电力系统仿真MATPOWER潮流计算

IEEE30IEEE30 节点潮流计算节点潮流计算 宁夏大学新华学院宁夏大学新华学院马智马智 潮流计算,指在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下， 计算有功功率、 无功功率及电压在电力网中的分布。潮流计算是根据给定的电网 结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状 态参数的计算。 通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电 压、平衡点的电压和相位角.待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅 值和相角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。 它是基于配电网络特有的层次结构特性， 论文提出了一种新颖的分层前推回代算 法.该算法将网络支路按层次进行分类 ,并分层并行计算各层次的支路功率损耗 和电压损耗,因而可大幅度提高配电网潮流的计算速度。论文在 MATLAB 环境下， 利用其快速的复数矩阵运算功能,实现了文中所提的分层前推回代算法，并取得 了非常明显的速度效益。另外,论文还讨论发现，当变压器支路阻抗过小时，利 用 Π 型模型会产生数值巨大的对地导纳， 由此会导致潮流不收敛。为此,论文根 据理想变压器对功率和电压的变换原理， 提出了一种有效的电压变换模型来处理 变压器支路,从而改善了潮流算法的收敛特性。 关键词：关键词：电力系统;潮流分析；MATLAB 1 潮流计算的目的潮流计算的目的 电力系统的潮流计算最主要的目的是为了让电力系统能够安全稳定运 行的同时做到经济运行。 所以考留到经及调度、 电网规划、电力系统可靠性 分析. 具体表现在以下方面： ①在电网规划阶段 ,通过潮流计算 ,合理规划电源容量及接入点,合理规 划网架，选择无功补偿方案 ,满足规划水平的大、小方式下潮流交换控 制、调峰、调相、调压的要求。 ②在编制年运行方式时 ,在预计负荷增长及新设备投运基础上，选择典 型方式进行潮流计算，发现电网中薄弱环节，供调度员日常调度控制参 考,并对规划、基建部门提出改进网架结构,加快基建进度的建议。 ③正常检修及特殊运行方式下的潮流计算,用于日运行方式的编制，指 导发电厂开机方式 ,有功、无功调整方案及负荷调整方案，满足线路、变 压器热稳定要求及电压质量要求。 ④预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行 方式调整方案。 总结为在电力系统运行方式和规划方案的研究中,都需要进行潮流计 算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。 同时，为了 实时监控电力系统的运行状态， 也需要进行大量而快速的潮流计算。 因此， 潮流计算是电力系统中应用最广泛、 最基本和最重要的一种电气运算。 在系 统规划设计和安排系统的运行方式时，采用离线潮流计算； 在电力系统运行 状态的实时监控中，则采用在线潮流计算。 MATLABMATLAB 软件的应用软件的应用 MATLAB Compiler MATLAB Compiler 是一种编译工具，它能够将 M 编写的函数文件生成函数 库或者可执行文件 COM 组件等，以提供给其他高级语言如 C++、C＃等进行调用 由此扩展 MATLAB 的应用范围，将 MATLAB 的开发效率与其他高级语言的运行结 合起来，取长补短，丰富程序开发的手段。 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 用软件之一。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,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 2 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(SIGNAL PROCESSING） 、控制系统(CONTROL SYSTEMS） 、神 经网络（NEURAL NETWORKS） 、模糊逻辑(FUZZY LOGIC） 、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。 1 1 4 4 6 6 1111 1212 1414 1616 1515 1717 1010 9 9 2929 2727 2 2 5 5 7 7 8 8 3 3 1313 2828 2121 1818 1515 19192020 2424 2222 3030 25252626 图 1 IEEE-30 节点系统接线图 3 4 5 6 7 8 9 10 总结及感想总结及感想 通过这次的课程设计，我知道了潮流计算的基本步骤和方法，明白了潮流 计算对于电力系统的重要性,准确的潮流计算对于工农业的生产有着十分重要 的意义。这次实习忙碌但是充实,在其中我发现了自己的不足，自己知识的很 多漏洞，和基础知识不扎实，课外知识知之甚少.看到了自己理论联系实际的 能力还需提高，也知道了自己以后学习的方向和目的。这次课程设计对自己意 义很大,自己从中获得很多东西. 11