計(jì)算技術(shù) 信息發(fā)展 與 64 —— 科協(xié)論壇 · 2011 年第 6 期(下) —— 基于 Matlab 的電力系統(tǒng)潮流編程計(jì)算 □ 黃揚(yáng)威 吳喜春 郭志峰 張斯翔 (三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院 湖北·宜昌 443002) 摘 要： 通過介紹電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，提出運(yùn)用 Matlab 語言對電力系統(tǒng)潮流計(jì)算進(jìn)行編程計(jì)算。在程序的編寫過程中采用了數(shù)學(xué)模型建立，稀疏技術(shù)、節(jié)點(diǎn)編號順序優(yōu)化等方法。從潮流計(jì)算的基本方程出發(fā)，采用 牛頓—拉夫遜法并通過建立矩陣的修正方程來依次迭代，逐步逼近真值來計(jì)算電網(wǎng)的電壓和功率分布等。 關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 潮流計(jì)算 Matlab 仿真 牛頓—拉夫遜算法 中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-3973(2011)006-064-03 1 概述 電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中最為常見的基本計(jì)算。在實(shí)際電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算中，已知的運(yùn)行參數(shù)往往是節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷和發(fā)電機(jī)的功率，而不是他們的電流，因此不能用網(wǎng)絡(luò)方程來進(jìn)行潮流計(jì)算。而應(yīng)該先建立節(jié)點(diǎn)功率方程，再求出各節(jié)點(diǎn)的電壓和相位進(jìn)而求出系統(tǒng)潮流分布。 2 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算數(shù)學(xué)模型 2.1 節(jié)點(diǎn)分類 2.1.1 PQ 節(jié)點(diǎn) 這類節(jié)點(diǎn)的有功功率 P 與無功功率 Q 是給定的，節(jié)點(diǎn)電壓(V，)是待求的量。通常變電所都是這一類的節(jié)點(diǎn)，由于沒 有發(fā)電設(shè)備，所以發(fā)電功率為零，在有些情況下，系統(tǒng)中某些發(fā)電廠送出的功率在一定時(shí)間內(nèi)為固定時(shí)，該發(fā)電廠母線也作為 PQ 節(jié)點(diǎn)。電力系統(tǒng)中的大多數(shù)屬于這一類型。 2.1.2 PV 節(jié)點(diǎn) 這類節(jié)點(diǎn)的有功功率 P 及電壓幅值 V 為已知，待求量是該點(diǎn)的無功功率 Q 及電壓向量的角度 。這種節(jié)點(diǎn)是系統(tǒng)中可以調(diào)節(jié)電壓的母線，通常選擇有一定無功功率貯備的發(fā)電廠母線作為 PV 節(jié)點(diǎn)。當(dāng)變電所有無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，也可以作為 PV 節(jié)點(diǎn)處理。 2.1.3 平衡節(jié)點(diǎn) 在潮流分布算出以前，網(wǎng)絡(luò)中的功率損失是未知的，因此網(wǎng)絡(luò)中至少有一個(gè)節(jié)點(diǎn)的有功功率 P 不能給定，這個(gè)節(jié)點(diǎn)承擔(dān)了系統(tǒng)的有功功率平衡。另外必須選定一個(gè)節(jié)點(diǎn)，指定其電壓相位為零，作為計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓相位的參考，這個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為基準(zhǔn)電壓，它的幅值是給定的。為了計(jì)算上的方便，平衡節(jié)點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)選為同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，平衡節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)，它的電壓幅值和相位已給定，而其有功功率和無功功率是待求量，一般選擇主調(diào)頻發(fā)電廠為平衡節(jié)點(diǎn)比較合理。 2.2 電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)編號優(yōu)化 2.2.1 靜態(tài)地按最少出線支路數(shù)編號 這種方法由稱為靜態(tài)優(yōu)化法。在編號以前。首先統(tǒng)計(jì)電力網(wǎng)絡(luò)個(gè)節(jié)點(diǎn)的出線支路數(shù)，然后，按出線支路數(shù)有少到多的節(jié)點(diǎn)順序編號。當(dāng)由 n 個(gè)節(jié)點(diǎn)的出線支路相同時(shí)，則可以按任意次序?qū)@ n 個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號。這種編號方法的根據(jù)是導(dǎo)納矩陣中，出線支路數(shù)最少的節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的行中非零元素也 最少，因此在消去過程中產(chǎn)成注入元素的可能性比較小。這種方法非常簡單，適用也接方式比較簡單，即環(huán)路較少的電力網(wǎng)。 2.2.2 動(dòng)態(tài)地按增加出線支路數(shù)最少編號 在上述的方法中，各節(jié)點(diǎn)的出線支路數(shù)是按原始網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)出來的，在編號過程中認(rèn)為固定不變的，事實(shí)上，在節(jié)點(diǎn)消去過程中，每消去一個(gè)節(jié)點(diǎn)以后，與該節(jié)點(diǎn)相連的各節(jié)點(diǎn)的出線支路數(shù)將發(fā)生變化(增加，減少或保持不變)。因此，如果每消去一個(gè)節(jié)點(diǎn)后，立即修正尚未編號節(jié)點(diǎn)的出線支路數(shù)，然后選其中支路數(shù)最少的一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號，就可以預(yù)期得到更好的效果，動(dòng)態(tài)按最少出線支路數(shù)編號方法的特點(diǎn)就是按出線最少原則編號時(shí)考慮了消去過程中各節(jié)點(diǎn)出線支路數(shù)目的變動(dòng)情況。 2.3 牛頓—拉夫遜的基本原理 牛頓迭代法是取 x0 之后，在這個(gè)基礎(chǔ)

總結(jié)

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