基于Matlab的电力系统潮流计算.pdf
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1、山东农业大学学报(自然科学版),2 0 1 0,4 1(2):2 9 1 2 9 4J o u r n a lo fS h a n d o n gA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y(N a t u r a lS c i e n c e)基于M a t l a b 的电力系统潮流计算郗忠梅h,李有安1,赵法起1,张博2(1 山东农业大学机电工程学院,山东泰安2 7 1 0 1 8 2;河南北方红阳工业有限公司,河南南召4 7 4 6 7 8)摘要:潮流计算是电力系统的一项重要分析功能,是进行故障计算,继电保护整定,安全分析的必要工具。本文提出了利
2、用M a t l a b 语言来进行电力系统潮流计算。通过算例,说明了该方法编程简便、运算效率高并符合人们的思维习惯,计算结果能满足工程计算需要,同时验证了该方法的有效性。关键词:电力系统:潮流计算;M a t l a b中图分类号:S1 8 Q 5文献标识码:A文章编号:1 0 0 0 2 3 2 4(2 0 1 0)0 2 0 2 9 1 0 4F L o WC A L C U L A T I o N o FP O W E RS Y S T E MB A S E Do NM A T L A BX IZ h o n g m e i l,L IY o u a n l,Z H A OF a q
3、i l,Z H A N GB 0 2(1 C o l l e g eo fM a c h i n e r ya n dE l e c t r o nE n g i n e e r i n g,S h a n d o n gA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y。T a i a n,2 7 1 0 1 8,C h i n a)A b s t r a c t:n O Wc a c u l a t i o ni sa ni m p o r t a n ta n a l y s i sf u n c t i o no fp o w e rs y s t e
4、 ma n di st h en e c e s s a r yf a c i l i t yo ff a u l ta n a l y s i s r e l a yp r o t e c t i o ns e t t i n ga n ds e c u r i t ya n a l y s i s,1 1 l eM a t l a bl a n g u a g ei su s e dt oc a l c u l a t ef l o wd i s t r i b u t i o no fp o w e rs y s t e mi nt h i sp a p e r T l l et y p
5、 i c a le x a m p l e se x p l a i nt h a tt h em e t h o dh a st h ec h a r a c t e r i s t i c so fs i m p l ep 肛g r a m m i n g h i s hc a l c u l a t i o ne m c i e n c ya n dm a t c h i n gp e o p l eh a b i t r 1 1 l ec a l c u l a t i o nr e s u l tC a ns a t i s f yt h ee n g i n e e r-i n g
6、c a l c u l a t i o nn e e d sa n da tt h es a m et i m ev e r i f yt h eu s e f u l n e s so ft h em e t h o d K e yw o r d s:E l e c t r i cp o w e rs y s t e m;f l o wc a l c u l a t i o n;M a t l a b电力系统潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算,是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。潮流计算的目标是求取电力系统在给定运行状态的计算,即节点电压和功率分布,用以检查系统各元件
7、是否过负荷、各点电压是否满足要求,功率的分布和分配是否合理等。潮流计算结果可用于如电力系统稳态研究,安全估计或最优潮流等,对潮流计算的模型和方法有直接影响。实际电力系统的潮流技术主要采用牛顿一拉夫逊法。牛顿一拉夫逊法早在5 0 年代末就已应用于求解电力系统潮流问题,但作为一种实用的,有竞争力的电力系统潮流计算方法,则是在应用了稀疏矩阵技巧和高斯消去法求修正方程后。牛顿一拉夫逊法是求解非线性代数方程有效的迭代计算。牛顿一拉夫逊法收敛性好,是非线性方程数值求解的有效方法。该方法把非线性方程线性化,由于线性方程的系数矩阵结构上是稀疏的非对称矩阵,结合稀疏矩阵技术可使计算机内存占用量大大减少,计算速度
8、大大加快;而P Q 分解法是在牛顿一拉夫逊法基础上,将有功功率P 和无功功率Q 分开交替迭代的潮流计算方法,该方法计算过程简单,计算速度显著加快,是目前常用的潮流计算方法。收稿日期:2 0 0 9 0 7 1 4作者简介:郗忠梅(1 9 7 1 一),女,副教授,在读博士主要从事电气工程方面的教学与研究通讯作者:A u t h o rf o rc o r r e s p o n d e n c e E m a i l:x i z h o n g m e i 1 2 6 c o r n万方数据2 9 2 山东农业大学学报(自然科学版)第4 l 卷2P Q 分解法2 1P Q 分解法的修正方程式电
9、力系统潮流计算P Q 分解法的修正方程式如下:P l u lP J P 3 U 3P。U。鼢B。IB 砣B dB。U l A 8 1A 8 2A 8 3以A 6。这就是P Q 分解法的修正方程式。式中,等号左侧列向量中的有功、无功功率不平衡量如下:=“P i=P i U i 鹫i(G q c o 面q+B q s i n S q)=“A Q t=Q j u 离够(G 口s 溺口B,F o s S i j)式中:P i,Q i 分别为节点i 向网络注入的有功功率和无功功率;U;为节点i 的电压相量。图1 程序流程图hhhBBBnDBBBu托弛口口口l23BBB玑以一。L1,J-曼加一B 曰B!篮
10、砣B 召B引董日曰8P。,。L一万方数据第2 期郗忠梅等:基于M a t l a b 的电力系统潮流计算2 2P Q 分解法的计算步骤2 2 1导纳矩阵的形成节点导纳矩阵是方阵,其阶数等于网络中除参考节点外的节点数n。节点导纳矩阵是稀疏矩阵,其各行非零非对角元数就等于该行相对应节点所连接的不接地支路数。节点导纳矩阵的对角元就等于各该节点所连接导纳的总和。节点导纳矩阵的非对角元Y ii 等于连接节点i,j 支路导纳的负值。节点导纳矩阵一般是对称矩阵。2 2 2B。和的形成B 并不是最终形成的导纳矩阵的虚部,而是不考虑接地支路情况下形成的节点导纳矩阵的虚部,平衡节点不参加其形成;是由最终形成的导纳
11、矩阵的虚部组成的,但是P V 节点以及平衡节点不参加迭代,因此中不包含与这些节点有关的元素。曰和曰”的阶数不同,日为n 一1 阶,包括P Q 节点和P V 节点,除平衡节点外,B“低于n l 阶,为(m 一1)阶,包括P Q 节点,除平衡节点外和P V 节点外。为了改善P Q 分解法的收敛特性,B。一般并不严格是电力系统导纳矩阵的虚部,而日”则是由导纳矩阵的虚部组成。2 3 计算机程序流程图运用M A T L A B 编写了牛顿一拉夫逊法的改进型P Q 分解法程序,其程序流程图如图1 所示。3 算例本文借助一电力系统模型,如图2 所示。采用P Q 法,以M a t l a b 程序进行潮流计算
12、,潮流计算结果见表l 和表2。图2系统电路图F i g 2S y s t e mc i r c u i td i a g r a m表l以M at l a b 编程计算的各线路功率T a b l eIE a c hc i r c u i tp o w e rw i t hM a t l a bp l a i td i s t a n c ec a l c u l a t i n gN o d eN o d eL i n ep o w e rl20 8 8 9 5 0 5+j o 1 3 8 6 6 2l3o 4 0 8 6 5 7+j o 1 0 5 8 1 02lo 8 7 5 0 7 9
13、一j o 0 9 5 3 8 523o 2 4 6 8 8 4+j o 0 8 1 4 5 724o 2 7 9 3 1 9+j o 0 8 6 0 6250 5 4 8 8 7 0+1 0 1 3 3 3 3 2 13l一0 3 9 5 9 6 9 一i o 0 6 7 7 4 7320 2 4 3 1 0 8 一j 0 0 7 0 1 3 3340 1 8 9 0 7 9 一i o 0 1 2 1 2 0420 2 7 4 5 9 8 一j 0 0 6 6 4 4 5430 1 8 8 7 2 6+j o 0 1 3 1 7 845o 0 6 3 3 2 5+j o 0 0 3 2 6 7
14、525 5 3 6 9 9 0 D 0 9 7 6 8 454一o 0 6 3 0 0 8 一的0 0 2 3 1 6万方数据山东农业大学学报(自然科学版)第4 l 卷表2 以M at l a b 编程计算的各结点电压T a b l e2E a c hn o d ev o l t a g ew i t hM a t l a bp l a i td i s t a n c ec a l c u l a t i n g4 结论本文总结介绍了一种解非线性方程的数学方法一牛顿一拉夫逊改进型的P Q 法,并借助M A T L A B编程语言将其应用于电力系统潮流计算中。用M A T L A B 语言编程
15、效率高,程序调试十分方便,是解二次非线性问题收敛性的一种行之有效的一种语言。参考文献 1 刘军,刘学军M A T L A B 在电力系统分析中的应用 J 电力系统及其自动化学报,2 0 0 0,1 2(2):2 3 3 1 2 刘卫国,陈昭平,张颖M A T L A B 程序设计与应用 M 北京:高等教育出版社,2 0 0 2 3 周卫星基于M a t l a b 的电力系统潮流计算 J 科技咨询导报,2 0 0 7,1 0:7 0 7 1 4 陈珩电力系统稳态分析 M 北京:电力出版社,2 0 0 6 1 7 1 1 7 8(上接第2 8 7 页)3 潘元庆,谷志云,李保贤,等浅谈G I S
16、 在农业和土地资源管理中的应用研究 J ,安徽农业科学2 0 0 7,3 5(2 8):9 0 8 6 9 0 8 7 4 齐鲁,聂宜民,苏里基于W e b G I S 的寿光蔬菜安全生产决策支持系统的设计与实现 J 长江蔬菜,2 0 0 8,1 0(2):8 2 8 5 5 杨希武,杨焱农业信息系统建设的研究 J 河北农业科学,2 0 0 9,1 3(8):1 4 5 1 4 7 6 武锋强,高彩云,崔春龙基于W e b G I S 的农业信息系统的开发与应用 J 湖北农业科学,2 0 0 9,4 8(8):1 9 8 9 1 9 9 0 7 B O C C O G,M E N D O Z
17、A M,V E L A Z Q U E ZAR e m o t es e n s i n ga n dG I S b a s e dr e g i o n a lg e o m o r p h o l n g i c a l m a p p i n g a t o o l f o r l a n du p l a n n i n g i nd e v e l o p i n gc o u n t r i e s J C,e o m o r p h o l o g y,2 0 0 1,3 1(3-4):2 1 l-2 1 9 8】牛方曲,甘国辉,徐勇,等基于w e bS e t v i c e
18、的农业信息协同服务系统 J 农业网络信息,2 0 0 9,(9):2 8 3 2 9 Q i P,S uX A nI n t e l l i g e n tR e t r i e v a lS y s t e mf o rC h i n e s eA s r i c u l t u r a lS c i e n t i f i cL i t e r a t u r e T h e5 t hI n t e r n a t i o n a lW o r k s h o pO i lA O S,A p r i l2 7 2 9,B e i j i n g,C h i n a,2 0 0 4 1 0
19、Q i a I lP w e b b a s e dA g r i c u l t u r a lS c i o n T e c hI n f o r 删o nS e r v i c e sF u n d a m e n t a lP l a t f o r m A s i a nA g r i c u l t u r a lI n f o r m a t i o nT e c h n o l o g y M a n a g e-m o n t,P r o c e e d i n g so ft h eT h i r dA s i a nC o l l f e r e n c ef o rI
20、n f o r m a t i o nT e c h n o l o g yi nA 酬t u 陀,2 0 0 2,O c t o b e r2 6-2 8,B e i j i n g,C h i n a,3 2 2-3 2 6万方数据基于Matlab的电力系统潮流计算基于Matlab的电力系统潮流计算作者:郗忠梅,李有安,赵法起,张博作者单位:郗忠梅,李有安,赵法起(山东农业大学机电工程学院,山东,泰安,2710182),张博(河南北方红阳工业有限公司,河南,南召,474678)刊名:山东农业大学学报(自然科学版)英文刊名:JOURNAL OF SHANDONG AGRICULTURAL U
21、NIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION)年,卷(期):2010,41(2)被引用次数:0次 参考文献(4条)参考文献(4条)1.刘军,刘学军.MATLAB在电力系统分析中的应用J.电力系统及其自动化学报,2000,12(2):23-312.刘卫国,陈昭平,张颖.MATLAB 程序设计与应用M.北京:高等教育出版社,20023.周卫星.基于Matlab 的电力系统潮流计算J.科技咨询导报,2007,10:70-714.陈珩.电力系统稳态分析M.北京:电力出版社,2006.171-178 相似文献(10条)相似文献(10条)1.学位论文 马超 基于接口约束方程的电力系统
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