計算技術 信息發展 與 64 —— 科協論壇 · 2011 年第 6 期(下) —— 基于 Matlab 的電力系統潮流編程計算 □ 黃揚威 吳喜春 郭志峰 張斯翔 (三峽大學電氣與新能源學院 湖北·宜昌 443002) 摘 要： 通過介紹電力系統的實際運行情況，提出運用 Matlab 語言對電力系統潮流計算進行編程計算。在程序的編寫過程中采用了數學模型建立，稀疏技術、節點編號順序優化等方法。從潮流計算的基本方程出發，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，逐步逼近真值來計算電網的電壓和功率分布等。 關鍵詞：電力系統 潮流計算 Matlab 仿真 牛頓—拉夫遜算法 中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973(2011)006-064-03 1 概述 電力系統的潮流計算是研究電力系統穩態運行中最為常見的基本計算。在實際電力系統的潮流計算中，已知的運行參數往往是節點的負荷和發電機的功率，而不是他們的電流，因此不能用網絡方程來進行潮流計算。而應該先建立節點功率方程，再求出各節點的電壓和相位進而求出系統潮流分布。 2 電力系統潮流計算數學模型 2.1 節點分類 2.1.1 PQ 節點 這類節點的有功功率 P 與無功功率 Q 是給定的，節點電壓(V，)是待求的量。通常變電所都是這一類的節點，由于沒 有發電設備，所以發電功率為零，在有些情況下，系統中某些發電廠送出的功率在一定時間內為固定時，該發電廠母線也作為 PQ 節點。電力系統中的大多數屬于這一類型。 2.1.2 PV 節點 這類節點的有功功率 P 及電壓幅值 V 為已知，待求量是該點的無功功率 Q 及電壓向量的角度 。這種節點是系統中可以調節電壓的母線，通常選擇有一定無功功率貯備的發電廠母線作為 PV 節點。當變電所有無功補償設備時，也可以作為 PV 節點處理。 2.1.3 平衡節點 在潮流分布算出以前，網絡中的功率損失是未知的，因此網絡中至少有一個節點的有功功率 P 不能給定，這個節點承擔了系統的有功功率平衡。另外必須選定一個節點，指定其電壓相位為零，作為計算各節點電壓相位的參考，這個節點稱為基準電壓，它的幅值是給定的。為了計算上的方便，平衡節點和基準點選為同一個節點，平衡節點只有一個，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，一般選擇主調頻發電廠為平衡節點比較合理。 2.2 電力網絡節點編號優化 2.2.1 靜態地按最少出線支路數編號 這種方法由稱為靜態優化法。在編號以前。首先統計電力網絡個節點的出線支路數，然后，按出線支路數有少到多的節點順序編號。當由 n 個節點的出線支路相同時，則可以按任意次序對這 n 個節點進行編號。這種編號方法的根據是導納矩陣中，出線支路數最少的節點所對應的行中非零元素也 最少，因此在消去過程中產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，即環路較少的電力網。 2.2.2 動態地按增加出線支路數最少編號 在上述的方法中，各節點的出線支路數是按原始網絡統計出來的，在編號過程中認為固定不變的，事實上，在節點消去過程中，每消去一個節點以后，與該節點相連的各節點的出線支路數將發生變化(增加，減少或保持不變)。因此，如果每消去一個節點后，立即修正尚未編號節點的出線支路數，然后選其中支路數最少的一個節點進行編號，就可以預期得到更好的效果，動態按最少出線支路數編號方法的特點就是按出線最少原則編號時考慮了消去過程中各節點出線支路數目的變動情況。 2.3 牛頓—拉夫遜的基本原理 牛頓迭代法是取 x0 之后，在這個基礎

總結

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