【老生谈算法】matlab实现电力系统潮流计算算法源码——潮流计算

基于MATLAB的电力系统潮流计算

1、算法详解：

摘要
在电力系统的正常运行中，随着用电负荷的变化和系统运行方式的改变，网络中的损耗也将发生变化。要严格保证所有的用户在任何时刻都有额定的电压是不可能的，因此系统运行中个节点出现电压的偏移是不可避免的。为了保证电力系统的稳定运行，要进行潮流调节。随着电力系统及在线应用的发展，计算机网络已经形成，为电力系统的潮流计算提供了物质基础。它的发展主要围绕这样几个方面：计算方法的收敛性、可靠性；计算速度的快速性；对计算机存储容量的要求以及计算的方便、灵活等。

牛顿-拉夫逊法是数学中解决非线性方程式的典型方法，有较好的收敛性。。在解决电力系统潮流计算问题时，是以导纳矩阵为基础的，只要我们能在迭代过程中尽可能保持方程式系数矩阵的稀疏性，就可以大大提高潮流计算的效率。

1 引言
利用牛顿拉夫逊法进行求解，用MATLAB软件编程，可以求解系统潮流分
布。
（1）用牛顿法计算潮流时，有以下的步骤：

如果收敛，迭代到此结束，进一步计算各线路潮流和平衡节点功率，并打印
输出结果。如果不收敛，转回②进行下次迭代计算，直到收敛为止。

（2）牛顿—拉夫逊法计算程序框图

（3）原始数据
1.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。

2、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（ 300MW ），母线3为机压母线，机压母线上装机容量（100MW），最大负荷和最小负荷为50MW和20MW；发电厂二总装机容量（200MW）。
3、变电所资料：
（一）变电所1、2、3、4低压母线的电压等级分别为：35KV 10KV 35KV 10KV（二）变电所的负荷分别为：60MW 50MW 40MW 60MW
（三） 每个变电所的功率因数均为cosφ=0.85；
（四） 变电所1和变电所3分别配有两台容量为75MVA的变压器，短路损耗414KW，短路电压（%）=16.7；变电所2和变电所4分别配有两台容量为63MVA的变压器，短路损耗为245KW，短路电压（%）=10.5；

4、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，单位长度的电抗为，单位长度的电纳为。

根据系统图可知此系统为两端供电网路，为了潮流计算的完整性，将母线1，2设为节点1，2，将变电所1、2、3、4的高低压侧分别设为节点3、4、5、6、7、8、9、10。并且，将节点1设为平衡节点，将节点2设为PV节点，其余节点设为PQ节点。则网络共具有10个节点和9条支路。

2 理论分析
根据题目原始资料，计算发电厂、变压器及线路的有名值参数。
（1）运用下列公式计算变压器低压侧参数：

（2）计算线路参数

将参数整理成如下表格：

（3）变电所负荷分别为：
变电所1 =60+j37.185
变电所2 =50+j30.987
变电所3 =40+j24.790
变电所4 =60+j37.185
根据题目给定的参数和要求，手绘形成了网络的等值电路图,并且在图中标注出了各参数和节点编号。

等值电路图

3 仿真分析
根据所求参数，以及B1、B2矩阵的含义，列写B1、B2矩阵如下：

将编好的的程序输入MATLAB中运行，经过调整可以得到如下运行结果:

由MATLAB得到电压、功角和具体的潮流分布图，调整好以后的数据如图：

4 结论
潮流计算是电力系统的最基本、最常用的分析计算。用以研究系统规划和运行中提出的各种问题。对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求；对运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。

电力系统调压措施中，常用的调压手段有：借改变发电机机端电压、改变变压器的变比、无功补偿设备的添加等。.