仿真电路介绍

1、仿真电路介绍在本次仿真中，建立了一个三机六节点的小型电力系统网络，使用PSASP软件绘制电路图如下;其中连接4和6其中连接4和6节点的发电机所发无功和有功均为已知量，5节点作为1个平衡节点，未给出功率情况。2、根据电路结构编写MATLAB的M文件将编写的M文件命名为case3_6,并将其保存到对应文件夹下。functionmpc=case2_5%%MATPOWERCaseFormat:Version2mpc.version='2';%%%%PowerFlowData%%systemMVAbasempc.baseMVA=100;%%%%busdata%bus_itypePdQdGsBsareaVmVabaseKVzoneVmaxVmin%第1列bus_i,表示节点号%第2列type,表示节点类型，PQ节点为1,PV节点为2，参考节点为3,%第3列Pd,表示负荷所需要的有功功率（所有数据都是正数）（有銘值）（MVA）%第4列Qd,表示负荷所需要的无功功率（所有数据都是正数）（有銘值）（MVar）%第5列Gs,表示和节点并联的电导，非线路上的电导，一般该列为0%第6列Bs,表示和节点并联的电纳，非线路上的电纳，一般该列为0%第7列area，表示母线的断面号，一般设置为1%第8列Vm,表示该节点电压的初始幅值（设置成标幺值）%第9列Va,表示该节点电压的初始相位角%第10列baseKV,表示该节点的基准电压（有銘值）（KV）

%第11列zone,表示母线的省损耗区域，一般设置为1%第12列Vmax,该节点所能承受的最大电压(标幺值)%第13歹Uvmin,该节点所能接受的最小电压(标幺值)mpc[1.bus=1160800011010011.10.94;212001000011010011.10.94;313701300011010011.10.94;42000011.050010011.10.94;53000011.050010011.10.94;6]180100011010011.10.94;%%generatordata%%generatordata%busPgQgQmaxQminVgmBasestatusPmaxPminPPcc21Qc1minQc1maxQc2minQc2maxramp_agcramp_10ramp_30ramp_qapf%第1列busnumber:发电机节点的编号%第2列Pg,realpoweroutput(MW)泼电机节点输出的有功，如果为平衡节点则设置为0(有銘值)%第3列Qg,reactivepoweroutput(MW):发电机节点输出的无功，如果为平衡节点则设置为0(有銘值)%第4歹列Qmax,maximumreactivepoweroutput(MVar):该节点能接受输出的最大无功功率(有銘值)%第5歹UQmin,minimumreactivepoweroutput(MVar):该节点能接受输出的最小无功功率(有銘值)%第6歹Uvg,voltagemagnitudesetpoint(p.u.):该节点电压的标幺值%第7歹UmBase,totalMVAbaseofthismachine,defaulttobaseMVA:该发电机的容量(有銘值)%第8歹Ustatus,>0machineinservice%<=0machineoutofservice表示发电机的运行状态，1表示投入，0表示未投入%第9列Pmax,maximumrealpoweroutput(MW):允许输出的最大有功功率%第10列Pmin,minimumrealpoweroutput(MW):允许输出的最小有功功率mpc.gen=[%%branchdata支路参数%%%branchdata支路参数%fbustbusrrateArateBrateCratioangle450009990-99991.051001600000000000000;5009990-99991.051001600000000000000;6600809990-99901.051001800000000000000;]statusangminangmax%第1歹Ufbus,frombusnumber,支路首端号%第2歹Utbus,tobusnumber,支路末端号%第3列r,resistance(p.u.):支路电阻的标幺值%第4歹x,reactance(p.u.):支路电抗的标幺值%第5歹Ub,totallinechargingsusceptance(p.u.):支路电纳的标幺值(注意：是整条支路的电纳值)%第6歹rateA,MVAratingA(longtermrating):长距离输电支路所允许的容量(有銘值)%第7歹rateB,MVAratingB(shorttermrating):短距离输电支路所允许的容量(有銘值)%第8歹rateC,MVAratingC(emergencyrating):紧急输电支路所允许的容量(有銘值)%第9歹ratio,transformeroffnominalturnsratio(=0forlines)(tapsat'from'bus,impedanceat'to'bus,i.e.ifr=x=0,thenratio=Vf/Vt):%支路变比，不含变压器设置为0，含有变压器变比为支路首端电压和末端电压之比%第10歹angle,transformerphaseshiftangle(degrees),positive=>delay:该参数设置为0%第11歹initialbranchststus,1-inservice,0-outofservice:该支路是否投入运行%第12歹minimumangledifference,angle(Vf)-angle(Vt)(degrees)：该支路所允许最小相位角度%第13歹maximumangledifference,angle(Vf)-angle(Vt)(degrees)：该支路所允许最大相位角度mpc.branch=[210.040.250.5000001-360360;310.10.350000001-360360;230.080.30.5000001-360360;3500.0300001.0501-360360;2400.01500001.0501-360360;6400.01400001.0501-360360;6]10.180.60.5000001-360360;%%OPFData%%%%areadata%arearefbusmpc.areas=[11;];%%generatorcostdata%1startupshutdownnx1y1...xnyn%2startupshutdownnc(n-1)...c0mpc[.gencost=[21500030.115150;22000030.0851.2600;23000030.12251335;];return;3、普通电力潮流计算(1)计算过程及结果在MATLAB的CommandWindow窗口调用runpf函数,>>runpf('case3_6')运行后可得计算结果如下：mpc=version:'2'baseMVA:100bus:[6x13double]mpc=version:'2'baseMVA:100bus:[6x13double]gen:[3x21double]mpc=version:'2'baseMVA:100bus:[6x13double]gen:[3x21double]branch:[7x13double]SystemSummaryHowmany?Howmuch?P(MW)Q(MVAr)Buses6TotalGenCapacity2000.0-29988.0to29970.0Generators3On-lineCapacity2000.0-29988.0to29970.0CommittedGens3Generation(actual)1246.32823.3Loads4Load810.0320.0Fixed4Fixed810.0320.0Dispatchable0Dispatchable-0.0of-0.0-0.0Shunts0Shunt(inj)-0.00.0Branches—Losses(「2*Z)411.192500.70Transformers3BranchCharging(inj)—88.0Inter-ties0TotalInter-tieFlow0.00.0ArPA<;llMinimumMaximum1.083p・u.52.15deg210.68MW790.07MVAr1.083p・u.52.15deg210.68MW790.07MVAr@bus6@bus1@line2-3@line2-3VoItageAngle-151.43deg@bus2TOC\o"1-5"\h\zPLosses(IA2#R)-QLosses(IA2*X)-IBusData|BusVoltageGenerationLoadMag(pu)Ang(deg)P(MW)Q(MVAr)P(MW)Q(MVAr)10.28352.155——160.0080.0020.896-151.425——200.00100.0030.761-3.307——370.00130.0041.050-142.503500.001596.92——51.0500.000146.251144.11——61.0S3-139.237600.0082.3080.0010.00Total:1246.252823.33810.00320.001BranchData1Brnch#FromBusIoBusFromBusP(MW)InjectionQ(MVAr)ToBusInjectionLoss(IA2*Z)P(MW)Q(MVAr)P(MW)Q(MVAr)121104.19377.43-20.07126.2584.120525.75231-12.40133.9343.68-24.4631.278109.473232.64439.77208.04315.76210.685790.07435-146.25-782.10146.251144.110.000362.01524-926.54-1046.17926.541448.390.000402.22664440.88-121.04-440.88148.520.00027.486176.90193.348.2059.0085.106283.69Total:411.1892500.702）数据分析在BranchData中可以看出，在该小型网络中各支路上流动的功率情况和损耗情况，从结果来看，这种潮流计算方法存在很多问题。首先损耗过大，总的有功功率网速为411.189KW，占发电机发出有功功率的30%,无功功率网损2500.70KW,更是达到了发电机发出无功功率的90%。电力系统在给用户提供优质，安全的电能基础上，更要减小网络中的损耗，提高电力系统运行的经济性，因此，考虑再次基础上，优化潮流计算方法。4、最优潮流计算（1）计算过程及结果输入>>runopf（'case3_6'）运行结果：mpc=version:'2'baseMVA:100bus:[6x13double]mpc=version:'2'baseMVA:100bus:[6x13double]gen:[3x21double]mpc=version:'2'baseMVA:100bus:[6x13double]gen:[3x21double]branch:[7x13double]

SystemSummaryHowmany?Howmuch?P(MW)Q(MVAr)Buses6TotalGenCapacity2000.0-29988.0to29970.0Generators3On-lineCapacity2000.0-29988.0to29970.0CommittedGens3Generation(actual)819.4249.0Loads4Load810.0320.OFized4Fixed810.0320.0Dispatchable0Dispatchable-0.0of-0.0-0.0Shunts0Shunt(inj)-0.00.0BranchesLosses(1"2*2)9.3599.39Transformers3BranchCharging(inj)170.3Inter-ties0TotalInter-tieFlow0.00.0Areas1LambdaQ1.001p.u.@bus1L.100p.u.LambdaQ1.001p.u.@bus1L.100p.u.@tus2一9・57deg@bus14.95deg@bus63.67W@line6-139.44MVAr@line3-557.27$/MWh®bus664.01®bus1-0.01$/KWh@bus22.44$/MWh@tus1■VoltageMagnitudEWitageAnglePLosses(厂塞R)QLosses(厂2狀)LambdaP1BusBata1BusVoltageGetierationLoadLambda($/MVA-hr)SKag(pu)Arg(deg)F(W)Q(MVAr)P(MW)Q(OAr)FQ11.QQL-9.5S8-160.0QSO.0064.QQ82.44221.1001.594-200.00100.0057.439-0.00531.035-5.440-370.00130.0060.9960.00041.0594.220237.95175.9857.35051.0760.000351.74169.1260.99661.1004.949229.66-96.0580.0010.0057.267Total:819.35249.04S10.00320.00

ErancliBataErnchFroiTLBusToBusFtotlBusF(O)InjectionQ(OAr)ToBusF(O)InjectionQ(KVAr)Loss(I"2*Z)P(MW)Q(MVAr)12191.346.93-88.03-42.193.20920.0523127.3019.05-26.84-15.600.9633.3732347.57-34.69-46.06-19.371.5095.66435-351.74-129.68351.74169.120.00039.44524-338.81-72.2433S.8188.640.00016.40664100.85-S5.12-100.8587.340.0002.226148.81-20.93-45.14-22.143.67312.2dTotal;9.3549fi.39VoItageConstraintsBus#Vmin.mu.Vinin|V|VmaxVmaxmu2-0.9401.1001.1001278.2563-0.9401.0861.1000.2955-0.9401.0761.1000.1166-0.9401.1001.100213.374(2)数据分析对比之前结果可以看出，此时的潮流分布有效的减少了网损，有功损耗下降至9.354KW，仅占发电机发出有功功率的1.14%,无功损耗下降为99.39。电力系统在运行过程中不适宜远距离输送太多的无功功率，因此进行无功功率负荷的补偿是解决负荷对无功需求的主要手段，通过设置补偿装置减少负荷对电力系统无功功率的需求，从而减小网络中的功率损耗，提高经济性。3、机组的优化组合在实际的电力系统网络中，各个发电厂自身也会消耗一部分电能，同时，不同的发电厂消耗煤炭的量与产出电能的能力也不同，因此，如果条件允许的时候，应该关停一些煤炭利用率比较低，自身耗能较多的电厂。在该仿真中，同样进行了机组的优化组合运算；>>runuopf('case3_6')运行结果如下：

SystemSuuunaryHowmany?Howmuch?P阳）Q(KVAr)Buses6lotalGenCapacity2000.0-29988.0to29970.0Generators3On-lineCapacity2000.0-23988.0to23970.0CcuTUTLittedGens3Generation(actual)819.4249.0Loads4Load810.0320.0Fined4Fired810.0320.0Dispatchable0Dispatchable-0.0of0-0.0Shunts0Shunt(inj)-0.00.0BranchesLoss&e(I"2*Z)9.3599.39Transformers3BranchCharging(inj)170.3Inter-ties0TcrtaLInter-tieFlow0.00.QAreas1MinimuniNazim™VoltageMagnitude1.001p.u.@bus11.100p.u.@tus2VoltageAngle-9.57deg@bus14.95deg@tus6PLosses口辽眾）3.67O@line6-1QLasses(I'2*E)39.44JTVAr@line3-5LambdaF57.27J/MWh@bus664.QIVMWh@bus1LambdaQ-0.01$/MWh@bus22.44$/MWh@tiUE1|BusUata|BusVoltageGenerationLoadPOT)Q(MVAr)Lambda($/OA-hr)Mag(pu)Aug(deg)P(W)Q(OAr)PQ11.001-9.E68-160.0080.0064.0082.44221.1001.534-200.00100.0057.439-0.00531.086-5.440-370.00130.0060.9960.00041.0594.220237.95175.9857.35051.0760.000351.74169.1260.99S61.1004.949229.66-96.0580.0010.0057-267Total:819.35249.04810.QQ320.001BranchData1BrnchFromToFromBusInjectionToBusInjectionLoss(1^2*2)BusBusP(W)Q(MVAr)FtM)Q(MVAr^P(MW)Q(MVAr)12191.246.93-88.03-42.193.20920.0523127.3019.05-26,-15.630.9633.3732347.57-34.69-46.06-19.3