夜雨星驰
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基于Matpower的电力系统潮流计算仿真

基于Matpower的电力系统潮流计算仿真

  • 第一部分 前言
  • 第二部分 电力系统结构图
  • 第三部分 Case28节点的编写
    • 8机28节点电力系统发电机功率
    • 8机28节点电力系统节点功率
    • 平衡节点矩阵数据
    • 8机28节点电力系统变压器变比
  • 第四部分 潮流计算仿真数据
    • 潮流计算节点数据
    • 潮流计算发电机数据
    • 潮流计算支路数据
    • generator cost data矩阵数据
  • 第五部分 潮流计算结果分析

第一部分 前言

  在之前的牛顿-拉夫逊潮流计算的原理上，可以加深大家对于潮流计算的理解，在本文中将通过Matpower进行Case文件的编写与仿真，最终加深对潮流计算的理解程度。

  如果对潮流计算的原理不太清楚的可以参考之前的文章——基于Matpower的电力系统潮流计算设计原理（https://blog.csdn.net/Gentleheng/article/details/112506417）

   本次设计的电力系统设置8台发电机，使其在一定的功率范围下运行，然后通过对28个节点的数据进行设置，在部分节点支路之间设置了变压器以此来保证电力系统的电压等级，同时还对节点设置无功补偿来对系统进行一定的无功补偿。在完成电力系统的设计后，通过Matlab计算出系统节点导纳矩阵，根据节点导纳矩阵验证节点数据的正确性，然后基于Matpower工具包中的runpf函数，调用编写的Case28_08.m文件进行潮流计算。所编写的Case文件中主要包含电力系统的节点数据矩阵、发电机数据矩阵和支路数据矩阵，通过3个矩阵最终得到了8机28节点的电力系统有功损耗和无功功率，系统的有功损耗与负荷消耗的有功功率之和等于发电机输出的有功功率。

第二部分 电力系统结构图

  本次设计的电力系统包含了8台发电机、28个节点、7台变压器和2个无功补偿点，如图所示
基于Matpower的电力系统潮流计算仿真_第1张图片

  根据上图可以看出，节点17、18、19、20、21、22、23、24处接有发电机，发电机出设置功率参数用于对整个系统进行有功输入，各个发电机节点的有功功率和无功功率如表1所示；属于PV节点，其余节点属于PQ节点，其中5和6、6和7、7和13、17和20、22和23、23和24、26和27之间设置了变压器，变压器变比数据如表1所示，同时节点6和15处用于无功补偿，据此设计出了图1所示的电力系统图，并以此为依据设计出Case28的潮流计算程序。

第三部分 Case28节点的编写

  首先根据原先设计的电力系统结构图进行各个节点数据的编写，然后按照设计要求：至少含有两个电压等级；各负荷节点的负荷功率因数不低于0.8，要求平衡节点电压幅值设置为1.05，基于上述目标进行如下Case28节点的编写。

8机28节点电力系统发电机功率

  8机28节点电力系统发电机功率如下表所示（包含有功和无功功率）

节点 17 18 19 20 21 22 23 24
Pd/MW 600 600 500 650 550 540 800 1000
Qd/MW 200 110 170 200 100 0 0 0

8机28节点电力系统节点功率

  8机28节点电力系统节点功率如下表所示（包含节点的有功、无功功率）

节点 1 2 3 4 5 6 7
Pd/MW 97.6 0 322 233.8 0 65 85
Qd/MW 44.2 0 2.4 84 0 -70 88
节点 8 9 10 11 12 13 14
Pd/MW 0 330 0 158 680 300 250
Qd/MW 0 32.5 0 30 103 15 84.6
节点 15 16 17 18 19 20 21
Pd/MW 308.6 0 139 280 206 85 0
Qd/MW -92 0 17 75.5 28.9 30 0
节点 22 23 24 25 26 27 28
Pd/MW 600 0 1100 110 200 0 220
Qd/MW 210 0 250 20 10 0 28.8

平衡节点矩阵数据

  设置节点20作为电力系统的平衡节点，保证其电压幅值为1.05，平衡节点数据如下表所示

BUS_i type Pd Qd Gs Bs Area Vm Va baseKV zone Vmax Vmin
20 3 85 30 0 0 1 1.05 0 311 1 1.06 0.94

8机28节点电力系统变压器变比

  8机28节点电力系统变压器变比数据如表所示，在5和6、6和7、7和13、17和20、22和23、23和24、26和27之间设置变压器。

K5-6 K6-7 K7-13 K17-20 K22-23 K23-24 K26-27
1.07 1.06 1.06 1.032 1.25 1.25 1.25

第四部分 潮流计算仿真数据

潮流计算节点数据

  基于之前的数据要求以及参数设置，将 28 节点的数据进行如下设置，将潮流计算过程中涉及到的重要参数数据记录在下表中（由于节点数据过多，仅部分节点参数数据）。

Bus_i type Pd Q Gs Bs Vm Va Vmax Vmin
1 1 97.6 44.2 0 0 1.03938 -13.537 1.06 0.94
2 1 0 0 0 0 1.04849 -9.7852 1.06 0.94
3 1 322 2.4 0 0 1.0307 -12.276 1.06 0.94
4 1 233.8 84 0 0 0.99839 -12.755 1.06 0.94
5 1 0 0 0 0 1.00822 -10.408 1.06 0.94
6 1 65 -70 0 0 1.03833 0 1.06 0.94
7 1 85 88 0 0 1.00081 -8.9988 1…06 0.94
8 1 0 0 0 0 1.01232 -10.715 1.06 0.94
9 1 330 32.5 0 0 1.03252 -10.033 1.06 0.94
… … … … … … … … … …
16 1 0 0 0 0 1.0501 -5.41 1.06 0.94
17 2 139 17 0 0 1.05256 -9.4388 1.06 0.94
18 2 280 75.5 0 0 1.03834 -11.365 1.06 0.94
19 2 206 28.9 0 0 1.05037 -5.928 1.06 0.94
20 3 85 30 0 0 1.05 0 1.06 0.94
21 2 0 0 0 0 1.04996 -7.3704 1.06 0.94
22 2 600 210 0 0 0.982 0 1.06 0.94
23 2 0 0 0 0 1.03 -14.535 1.06 0.94
24 2 1100 250 0 0 0.9841 -0.1884 1.06 0.94
25 1 110 20 0 0 0.9972 -0.1932 1.06 0.94
26 1 200 10 0 0 1.0123 -1.6311 1.06 0.94
27 1 0 0 0 0 1.0494 1.7765 1.06 0.94
28 1 220 28.8 0 0 1.0636 4.4684 1.06 0.94

  根据上表可以看出，节点 17—24 共 8 个节点设置为发电机，type类型为 2，通过设置其有功无功参数来改变结果，其中第 20 号节点设置为平衡节点，type 为 3，平衡节点的电压幅值为 1.05，电压角度为 0。在节点 6 和节点 15处设置无功补偿。其余节点属于PQ 节点，其参数可以通过自己的需求进行设置，8 机 28 节点系统的电导均为 0，且为有名值，大部分负荷的功率因数在 0.8 以上，整个电力系统的电压幅值上下限控制在 1.06—0.94 范围内

潮流计算发电机数据

  8 机 28 节点电力系统发电机数据如表 如下表所示

Bus Pg Qg Vg Pmax Pmin
17 600 200 1.0525613 650 0
18 600 110 1.0383449 640 0
19 500 170 1.0503737 508 0
20 650 200 1.05 680 0
21 550 100 1.0499 580 0
22 540 0 0.982 540 0
23 800 0 1.03 800 0
24 1000 0 0.9841 1200 0

  根据上表可以看出，发电机属于 PV 节点，节点 17 至 24 共 8 个节点用于发电机的参数设置，为系统提供有功功率，发电机的有功功率和无功功率将影响系统的最终结果，可以根据不同的需求进行调节，在本系统中统一将无功上限设为200，下限为 0 进行计算。

潮流计算支路数据

  8 机 28 节点电力系统支路数据如下表所示（由于支路数据较多，仅展示部分节点间的支路数据）。

fbus tbus r x b Ratio
1 2 0.0035 0.0411 0.6987 0
1 14 0.0023 0.0353 0.3804 0
1 27 0.0014 0.025 0.75 0
2 3 0.0013 0.0213 0.2214 0
2 28 0.0067 0.0086 0.146 0
3 4 0.0013 0.0151 0.2572 0
3 12 0.0011 0.0133 0.2138 0
4 5 0.0004 0.0046 0.078 0
4 20 0.0022 0.035 0.361 0
… … … … … …
20 17 0.0014 0.0151 0.249 1.032
21 22 0.0014 0.0147 0.2396 0
22 23 0.008 0.0156 0 1.25
23 18 0.0006 0.0096 0.1846 0
23 24 0 0.0143 0 1.25
24 25 0.0032 0.0323 0.531 0
25 26 0.0005 0.0272 0 0
26 27 0.0006 0.0232 0 1.25
27 28 0.0043 0.0474 0.7802 0

generator cost data矩阵数据

基于Matpower的电力系统潮流计算仿真_第2张图片

第五部分 潮流计算结果分析

系统数据 变量数据 P(MW) Q(MAvr)
Buses 28 Total Gen Capacity 5598 -0 to 1600
Generators 8 On-line Capacity 5598 -0 to 1600
Committed Gens 8 Generation 5862.5 1512.2
Loads 20 Load 5770 991.9
Shunts 0 Shunt(inj) -0 0
Branches 35 Losses 92.52 1599.91
Transformers 8 Branch Charging - 1079.7
Inter-ties 1 1 Total Inter-tie Flow 0 27.8

基于Matpower的电力系统潮流计算仿真_第3张图片
  系统的有功损耗 92.52MW 与负荷消耗的 5770MW 之和等于 5862.52MW，恰好等于 8 台发电机输出的有功功率，符合实际情况，同时根据这个可以看出潮流计算的结果是正确的。
节点数据
基于Matpower的电力系统潮流计算仿真_第4张图片

  • PV 节点的有功功率和电压幅值在潮流计算 中保持不变; 但值得注意的是，2号节点有功功率却变为 1272.52MW，原因是其在平衡系统功率时发生了变化 20号平衡节点的有功功率为 1272.52MW，在之前的功率设置范围（1500MW—0MW）内，因此 20 号节点设置为平衡节点是合理的。
  • 无功补偿 0MVar 是各节点总和，表明这些节点起到了无功补偿的作用。

支路数据
基于Matpower的电力系统潮流计算仿真_第5张图片在这里插入图片描述
  根据仿真数据可知，发电机节点的有功功率、负荷节点的有功功率和无功功率与设定的初值是一致的，所有的节点电压也都在设定的上下限之间。并且变压器的设置也起到了作用，节点电压并未发生越限，这也说明整体的 8 机 28 节点的电力系统设计较为合理。

  以上就是本次电力系统潮流计算仿真结果，希望通过本次的讲解能够加深大家对于Matpower仿真的理解。文章的内容可能存在部分不足之处，如有错误，请在评论区指出，谢谢。

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    // 左移( << ) 低位补0 // 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 然后左移2位后，低位补0： // 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1000 System.out.println(6 << 2);// 运行结果是24 // 右移( >> ) 高位补"
  • mysql免安装版配置 ldzyz007 mysql
    1、my-small.ini是为了小型数据库而设计的。不应该把这个模型用于含有一些常用项目的数据库。 2、my-medium.ini是为中等规模的数据库而设计的。如果你正在企业中使用RHEL,可能会比这个操作系统的最小RAM需求(256MB)明显多得多的物理内存。由此可见，如果有那么多RAM内存可以使用，自然可以在同一台机器上运行其它服务。 3、my-large.ini是为专用于一个SQL数据
  • MFC和ado数据库使用时遇到的问题 你不认识的休道人 sqlC++mfc
    =================================================================== 第一个 =================================================================== try{ CString sql; sql.Format("select * from p
  • 表单重复提交Double Submits rensanning double
    可能发生的场景： *多次点击提交按钮 *刷新页面 *点击浏览器回退按钮 *直接访问收藏夹中的地址 *重复发送HTTP请求（Ajax） （1）点击按钮后disable该按钮一会儿，这样能避免急躁的用户频繁点击按钮。 这种方法确实有些粗暴，友好一点的可以把按钮的文字变一下做个提示，比如Bootstrap的做法： http://getbootstrap.co
  • Java String 十大常见问题 tomcat_oracle java正则表达式
    　1.字符串比较，使用“==”还是equals()? 　　"=="判断两个引用的是不是同一个内存地址(同一个物理对象)。 　　equals()判断两个字符串的值是否相等。 　　除非你想判断两个string引用是否同一个对象，否则应该总是使用equals()方法。 　　如果你了解字符串的驻留(String Interning)则会更好地理解这个问题。 　 　
  • SpringMVC 登陆拦截器实现登陆控制 xp9802 springMVC
    思路，先登陆后，将登陆信息存储在session中，然后通过拦截器，对系统中的页面和资源进行访问拦截，同时对于登陆本身相关的页面和资源不拦截。   实现方法： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
按字母分类： ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ其他