第一篇：基于Matpower的電力系統潮流計算

基于Matpower的電力系統潮流計算

摘 要：本設計根據任務書給定的系統圖和系統參數，運用Matpower軟件進行潮流計算，對運行結果進行分析。最后把Matpower潮流計算的最終結果與Matlab編程和Simulink仿真兩種方法的結果做比較。

關鍵詞：電力系統；潮流計算；Matpower軟件

引言：電力系統分析中，最基本的計算就是潮流計算，它是在電網正常或故障情況下的穩定運行狀態的計算。電力系統潮流計算的目的是計算系統在給定狀態下的節點電壓及功率分布，來檢查系統中各電壓是否滿足要求，系統中各元件是否過負荷以及功率分配的合理性等。潮流計算的結果還能應用于電力系統的穩態分析、最優潮流和安全估計等。本設計主要運用Matpower軟件來進行潮流計算。Matpower多用于小型電力系統的潮流計算分析，它運行較為穩定，計算速度快，運行結果全面、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據等等較繁瑣的工序；從編程上來說，Matpower的程序編寫沒有直接運用Matlab編程復雜。

一、潮流計算的過程

（一）潮流計算的基本要求。根據系統圖及發電廠、變電所、輸電線路等參數，按照設計內容對系統進行潮流計算，并分析計算結果。對于潮流計算結果，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。如計算結果不在該范圍內，則需進行電壓的調整。

（二）系統圖。（1）發電廠資料：母線1和2為發電廠高壓母線，發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）系統圖：兩個發電廠分別通過變壓器和輸電線路與四個變電所相連。

（三）電網的節點設置與分類。從題目給定的系統圖中，可了解該系統為兩端供電網絡，本課題設母線1、2為節點1、10，設變電所1、2、3、4的高壓側為節點2、4、6、8，低壓側為節點3、5、7、9。并設平衡節點為節點1，PV節點為節點10，剩余節點為PQ節點。

變壓器共有5個抽頭，當變壓器高壓側輸入電壓不穩定時來調整抽頭以保持變壓器二次側輸出電壓的穩定。電壓調節范圍為，對應的分接頭開始時設變壓器高壓側接主接頭，降壓變壓器5個分接頭時的非標準變比以備調壓時選用。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個矩陣分別設置系統母線參數、接入系統的發電機（變電所）參數和系統中各支路參數，如圖

2、圖

3、圖4所示。

二、潮流計算結果分析

通過運行M文件，可得系統潮流計算的部分結果如圖2所示。

（1）根據圖5可知，負荷消耗的有功功率228.8MW與系統的有功損耗11.82MW之和為240.62MW，與兩個發電廠輸出的有功功率近似相等，這與理論結果一致，說明此潮流計算是正確的。（2）根據圖6可知，PV節點10的有功功率和電壓幅值在潮流計算過程中保持不變，而平衡節點1的有功功率變為40.62MW，是因為它的作用是平衡系統功率。（3）平衡節點1的有功功率40.62MW在初始設置的功率范圍內，說明選擇1號節點為平衡節點是正確的。（4）圖6中平衡節點的電壓幅值和相角、發電機節點的電壓幅值和有功功率以及負荷節點的有功無功功率與初始設置的數據是一致的，表明了在潮流計算中，這些量為定解條件。（5）系統節點電壓如表4所示，根據系統給定條件低壓母線10KV在9.5―10.5KV之間，變電所低壓母線35KV在35―36KV之間，經過折算發現節點3、5、7、9不在指定范圍內，需要進行電壓調整，電壓調整后折算發現3、5、7、9節點已滿足要求，且相角隨電壓幅值而變化。線路的有功損耗逐漸增加，四個變電所低壓側電壓均在允許范圍內，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個節點的調節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，從運算結果的各節點的電壓、支路損耗及支路功率進行對比發現三種方法的數據差別很小，可以說對同一個電力系統，運用這三種方法進行潮流計算，其結果是相同的。

四、結語

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

參考文獻：

[1] 于群.曹娜.MATLAB/Simulink電力系統建模與仿真[M].北京：機械工業出版社，2011.5

[2] 胡健.楊宣訪.陳帆.HU Jian.YANG Xuan-fang.CHEN Fan 基于牛頓―拉夫遜電力系統潮流計算的改進算法[J]-計算技術與自動化 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在潮流計算教學中的應用[J].實驗室研究與探索 2015（11）

第二篇：電力系統仿真MATPOWER潮流計算

IEEE30節點潮流計算

寧夏大學新華學院 馬智

潮流計算，指在給定電力系統網絡拓撲、元件參數和發電、負荷參量條件下，計算有功功率、無功功率及電壓在電力網中的分布。潮流計算是根據給定的電網結構、參數和發電機、負荷等元件的運行條件，確定電力系統各部分穩態運行狀態參數的計算。通常給定的運行條件有系統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。待求的運行狀態參量包括電網各母線節點的電壓幅值和相角，以及各支路的功率分布、網絡的功率損耗等。它是基于配電網絡特有的層次結構特性，論文提出了一種新穎的分層前推回代算法。該算法將網絡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潮流的計算速度。論文在MATLAB環境下，利用其快速的復數矩陣運算功能，實現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，論文還討論發現，當變壓器支路阻抗過小時，利用Π型模型會產生數值巨大的對地導納，由此會導致潮流不收斂。為此，論文根據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。

關鍵詞：電力系統；潮流分析；MATLAB

潮流計算的目的

電力系統的潮流計算最主要的目的是為了讓電力系統能夠安全穩定運行的同時做到經濟運行。所以考留到經及調度、電網規劃、電力系統可靠性分析。

具體表現在以下方面：

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，為了實時監控電力系統的運行狀態，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。

MATLAB軟件的應用

MATLAB Compiler是一種編譯工具，它能夠將M編寫的函數文件生成函數庫或者可執行文件COM組件等，以提供給其他高級語言如C++、C#等進行調用由此擴展MATLAB的應用范圍，將MATLAB的開發效率與其他高級語言的運行結合起來，取長補短，豐富程序開發的手段。

目前電子計算機已廣泛應用于電力系統的分析計算，潮流計算是其基本應用軟件之一。現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）內存需要少（3）計算結果有良好的可靠性和可信性（4）適應性好，即能處理變壓器變比調整、系統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、面向對象的程序設計語言，廣泛應用于工業界與學術界，主要用于矩陣運算，同時在數值分析、自動控制模擬、數字信號處理、動態分析、繪圖等方面也具有強大的功能。

MATLAB程序設計語言結構完整，且具有優良的移植性，它的基本數據元素

是不需要定義的數組。它可以高效率地解決工業計算問題，特別是關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，可以用類似數學公式的方式來編寫算法，大大降低了程序所需的難度并節省了時間，從而可把主要的精力集中在算法的構思而不是編程上。

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（CONTROL SYSTEMS）、神經網絡（NEURAL NETWORKS）、模糊邏輯(FUZZY LOGIC)、小波(WAVELETS)和模擬（SIMULATION）等等。不同領域、不同層次的用戶通過相應工具的學習和應用，可以方便地進行計算、分析及設計工作。

MATLAB設計中，原始數據的填寫格式是很關鍵的一個環節，它與程序使用的方便性和靈活性有著直接的關系。原始數據輸入格式的設計，主要應從使用的角度出發，原則是簡單明了，便于修改。

14611121416***25783***9202422302526

圖1 IEEE-30節點系統接線圖

總結及感想

通過這次的課程設計，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的重要性，準確的潮流計算對于工農業的生產有著十分重要的意義。這次實習忙碌但是充實，在其中我發現了自己的不足，自己知識的很多漏洞，和基礎知識不扎實，課外知識知之甚少。看到了自己理論聯系實際的能力還需提高，也知道了自己以后學習的方向和目的。這次課程設計對自己意義很大，自己從中獲得很多東西。

第三篇：電力系統潮流計算

南 京 理 工 大 學

《電力系統穩態分析》

課程報告

姓名

XX

學 號： 5*** 自動化學院 電氣工程

基于牛頓-拉夫遜法的潮流計算例題編程報學院(系): 專

業: 題

目: 任課教師 碩士導師 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：電力系統潮流計算的目的在于：確定電力系統的運行方式、檢查系統中各元件是否過壓或者過載、為電力系統繼電保護的整定提供依據、為電力系統的穩定計算提供初值、為電力系統規劃和經濟運行提供分析的基礎。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、計算過程也不復雜，而且由于人們引入泰勒級數和非線性代數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據的存儲和運算, 數據精確度高，能進行潮流計算中的各種矩陣運算，使得傳統潮流計算方法更加優化。

一 研究內容

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知識，能看懂并初步使用MATLAB軟件進行編程，培養自己電力系統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的潮流分布，其中系統中5為平衡節點，節點5電壓保持U=1.05為定值，其他四個節點分別為PQ節點，給定的注入功率如圖所示。計算精度要求各節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、復根。電力系統潮流計算，一般來說，各個母線所供負荷的功率是已知的，各個節點的電壓是未知的（平衡節點外）可以根據網絡結構形成節點導納矩陣，然后由節點導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，得出對應的雅可比矩陣，給未知節點賦電壓初值，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、節點電壓不平衡量（未知的）構成了誤差方程，解誤差方程，得到節點電壓不平衡量，節點電壓加上節點電壓不平衡量構成節點電壓新的初值，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。由課本總結基本步驟如下：

1)形成節點導納矩陣Y；

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

3)將各個節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矩陣的雅克比矩陣；

4)解修正方程式，求各節點電壓的變化量，即修正量； 5)計算各個節點電壓的新值，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； 7)計算平衡節點的功率和線路功率，輸出最后計算結果； ① 公式推導

② 流程圖

三

matlab編程代碼

clear;

% 如圖所示1，2，3，4為PQ節點,5為平衡節點

y=0;

% 輸入原始數據，求節點導納矩陣

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;

% 求節點導納矩陣中互導納

for i=1:5

for j=1:5

if i~=j

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

end

end

end

% 求節點導納矩陣中自導納

for i=1:5

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

end

Y

% Y為導納矩陣

G=real(Y);

B=imag(Y);% 輸入原始節點的給定注入功率

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為節點電壓的幅值，a為節點電壓的相位角

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

% 求節點注入電流

I=Y*U'

四

運行結果

節點導納矩陣

經過五次迭代后的雅克比矩陣

迭代次數以及節點電壓的幅值和相角（弧度數）

節點注入功率和電流

五 結果分析

在這次學習和實際操作過程里：首先，對電力系統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、公式推導以及設計流程。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，通過迭代判據得到所需要的精度值即準確值x(*)。六 結論

通過這個任務，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，相信通過以后的學習能彌補這些不足，達到一個新的層次。

第四篇：MATPOWER在電力系統潮流計算中的應用,MATPOWER

MATPOWER在電力系統潮流計算中的應用

MATPOWER是一個用MATLAB的M文件編寫,用來解決電力系統潮流計算和優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，這為電力系統專業學生深入學習和理解掌握潮流計算中的難點（如節點導納矩陣、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在電力系統潮流計算中的一個具體實例，僅供學習電力系統專業的讀者參考。讀者利用MATPOWER進行潮流計算時，結構體mpc各字段的形式可參照case2_5.m進行編寫。

圖1 2機5節點系統

對圖1的2機5節點系統（具體參數參見：現代電力系統分析-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.美國電力科學研究院的ETMSP。

第五篇：電力系統潮流計算程序設計

電力系統潮流計算程序設計

姓名：韋應順

學號：2011021052 電力工程學院

牛頓—拉夫遜潮流計算方法具有能夠將非線性方程線性化的特點，而使用MATLAB語言是由于MATLAB語言的數學邏輯強，易編譯。

【】【】1.MATLAB程序12

Function tisco %這是一個電力系統潮流計算的程序 n=input（‘n請輸入節點數：n=’）； m=input(‘請輸入支路數：m=’);ph=input(‘n請輸入平衡母線的節點號：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請輸入節點信息：B2=’)； %第一列為電源側的功率 %第二列為負荷側的功率 %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節點，3為平衡節點 A=input（‘n請輸入節點號及對地阻抗：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】設有一系統網絡結線見圖1，各支路阻抗和各節點功率均已以標幺值標示于圖1中，其中節點2連接的是發電廠，設節點1電壓保持U1＝1.06定值，試計算其中的潮流分布，請輸入節點數：n=5 請輸入支路數：m=7 請輸入平衡母線的節點號：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

參考文獻

[1]陳珩．電力系統穩定分析[M]．北京：中國電力出版社，2002：139—187．

[2]鄭阿奇．MATLAB實用教程[M]．北京：電子工業出版社，2005：1-243．

[3] 束洪春，孫士云，等．云電送粵交商流混聯系統全過 程動態電壓研究[J】．中國電力，2008，4l(10)：l-4． SHU Hong—ch吼，SUN Shi-yun，et a1．Research on fun prc'cess dyn鋤ic Voltage stabil時of hybrid AC／DC poWer tmnsmission System舶m Yu衄an proVince to G啪gdong province【J】．Electric Power，2008，4l(10)： l-4．

[4] 朱新立，湯涌，等．大電網安全分析的全過程動態仿 真技術[J】．電網技術，2008，32(22)：23—28． SONG Xin—Ii，TANG Yof唱，et a1． Full dyn鋤ic simulation for the stabilhy a眥lysis of large power system【J】．Power System融IlrIolo影，2008，32(22)： 23．28．

[5]Roytelm鋤I，Shallidehpour S M．A comprehcnsivc long teml dynaIIlic simulation for powcr system recoVery【J】． IEEE Transactions 0n Power Systems，1994，9(3)． [6] 石雩梅，汪志宏，等．發電機勵磁系統數學模型及參 數對電網動態穩定性分析結果影響的研究[J】．繼電 器，2007，35(21)：22-27．

SHI Xue．mei，WANG Zlli-hon舀et a1．Iksearch on the innuence of g鋤e翰to璐baScd ∞de詛iled excitation system models柚d parameterS t0 power鏟id dyn鋤ic stabil時【J】．Relay，2007，35(2 1)：22-27．

[7] 方思立，朱方．快速勵磁系統對系統穩定的影響[J】．中 國電機工程學報，1986，6(1)：20．28．

FANG Si．1i，ZHU Fang．The effbct of f弧t．respon∞

excitation system on the stability of power netwofk【J】． Proceedings ofthe CSEE，1986，6(1)：20-28．

[8] 劉取．電力系統穩定性及發電機勵磁控制[M】．北京： 中國電力出版社，2007．

LIU Qu．Power system S詛bility鋤d generator excitation control【M】．BeUing：ChiIla Electric Powef Press，2007． [9] Dallachy J L，Anderson T．EXperience with rcplacing ro詛ting exciters wim static exciters【J】．1k InStitution of Electrical Engineers，1 996．

[10] 陳利芳，陳天祿．淺談自并勵勵磁系統在大容量機組 中的應用【J】．繼電器，2007，35(1)：8l培4． CHEN Li-f抽島CHEN Tian—lIL Application of 辯l仁exci組tion mode in large capacity髫memtor unit【J】． ReIay'2007，35(1)：81-84．

[11] 方思立，劉增煌，孟慶和．大型汽輪發電機自并勵勵 磁系統的應用條件【J]．中國電力，1994，27(12)：61．63． FANG Si．Ii，LIU Zeng-hu鋤g，MENG Qin爭hc．m application conditions of large turbine generator self-excitation system【J】．Electric Powef，1994，27(12)： 61．63．

[12]梁小冰，黃方能．利用EMTDC進行長持續時間過程 的仿真研究【J】．電網技術，2002，26(9)：55．57． LIANG Xiao-bing，HUANG Fan爭眥ng．How to cany out simulalion of long dul‘ation processes by use of EMTDC【J】．Power System 11echnology，2002，26(9)： 55-57．

[13]王卉，陳楷，彭哲，等．數字仿真技術在電力系統中 的應用及常用的幾種數字仿真工具【J】．繼電器，2004，32(21)：7l一75．

wANG Hui，CHEN Kai，PENG zhe，et a1．Application of digital simulation眥hniques棚d severaJ simulation tools in power system[J】．Relay，2004，32(21)：71·75．

[14]IEEE Power Engmeering Socie哆．IEEE std 421．5．2005 IEEE玎ccOmmended practice for excitation system models for power system stabiI時studies【s】．