基于Matlab的五節(jié)點潮流仿真

摘 要：潮流計算是電力系統(tǒng)設(shè)計與運行的基本計算，可將網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點電壓和功率計算出來，繼而進行損耗的計算。通過潮流計算可以檢測和預(yù)知電力系統(tǒng)中負荷和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化，從而保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行。文章以電力系統(tǒng)五節(jié)點潮流算例為基礎(chǔ)，應(yīng)用牛頓潮流計算方法，構(gòu)建基于Matlab的程序與仿真，并對程序與仿真結(jié)果進行對比。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)五節(jié)點；程序與仿真；牛頓潮流計算

引言

潮流計算是在電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時的一種運算，由系統(tǒng)賦予的運行條件和整體結(jié)構(gòu)來確定整個系統(tǒng)運行的狀況。同時它也是電力系統(tǒng)應(yīng)用最基本和最廣泛的電氣計算。較早的時候大多數(shù)的人用高斯——賽德爾迭代法求解潮流，因為它在運算的時候內(nèi)部儲存量比較小，但其收斂性卻一般，所以在這以后人們就選用阻抗法，經(jīng)過修改和運算方式的改進后，牛頓法就成為人們應(yīng)用潮流計算的常用方法，其主要的特點就是將方程的非線性化變?yōu)榉匠痰木€性化。文章重點以牛頓潮流計算作為潮流計算的方法，在Matlab中應(yīng)用電力系統(tǒng)五節(jié)點算例進行仿真對比分析。

1 牛頓法潮流計算

簡言之，其核心就是把非線性方程式的求解過程變?yōu)橄鄬?yīng)的線性求解的過程。在牛頓潮流計算中形成雅克比矩陣之后，在此基礎(chǔ)上建立相對應(yīng)的修正方程，它的基本計算流程為：1.求解各個節(jié)點導(dǎo)納，并組成相對應(yīng)的矩陣YB；2、設(shè)置各個節(jié)點的初始值ei（0）、fi（0）；3、把各個節(jié)點的初始電壓值帶入式中求解修正方程式中的非平衡量ΔPi（0）、ΔQi（0）、Ui（0）2 ；4、求雅克比矩陣各元素Nij、Nij、Jij、Lij與Rij、Sij；5、求解修正量Δei（0）、Δfi（0）；6、再次計算各個節(jié)點的電壓；7、在之前的基礎(chǔ)上迭代；8、求解線路上的功率以及平衡節(jié)點的功率。其中節(jié)點電壓可采用直角坐標(biāo)形式或者極坐標(biāo)的形式。

在牛頓潮流計算的修正方程處理的方式上能聯(lián)系修正方程式的求解，求解過程能采取形成、消元、儲存同時進行的方式。另外節(jié)點編號也能做有關(guān)的優(yōu)化，其優(yōu)化法通常有三種，它們?yōu)殪o態(tài)法、半動態(tài)法和動態(tài)法。

牛頓潮流算法擁有很多優(yōu)勢，例如它在潮流計算過程中的收斂速度較快，初始值選取性也比較好，并且收斂更為精準(zhǔn)。它的迭代次數(shù)與所運算的系統(tǒng)范圍基本上沒有關(guān)聯(lián)。它還具有收斂的可靠性，對于病態(tài)系統(tǒng)也能可靠收斂。收斂的可靠性一般取決于一個比較好的啟動初始值，假若初始值選擇不恰當(dāng)，算法也就不能夠準(zhǔn)確的收斂。

2 基于Matlab建立仿真

五節(jié)點等值網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

這里PV節(jié)點為5，PQ節(jié)點分別為2，3，4，而平衡節(jié)點為1。這里的發(fā)電機側(cè)電壓為10kv，其線路側(cè)電壓為110kv，變壓器的容量規(guī)定為100MV·A。相關(guān)的數(shù)據(jù)設(shè)置參考了文獻[2]。

3 結(jié)果對比分析

程序與模型仿真數(shù)據(jù)對比（表3）。

通過Matlab的模型與程序仿真得出了幾組實驗數(shù)據(jù)，對比模型與程序仿真結(jié)果中多數(shù)數(shù)據(jù)相差不大，仿真結(jié)果基本正確。

參考文獻

[1]郭麗萍，顧秀芳.電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計指導(dǎo)及示例分析[M].水利水電出版社，2011.

[2]于群，曹娜.MATLAB/Simulink電力系統(tǒng)建模與仿真[M].機械工業(yè)出版社，2011.

[3]劉衛(wèi)國.MATLAB程序設(shè)計與應(yīng)用[M].高等教育出版社，2006.

[4]陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析[M].中國電力出版社，2013.

[5]于永源，楊綺雯.電力系統(tǒng)分析[M].中國電力出版社，2007.

[6]劉天琪.現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析理論與方法[M].中國電力出版社，2007.