基于Matpower的电力系统潮流计算

1、基于Matpower的电力系统潮流计算摘要：本设计根据任务书给定的系统图和系统参数，运用 Matpower软件进行潮流计算，对运行结果进行分析。最后把 Matpower潮流计算的最终结果与Matlab编程和Simulink仿真两 种方法的结果做比较。矢键词：电力系统；潮流计算；Matpower软件弓|言:电力 系统分析中，最基本的计算就是潮流计算，它是在电网正常或故障 情况下的稳定运行状态的计算。电力系统潮流计算的目的是计算系 统在给定状态下的节点电压及功率分布，来检查系统中各电压是否 满足要求，系统中各元件是否过负荷以及功率分配的合理性等。潮 流计算的结果还能应用于电力系统的稳态分析、最优潮

2、流和安全估 计等。本设计主要运用Matpower软件来进行潮流计算。 Matpower多用于小型电力系统的潮流计算分析，它运行较为稳 定，计算速度快，运行结果全面、直观易懂，且准确度高。从建模 上来说，Matpower不需要像Simulink仿真找出所需元件再输入 数据等等较繁琐的工序；从编程上来说，Matpower的程序编写 没有直接运用Matlab编程复杂。一、潮流计算的过程（一）潮流计算的基本要求。根据系统图及发电厂、变 电所、输电线路等参数，按照设计内容对系统进行潮流计算，并 分析计算结果。对于潮流计算结果，各母线电压均要满足变电所低压母线10KV在9.5- 10.5KV之间，变电所低

3、压母线35KV在35 36KV之间。如计算结果不在该范围内，则需进行电 压的调整。（二）系统图。（D发电厂资料：母线1和2为发电厂高 压母线，发电厂一总装机容量为（400MW），母线3为机压母线，机压母线上装机容量为（100MW），最大负荷和最小负 荷分别为50MW和30MW ;发电厂二总装机容量为（200MW ）。（2）变电所资料：变电所1、2、3、4低压母线的电压等级 分别为：10KV 35KV 10KV 35KV®变电所的负荷如表1所示：每个变电所的功率因数均为cos=0.9:变电所2和变电 所4分别配有两台容量为75MVA的变压器，短路损耗414KW,短路电压（Uk%） =1

4、6.7;变电所1和变电所3分别 配有两台容量为63MVA的变压器，短路损耗为245KW，短路电 压（Uk%） =10.5; （3）输电线路资料：发电厂和变电所之间的 输电线路的电压等级及长度标于图中，单位长度的电阻为0.17Q , 单位长度的电抗为0.402 Q，单位长度的电纳为2.17M0-6S。（4）系统图：两个发电厂分别通过变压器 和输电线路与四个变电 所相连。（三）电网的节点设置与分类。从题目给定的系统图中，可了解该系统为两端供电网络，本课题设母线1、2为节点1、10，设变电所1、2、3、4的高压侧为节点2、4、6、8，低压侧 为节点3、5、7、9。并设平衡节点为节点1，PV节点为节点

5、1 0，剩余节点为PQ节点。变压器共有5个抽头，当变压器高压侧输入电压不稳定时来 调整抽头以保持变压器二次侧输出电压的稳定。电压调节范围为， 对应的分接头开始时设变压器高压侧接主接头，降压变压器5个 分接头时的非标准变比以备调压时选用。对于变电所低压母线为 35K变压器，非标准变比的算法与10KV的相同。（五）Matpower的M文件的编写。M文件的3个矩阵 分别设置系统母线参数、接入系统的发电机（变电所）参数和系统 中各支路参数，如图2、图3、图4所示。二、潮流计算结果分析通过运行M文件，可得系统潮流计算的部分结果如图2所 示。（1 ）根据图5可知，负荷消耗的有功功率228.8MW与 系统的

6、有功损耗11.82MW之和为240.62MW，与两个发电厂 输 出的有功功率近似相等，这与理论结果一致，说明此潮流 计算是正确的。（2）根据图6可知，PV节点10的有功功率 和电压幅值在潮流计算过程中保持不变，而平衡节点1的有功功 率变为40.62MW ,是因为它的作用是平衡系统功率。（3）平衡节 点1的有功功率40.62MW在初始设置的功率范围内，说明选择1号节点为平衡节点是正确的。（4）图6中平衡节点的电压幅值和相角、发电机节点的电压幅值和有功功率以及负荷 节点的有功无功功率与初始设置的数据是一致的，表明了在潮流计 算中，这些量为定解条件。（5）系统节点电压如表4所示，根据系统给定条件低压

7、母线10KV在9.5 - 10.5KV 之间，变电所低压母线35KV在35 36KV之间，经过折算发 现 节点3、5、7、9不在指定范围内，需要进行电压调整，电压调整 后折算发现3、5、7、9节点已满足要求，且相角随电压幅值而变 化。线路的有功损耗逐渐增加，四个变电所低压侧电压均在允许范 围内，符合课题要求，具体支路损耗见表5。三、M atpower、Matlab编程和Simulink仿真三种方法的 比较（D随机抽取5个节点的调节后的电压标幺值进行对比，如表7所示。（2）随机抽取5条电压调整后的支路功率进行对比，如I表8、9所示。由上述比较可知，从运算结果的各节点的电压、支路损耗及 支路功率进行对比发现三种方法的数据差别很小，可以说对 同一个电力系统，运用这三种方法进行潮流计算，其结果是 相同的。四、结语对给定系统通过Matpower进行潮流计算后，其运算结果从 节点、支路等方面与Matlab编程与Simulink仿真的结果进行了 对比，得出系统运行稳定，且在符合系统要求的情况下，三种方法 的潮流计算结果基本一致。参考文献1 于群嘈娜.MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真M.北京：机械工业出版社，2011.52 胡健杨宣访陈帆.HU Jian.YANG Xuan-fang.CHEN Fan基于牛顿一拉夫逊电力系统潮流计算的改进算法J