MATLAB在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用實(shí)例課件

第4章MATLAB在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用實(shí)例4.1MATPOWER軟件在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用實(shí)例4.2Powergui在簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用實(shí)例第4章MATLAB在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用實(shí)例4.1M14.1MATPOWER軟件在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用實(shí)例4.1.1MATPOWER的安裝

4.1.2MATPOWER的主要技術(shù)規(guī)則4.1MATPOWER軟件在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用實(shí)例424.1.1MATPOWER的安裝1)到MATPOWER主頁(yè)()上按照下載指導(dǎo)下載相關(guān)壓縮文件。

2)解壓下載的文件。

3)將解壓后的文件放到MATLAB的搜索路徑下。4.1.1MATPOWER的安裝1)到MATPOWER主頁(yè)31.數(shù)據(jù)文件格式1)version1格式。

2)version2格式。1.數(shù)據(jù)文件格式1)version1格式。

2)versi4圖4-12機(jī)5節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)圖4-12機(jī)5節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)51)字段baseMVA是一個(gè)標(biāo)量，用來(lái)設(shè)置基準(zhǔn)容量，如100MVA。

2)字段bus是一個(gè)矩陣，用來(lái)設(shè)置電網(wǎng)中各母線參數(shù)。

①bus_i用來(lái)設(shè)置母線編號(hào)(正整數(shù))。

②type用來(lái)設(shè)置母線類型,1為PQ節(jié)點(diǎn)母線,2為PV節(jié)點(diǎn)母線,3為平衡(參考)節(jié)點(diǎn)母線，4為孤立節(jié)點(diǎn)母線。

③Pd和Qd用來(lái)設(shè)置母線注入負(fù)荷的有功功率和無(wú)功功率。

④Gs、Bs用來(lái)設(shè)置與母線并聯(lián)電導(dǎo)和電納。

⑤baseKV用來(lái)設(shè)置該母線基準(zhǔn)電壓。

⑥Vm和Va用來(lái)設(shè)置母線電壓的幅值、相位初值。

⑦Vmax和Vmin用來(lái)設(shè)置工作時(shí)母線最高、最低電壓幅值。1)字段baseMVA是一個(gè)標(biāo)量，用來(lái)設(shè)置基準(zhǔn)容量，如1006⑧area和zone用來(lái)設(shè)置電網(wǎng)斷面號(hào)和分區(qū)號(hào)，一般都設(shè)置為1，前者可設(shè)置范圍為1～100，后者可設(shè)置范圍為1～999。

3)字段gen為一個(gè)矩陣，用來(lái)設(shè)置接入電網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)(電源)參數(shù)。

①bus用來(lái)設(shè)置接入發(fā)電機(jī)(電源)的母線編號(hào)。

②Pg和Qg用來(lái)設(shè)置接入發(fā)電機(jī)(電源)的有功功率和無(wú)功功率。

③Pmax和Pmin用來(lái)設(shè)置接入發(fā)電機(jī)(電源)的有功功率最大、最小允許值。

④Qmax和Qmin用來(lái)設(shè)置接入發(fā)電機(jī)(電源)的無(wú)功功率最大、最小允許值。

⑤Vg用來(lái)設(shè)置接入發(fā)電機(jī)(電源)的工作電壓。⑧area和zone用來(lái)設(shè)置電網(wǎng)斷面號(hào)和分區(qū)號(hào)，一般都設(shè)置7⑥mBase用來(lái)設(shè)置接入發(fā)電機(jī)(電源)的功率基準(zhǔn),如果為默認(rèn)值,就是baseMVA變量的值。

⑦status用來(lái)設(shè)置發(fā)電機(jī)(電源)工作狀態(tài),1表示投入運(yùn)行,0表示退出運(yùn)行。

4)字段branch也是一個(gè)矩陣，用來(lái)設(shè)置電網(wǎng)中各支路參數(shù)。

①fbus和tbus用來(lái)設(shè)置該支路由起始節(jié)點(diǎn)(母線)編號(hào)和終止節(jié)點(diǎn)(母線)編號(hào)。

②r、x和b用來(lái)設(shè)置該支路的電阻、電抗和充電電納。

③rateA、rateB和rateC分別用來(lái)設(shè)置該支路長(zhǎng)期、短期和緊急允許功率。⑥mBase用來(lái)設(shè)置接入發(fā)電機(jī)(電源)的功率基準(zhǔn),如果為默8④ratio用來(lái)設(shè)置該支路的變比，如果支路元件是導(dǎo)線,那么ratio為0；如果支路元件為變壓器，則該變比為fbus側(cè)母線的基準(zhǔn)電壓與tbus側(cè)母線的基準(zhǔn)電壓之比。

⑤angle用來(lái)設(shè)置支路的相位角度，如果支路元件為變壓器(或移相器)，就是變壓器(或移相器)的轉(zhuǎn)角；如果支路元件是導(dǎo)線，相位角度則為0°。

⑥status用來(lái)設(shè)置支路工作狀態(tài)，1表示投入運(yùn)行，0表示退出運(yùn)行。

⑦angmin、angmax用來(lái)設(shè)置支路相位角度的最小和最大差值。

2.控制選項(xiàng)④ratio用來(lái)設(shè)置該支路的變比，如果支路元件是導(dǎo)線,那么9表4-1MATPOWER選項(xiàng)向量中有關(guān)潮流計(jì)算的選項(xiàng)功能描述序號(hào)變量名默認(rèn)值功能描述1PF_ALG1潮流算法

1—牛頓法

2—快速解耦算法(XB版本)

3—快速解耦算法(BX版本)

4—高斯-賽德?tīng)柗?PF_TOLle?8每一個(gè)單元（節(jié)點(diǎn)）的有功和無(wú)功最大的允許偏差3PF_MAX_IT10牛頓法的最大迭代次數(shù)4PF_MAX_IT_FD30快速解耦算法的最大迭代次數(shù)表4-1MATPOWER選項(xiàng)向量中有關(guān)潮流計(jì)算的選項(xiàng)功能描10表4-1MATPOWER選項(xiàng)向量中有關(guān)潮流計(jì)算的選項(xiàng)功能描述5PF_MAX_IT_GS1000高斯?賽德?tīng)柗ǖ淖畲蟮螖?shù)6ENFORCE_Q_LIMS0機(jī)組電壓無(wú)功控制限制［0或者1］7PF_DC0采用直流潮流模型

0—使用交流模型，采用交流算法選項(xiàng)

1—使用直流模型，忽略交流算法選項(xiàng)表4-1MATPOWER選項(xiàng)向量中有關(guān)潮流計(jì)算的選項(xiàng)功能描11表4-2MATPOWER選項(xiàng)向量中有關(guān)潮流計(jì)算輸出結(jié)果的選項(xiàng)功能描述序號(hào)變量名默認(rèn)值功能描述31VERBOSE1打印進(jìn)程信息的數(shù)量

0—不打印進(jìn)程信息

1—打印少量進(jìn)程信息

2—打印大量進(jìn)程信息

3—打印所有進(jìn)程信息32OUT_ALL-1結(jié)果的打印控制

-1—用分散的標(biāo)志來(lái)控制哪些需要輸出

0—不打印任何內(nèi)容

1—打印所有內(nèi)容表4-2MATPOWER選項(xiàng)向量中有關(guān)潮流計(jì)算輸出結(jié)果的選12表4-2MATPOWER選項(xiàng)向量中有關(guān)潮流計(jì)算輸出結(jié)果的選項(xiàng)功能描述33OUT_SYS_SUM1打印系統(tǒng)概要信息［0或者1］34OUT_AREA_SUM0打印區(qū)域概要信息［0或者1］35OUT_BUS1打印母線細(xì)節(jié)信息［0或者1］36OUT_BRANCH1打印支路細(xì)節(jié)信息［0或者1］37OUT_GEN0打印機(jī)組細(xì)節(jié)信息［0或者1］表4-2MATPOWER選項(xiàng)向量中有關(guān)潮流計(jì)算輸出結(jié)果的選13表4-3迭代過(guò)程中的各節(jié)點(diǎn)電壓變化情況迭代次數(shù)10．966430-0．0334821．1053820．3607041．058813-0．0690001．050000．43570420．875129-0．0766191．0793520．3141471．037934-0．0740621．050000．38381730．862445-0．0832281．0779370．3116111．036437-0．0747201．050000．38124540．862150-0．0834001．0779160．3116021．036410-0．0747331．050000．38123750．862150-0．0834001．0779160．3116021．036410-0．0747331．050000．381237表4-3迭代過(guò)程中的各節(jié)點(diǎn)電壓變化情況迭代次數(shù)10．96614表4-4迭代過(guò)程中的各節(jié)點(diǎn)功率誤差變化情況迭代次數(shù)ΔΔΔΔΔΔΔ1-0．0037360．356758-0．1261961．538092-0．2250220．5750120．52173020．0160220．0391300．0020590．040847-0．0126100．0215710．00914836．301e-47．786e-4-2．060e-44．184e-5-2．082e-41．520e-43．37e-644．555e-54．210e-5-2．138e-58．417e-9-1．220e-57．276e-6-1．84e-951．829e-131．479e-13-9．681e-145．551e-15-4．662e-143．819e-133．552e-14表4-4迭代過(guò)程中的各節(jié)點(diǎn)功率誤差變化情況迭代次數(shù)ΔΔΔΔ154.2.1電力系統(tǒng)元件的模型選擇

4.2.2模型參數(shù)的計(jì)算及設(shè)置

4.2.3計(jì)算結(jié)果及比較4.2.1電力系統(tǒng)元件的模型選擇

4.2.2模型參數(shù)的計(jì)164.2.1電力系統(tǒng)元件的模型選擇1.發(fā)電機(jī)模型

2.變壓器模型

3.線路模型

4.負(fù)荷模型

5.母線模型4.2.1電力系統(tǒng)元件的模型選擇1.發(fā)電機(jī)模型

2.變壓器17圖4-2圖4-2184.2.2模型參數(shù)的計(jì)算及設(shè)置1.發(fā)電機(jī)模型參數(shù)設(shè)置

2.變壓器模型參數(shù)設(shè)置

3.線路模型參數(shù)計(jì)算及設(shè)置

4.負(fù)荷模型參數(shù)設(shè)置

5.綜合參數(shù)設(shè)置4.2.2模型參數(shù)的計(jì)算及設(shè)置1.發(fā)電機(jī)模型參數(shù)設(shè)置

2.19圖4-3變壓器T1的參數(shù)設(shè)置圖4-3變壓器T1的參數(shù)設(shè)置20圖4-4線路L1的參數(shù)設(shè)置圖4-4線路L1的參數(shù)設(shè)置21圖4-5負(fù)荷Load1的參數(shù)設(shè)置圖4-5負(fù)荷Load1的參數(shù)設(shè)置22表4-5潮流計(jì)算結(jié)果比較表節(jié)點(diǎn)號(hào)電壓幅值（p.u.）電壓角度/°PowerguiMATPOWER差值%PowerguiMATPOWER差值%10．87120．8621．067-4．73-4．779-1．02521．0791．0780．09317．2117．854-3．60731．0391．0360．289-4．23-4．282-1．21441．051．05021．1721．843-3．08151．051．050000表4-5潮流計(jì)算結(jié)果比較表節(jié)點(diǎn)號(hào)電壓幅值（p.u.）電壓角23圖4-6潮流計(jì)算的結(jié)果圖4-6潮流計(jì)算的結(jié)果24圖4-7穩(wěn)態(tài)電壓電流分析圖4-7穩(wěn)態(tài)電壓電流分析25第4章MATLAB在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用實(shí)例4.1MATPOWER軟件在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用實(shí)例4.2Powergui在簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用實(shí)例第4章MATLAB在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用實(shí)例4.1M264.1MATPOWER軟件在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用實(shí)例4.1.1MATPOWER的安裝

4.1.2MATPOWER的主要技術(shù)規(guī)則4.1MATPOWER軟件在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用實(shí)例4274.1.1MATPOWER的安裝1)到MATPOWER主頁(yè)()上按照下載指導(dǎo)下載相關(guān)壓縮文件。

2)解壓下載的文件。

3)將解壓后的文件放到MATLAB的搜索路徑下。4.1.1MATPOWER的安裝1)到MATPOWER主頁(yè)281.數(shù)據(jù)文件格式1)version1格式。

2)version2格式。1.數(shù)據(jù)文件格式1)version1格式。

2)versi29圖4-12機(jī)5節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)圖4-12機(jī)5節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)301)字段baseMVA是一個(gè)標(biāo)量，用來(lái)設(shè)置基準(zhǔn)容量，如100MVA。

2)字段bus是一個(gè)矩陣，用來(lái)設(shè)置電網(wǎng)中各母線參數(shù)。

①bus_i用來(lái)設(shè)置母線編號(hào)(正整數(shù))。

②type用來(lái)設(shè)置母線類型,1為PQ節(jié)點(diǎn)母線,2為PV節(jié)點(diǎn)母線,3為平衡(參考)節(jié)點(diǎn)母線，4為孤立節(jié)點(diǎn)母線。

③Pd和Qd用來(lái)設(shè)置母線注入負(fù)荷的有功功率和無(wú)功功率。

④Gs、Bs用來(lái)設(shè)置與母線并聯(lián)電導(dǎo)和電納。

⑤baseKV用來(lái)設(shè)置該母線基準(zhǔn)電壓。

⑥Vm和Va用來(lái)設(shè)置母線電壓的幅值、相位初值。

⑦Vmax和Vmin用來(lái)設(shè)置工作時(shí)母線最高、最低電壓幅值。1)字段baseMVA是一個(gè)標(biāo)量，用來(lái)設(shè)置基準(zhǔn)容量，如10031⑧area和zone用來(lái)設(shè)置電網(wǎng)斷面號(hào)和分區(qū)號(hào)，一般都設(shè)置為1，前者可設(shè)置范圍為1～100，后者可設(shè)置范圍為1～999。

3)字段gen為一個(gè)矩陣，用來(lái)設(shè)置接入電網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)(電源)參數(shù)。

①bus用來(lái)設(shè)置接入發(fā)電機(jī)(電源)的母線編號(hào)。

②Pg和Qg用來(lái)設(shè)置接入發(fā)電機(jī)(電源)的有功功率和無(wú)功功率。

③Pmax和Pmin用來(lái)設(shè)置接入發(fā)電機(jī)(電源)的有功功率最大、最小允許值。

④Qmax和Qmin用來(lái)設(shè)置接入發(fā)電機(jī)(電源)的無(wú)功功率最大、最小允許值。

⑤Vg用來(lái)設(shè)置接入發(fā)電機(jī)(電源)的工作電壓。⑧area和zone用來(lái)設(shè)置電網(wǎng)斷面號(hào)和分區(qū)號(hào)，一般都設(shè)置32⑥mBase用來(lái)設(shè)置接入發(fā)電機(jī)(電源)的功率基準(zhǔn),如果為默認(rèn)值,就是baseMVA變量的值。

⑦status用來(lái)設(shè)置發(fā)電機(jī)(電源)工作狀態(tài),1表示投入運(yùn)行,0表示退出運(yùn)行。

4)字段branch也是一個(gè)矩陣，用來(lái)設(shè)置電網(wǎng)中各支路參數(shù)。

①fbus和tbus用來(lái)設(shè)置該支路由起始節(jié)點(diǎn)(母線)編號(hào)和終止節(jié)點(diǎn)(母線)編號(hào)。

②r、x和b用來(lái)設(shè)置該支路的電阻、電抗和充電電納。

③rateA、rateB和rateC分別用來(lái)設(shè)置該支路長(zhǎng)期、短期和緊急允許功率。⑥mBase用來(lái)設(shè)置接入發(fā)電機(jī)(電源)的功率基準(zhǔn),如果為默33④ratio用來(lái)設(shè)置該支路的變比，如果支路元件是導(dǎo)線,那么ratio為0；如果支路元件為變壓器，則該變比為fbus側(cè)母線的基準(zhǔn)電壓與tbus側(cè)母線的基準(zhǔn)電壓之比。

⑤angle用來(lái)設(shè)置支路的相位角度，如果支路元件為變壓器(或移相器)，就是變壓器(或移相器)的轉(zhuǎn)角；如果支路元件是導(dǎo)線，相位角度則為0°。

⑥status用來(lái)設(shè)置支路工作狀態(tài)，1表示投入運(yùn)行，0表示退出運(yùn)行。

⑦angmin、angmax用來(lái)設(shè)置支路相位角度的最小和最大差值。

2.控制選項(xiàng)④ratio用來(lái)設(shè)置該支路的變比，如果支路元件是導(dǎo)線,那么34表4-1MATPOWER選項(xiàng)向量中有關(guān)潮流計(jì)算的選項(xiàng)功能描述序號(hào)變量名默認(rèn)值功能描述1PF_ALG1潮流算法

1—牛頓法

2—快速解耦算法(XB版本)

3—快速解耦算法(BX版本)

4—高斯-賽德?tīng)柗?PF_TOLle?8每一個(gè)單元（節(jié)點(diǎn)）的有功和無(wú)功最大的允許偏差3PF_MAX_IT10牛頓法的最大迭代次數(shù)4PF_MAX_IT_FD30快速解耦算法的最大迭代次數(shù)表4-1MATPOWER選項(xiàng)向量中有關(guān)潮流計(jì)算的選項(xiàng)功能描35表4-1MATPOWER選項(xiàng)向量中有關(guān)潮流計(jì)算的選項(xiàng)功能描述5PF_MAX_IT_GS1000高斯?賽德?tīng)柗ǖ淖畲蟮螖?shù)6ENFORCE_Q_LIMS0機(jī)組電壓無(wú)功控制限制［0或者1］7PF_DC0采用直流潮流模型

0—使用交流模型，采用交流算法選項(xiàng)

1—使用直流模型，忽略交流算法選項(xiàng)表4-1MATPOWER選項(xiàng)向量中有關(guān)潮流計(jì)算的選項(xiàng)功能描36表4-2MATPOWER選項(xiàng)向量中有關(guān)潮流計(jì)算輸出結(jié)果的選項(xiàng)功能描述序號(hào)變量名默認(rèn)值功能描述31VERBOSE1打印進(jìn)程信息的數(shù)量

0—不打印進(jìn)程信息

1—打印少量進(jìn)程信息

2—打印大量進(jìn)程信息

3—打印所有進(jìn)程信息32OUT_ALL-1結(jié)果的打印控制

-1—用分散的標(biāo)志來(lái)控制哪些需要輸出

0—不打印任何內(nèi)容

1—打印所有內(nèi)容表4-2MATPOWER選項(xiàng)向量中有關(guān)潮流計(jì)算輸出結(jié)果的選37表4-2MATPOWER選項(xiàng)向量中有關(guān)潮流計(jì)算輸出結(jié)果的選項(xiàng)功能描述33OUT_SYS_SUM1打印系統(tǒng)概要信息［0或者1］34OUT_AREA_SUM0打印區(qū)域概要信息［0或者1］35OUT_BUS1打印母線細(xì)節(jié)信息［0或者1］36OUT_BRANCH1打印支路細(xì)節(jié)信息［0或者1］37OUT_GEN0打印機(jī)組細(xì)節(jié)信息［0或者1］表4-2MATPOWER選項(xiàng)向量中有關(guān)潮流計(jì)算輸出結(jié)果的選38表4-3迭代過(guò)程中的各節(jié)點(diǎn)電壓變化情況迭代次數(shù)10．966430-0．0334821．1053820．3607041．058813-0．0690001．050000．43570420．875129-0．0766191．0793520．3141471．037934-0．0740621．050000．38381730．862445-0．0832281．0779370．3116111．036437-0．0747201．050000．38124540．862150-0．0834001．0779160．3116021．036410-0．0747331．050000．38123750．862150-0．0834001．0779160．3116021．036410-0．0747331．050000．381237表4-3迭代過(guò)程中的各節(jié)點(diǎn)電壓變化情況迭代次數(shù)10．96639表4-4迭代過(guò)程中的各節(jié)點(diǎn)功率誤差變化情況迭代次數(shù)ΔΔΔΔΔΔΔ1-0．0037360．356758-0．1261961．538092-0．2250220．5750120．52173020．0160220．0391300．0020590．040847-0．0126100．0215710．00914836．301e-47．786e-4-2．060e-44．184e-5-2．082e-41．520e-43．37e-644．555e-54．210e-5-2．138e-58．417e-9-1．220e-57．276e-6-1．84e-951．829e-131．479e-13-9．681e-145．551e-15