基于Matlab的五節點潮流仿真

摘 要：潮流計算是電力系統設計與運行的基本計算，可將網絡中各節點電壓和功率計算出來，繼而進行損耗的計算。通過潮流計算可以檢測和預知電力系統中負荷和網絡結構的變化，從而保障電力系統安全、穩定運行。文章以電力系統五節點潮流算例為基礎，應用牛頓潮流計算方法，構建基于Matlab的程序與仿真，并對程序與仿真結果進行對比。

關鍵詞：電力系統五節點；程序與仿真；牛頓潮流計算

引言

潮流計算是在電力系統穩態時的一種運算，由系統賦予的運行條件和整體結構來確定整個系統運行的狀況。同時它也是電力系統應用最基本和最廣泛的電氣計算。較早的時候大多數的人用高斯——賽德爾迭代法求解潮流，因為它在運算的時候內部儲存量比較小，但其收斂性卻一般，所以在這以后人們就選用阻抗法，經過修改和運算方式的改進后，牛頓法就成為人們應用潮流計算的常用方法，其主要的特點就是將方程的非線性化變為方程的線性化。文章重點以牛頓潮流計算作為潮流計算的方法，在Matlab中應用電力系統五節點算例進行仿真對比分析。

1 牛頓法潮流計算

簡言之，其核心就是把非線性方程式的求解過程變為相對應的線性求解的過程。在牛頓潮流計算中形成雅克比矩陣之后，在此基礎上建立相對應的修正方程，它的基本計算流程為：1.求解各個節點導納，并組成相對應的矩陣YB；2、設置各個節點的初始值ei（0）、fi（0）；3、把各個節點的初始電壓值帶入式中求解修正方程式中的非平衡量ΔPi（0）、ΔQi（0）、Ui（0）2 ；4、求雅克比矩陣各元素Nij、Nij、Jij、Lij與Rij、Sij；5、求解修正量Δei（0）、Δfi（0）；6、再次計算各個節點的電壓；7、在之前的基礎上迭代；8、求解線路上的功率以及平衡節點的功率。其中節點電壓可采用直角坐標形式或者極坐標的形式。

在牛頓潮流計算的修正方程處理的方式上能聯系修正方程式的求解，求解過程能采取形成、消元、儲存同時進行的方式。另外節點編號也能做有關的優化，其優化法通常有三種，它們為靜態法、半動態法和動態法。

牛頓潮流算法擁有很多優勢，例如它在潮流計算過程中的收斂速度較快，初始值選取性也比較好，并且收斂更為精準。它的迭代次數與所運算的系統范圍基本上沒有關聯。它還具有收斂的可靠性，對于病態系統也能可靠收斂。收斂的可靠性一般取決于一個比較好的啟動初始值，假若初始值選擇不恰當，算法也就不能夠準確的收斂。

2 基于Matlab建立仿真

五節點等值網絡如圖1所示。

這里PV節點為5，PQ節點分別為2，3，4，而平衡節點為1。這里的發電機側電壓為10kv，其線路側電壓為110kv，變壓器的容量規定為100MV·A。相關的數據設置參考了文獻[2]。

3 結果對比分析

程序與模型仿真數據對比（表3）。

通過Matlab的模型與程序仿真得出了幾組實驗數據，對比模型與程序仿真結果中多數數據相差不大，仿真結果基本正確。

參考文獻

[1]郭麗萍，顧秀芳.電力系統分析課程設計指導及示例分析[M].水利水電出版社，2011.

[2]于群，曹娜.MATLAB/Simulink電力系統建模與仿真[M].機械工業出版社，2011.

[3]劉衛國.MATLAB程序設計與應用[M].高等教育出版社，2006.

[4]陳珩.電力系統穩態分析[M].中國電力出版社，2013.

[5]于永源，楊綺雯.電力系統分析[M].中國電力出版社，2007.

[6]劉天琪.現代電力系統分析理論與方法[M].中國電力出版社，2007.