頓-拉夫遜法的原理和方法（采用極坐標(biāo)形式的牛拉法），同時(shí)掌握潮流計(jì)算計(jì)算機(jī)算法的相關(guān)知識(shí)，能看懂并初步使用MATLAB軟件進(jìn)行編程，培養(yǎng)自己電力系統(tǒng)潮流計(jì)算機(jī)算法編程能力。

例題如下：用牛頓-拉夫遜法計(jì)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(diǎn)，節(jié)點(diǎn)5電壓保持U=1.05為定值，其他四個(gè)節(jié)點(diǎn)分別為PQ節(jié)點(diǎn)，給定的注入功率如圖所示。計(jì)算精度要求各節(jié)點(diǎn)電壓修正量不大于10-6。

二 牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算 1 基本原理

牛頓法是取近似解x(k)之后，在這個(gè)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(diǎn)是在方程f(x)=0的單根附近時(shí)誤差將呈平方減少，而且該法還可以用來(lái)求方程的重根、復(fù)根。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算，一般來(lái)說(shuō)，各個(gè)母線所供負(fù)荷的功率是已知的，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓是未知的（平衡節(jié)點(diǎn)外）可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，然后由節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣列寫(xiě)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(jì)算的問(wèn)題就轉(zhuǎn)化為求解非線性方程組的問(wèn)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(xiě)成功率平衡方程，并對(duì)功率平衡方程求偏導(dǎo)，得出對(duì)應(yīng)的雅可比矩陣，給未知節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)電壓不平衡量，節(jié)點(diǎn)電壓加上節(jié)點(diǎn)電壓不平衡量構(gòu)成節(jié)點(diǎn)電壓新的初值，將新的初值帶入原來(lái)的功率平衡方程，并重新形成雅可比矩陣，然后計(jì)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(jì)流程圖

形成了雅克比矩陣并建立了修正方程式，運(yùn)用牛頓-拉夫遜法計(jì)算潮流的核心問(wèn)題已經(jīng)解決，已有可能列出基本計(jì)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(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y；

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

3)將各個(gè)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)電壓的變化量，即修正量； 5)計(jì)算各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓的新值，即修正后的值；

6)利用新值從第（3）步開(kāi)始進(jìn)入下一次迭代，直至達(dá)到精度退出循環(huán)； 7)計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)的功率和線路功率，輸出最后計(jì)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(diǎn),5為平衡節(jié)點(diǎn)

y=0;

% 輸入原始數(shù)據(jù)，求節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)電壓的幅值，a為節(jié)點(diǎn)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(wú)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(dāng)i~=j時(shí)，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(dāng)i=j時(shí)，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(diǎn)電壓新值，準(zhǔn)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(diǎn)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(diǎn)注入電流

I=Y*U'

四

運(yùn)行結(jié)果

節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣

經(jīng)過(guò)五次迭代后的雅克比矩陣

迭代次數(shù)以及節(jié)點(diǎn)電壓的幅值和相角（弧度數(shù)）

節(jié)點(diǎn)注入功率和電流

五 結(jié)果分析

在這次學(xué)習(xí)和實(shí)際操作過(guò)程里：首先，對(duì)電力系統(tǒng)分析中潮流計(jì)算的部分特別是潮流計(jì)算的計(jì)算機(jī)算法中的牛頓-拉夫遜法進(jìn)行深入的研讀，弄明白了其原理、計(jì)算過(guò)程、公式推導(dǎo)以及設(shè)計(jì)流程。牛頓-拉夫遜法是求解非線性方程的迭代過(guò)程，其計(jì)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(jìn)行多次迭代，通過(guò)迭代判據(jù)得到所需要的精度值即準(zhǔn)確值x(*)。六 結(jié)論

通過(guò)這個(gè)任務(wù)，自己在matlab編程，潮流計(jì)算，word文檔的編輯功能等方面均有提高，但也暴漏出一些問(wèn)題：理論知識(shí)儲(chǔ)備不足，對(duì)matlab的性能和特點(diǎn)還不能有一個(gè)全面的把握，對(duì)word軟件也不是很熟練，相信通過(guò)以后的學(xué)習(xí)能彌補(bǔ)這些不足，達(dá)到一個(gè)新的層次。

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

MATPOWER在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用

MATPOWER是一個(gè)用MATLAB的M文件編寫(xiě),用來(lái)解決電力系統(tǒng)潮流計(jì)算和優(yōu)化潮流計(jì)算問(wèn)題的軟件包。MATPOWER特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、易懂且程序代碼公開(kāi)，這為電力系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)學(xué)生深入學(xué)習(xí)和理解掌握潮流計(jì)算中的難點(diǎn)（如節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣、算法及迭代過(guò)程等）提供了一個(gè)開(kāi)放、便捷的平臺(tái)。下面是MATPOWE4.0在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的一個(gè)具體實(shí)例，僅供學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)的讀者參考。讀者利用MATPOWER進(jìn)行潮流計(jì)算時(shí)，結(jié)構(gòu)體mpc各字段的形式可參照case2_5.m進(jìn)行編寫(xiě)。

圖1 2機(jī)5節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)

對(duì)圖1的2機(jī)5節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)（具體參數(shù)參見(jiàn)：現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析-王錫凡），按“version 2”格式編寫(xiě)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(dāng)采用牛頓—拉夫遜法計(jì)算case2_5.m交流電網(wǎng)潮流時(shí)，在MATLAB的名令窗口輸入以下命令即可 >>runpf('case2_5')

計(jì)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(jì)算軟件:1.MATLAB的M文件編寫(xiě)的MATPOWER4.1;2.中國(guó)電力科學(xué)研究院的PASAP;3.美國(guó)Bonnevile電力局的BPA;4.美國(guó)PTI公司的PSS/E;5.美國(guó)電力科學(xué)研究院的ETMSP。

第五篇：電力系統(tǒng)潮流計(jì)算程序設(shè)計(jì)

電力系統(tǒng)潮流計(jì)算程序設(shè)計(jì)

姓名：韋應(yīng)順

學(xué)號(hào)：2011021052 電力工程學(xué)院

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

【】【】1.MATLAB程序12

Function tisco %這是一個(gè)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的程序 n=input（‘n請(qǐng)輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)：n=’）； m=input(‘請(qǐng)輸入支路數(shù)：m=’);ph=input(‘n請(qǐng)輸入平衡母線的節(jié)點(diǎn)號(hào)：ph=’)； B1=input（‘n請(qǐng)輸入支路信號(hào)：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(gè)端點(diǎn) %第二列存貯支路的另一個(gè)端點(diǎn) %第三列存貯支路阻抗

%第四列存貯支路的對(duì)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(hào)

B2=input(‘n請(qǐng)輸入節(jié)點(diǎn)信息：B2=’)； %第一列為電源側(cè)的功率 %第二列為負(fù)荷側(cè)的功率 %第三列為該點(diǎn)的電壓值

%第四列為該點(diǎn)的類(lèi)型：1為PQ，2為PV節(jié)點(diǎn)，3為平衡節(jié)點(diǎn) A=input（‘n請(qǐng)輸入節(jié)點(diǎn)號(hào)及對(duì)地阻抗：A=’）； ip=input（‘n請(qǐng)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(lái)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(lái)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(shí)例驗(yàn)證 【例題】設(shè)有一系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)線見(jiàn)圖1，各支路阻抗和各節(jié)點(diǎn)功率均已以標(biāo)幺值標(biāo)示于圖1中，其中節(jié)點(diǎn)2連接的是發(fā)電廠，設(shè)節(jié)點(diǎn)1電壓保持U1＝1.06定值，試計(jì)算其中的潮流分布，請(qǐng)輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)：n=5 請(qǐng)輸入支路數(shù)：m=7 請(qǐng)輸入平衡母線的節(jié)點(diǎn)號(hào)：ph=l 請(qǐng)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(qǐng)輸入節(jié)點(diǎn)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(qǐng)輸入節(jié)點(diǎn)號(hào)及對(duì)地阻抗： A=[l 0；2 0；3 0；4 0；5 O ] 請(qǐng)輸入修正值：ip=0．000 0l

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