基于Matlab的五节点潮流仿真

基于Matlab的五节点潮流仿真
作者：李润泽胡琛
来源：《科技创新与应用》2016年第27期
摘要：潮流计算是电力系统设计与运行的基本计算，可将网络中各节点电压和功率计算出来，继而进行损耗的计算。

通过潮流计算可以检测和预知电力系统中负荷和网络结构的变化，从而保障电力系统安全、稳定运行。

文章以电力系统五节点潮流算例为基础，应用牛顿潮流计算方法，构建基于Matlab的程序与仿真，并对程序与仿真结果进行对比。

关键词：电力系统五节点；程序与仿真；牛顿潮流计算
引言
潮流计算是在电力系统稳态时的一种运算，由系统赋予的运行条件和整体结构来确定整个系统运行的状况。

同时它也是电力系统应用最基本和最广泛的电气计算。

较早的时候大多数的人用高斯——赛德尔迭代法求解潮流，因为它在运算的时候内部储存量比较小，但其收敛性却一般，所以在这以后人们就选用阻抗法，经过修改和运算方式的改进后，牛顿法就成为人们应用潮流计算的常用方法，其主要的特点就是将方程的非线性化变为方程的线性化。

文章重点以牛顿潮流计算作为潮流计算的方法，在Matlab中应用电力系统五节点算例进行仿真对比分析。

1 牛顿法潮流计算
简言之，其核心就是把非线性方程式的求解过程变为相对应的线性求解的过程。

在牛顿潮流计算中形成雅克比矩阵之后，在此基础上建立相对应的修正方程，它的基本计算流程为：1.求解各个节点导纳，并组成相对应的矩阵YB；2、设置各个节点的初始值ei（0）、fi（0）；
3、把各个节点的初始电压值带入式中求解修正方程式中的非平衡量ΔPi（0）、ΔQi（0）、Ui （0）2 ；
4、求雅克比矩阵各元素Nij、Nij、Jij、Lij与Rij、Sij；
5、求解修正量Δei（0）、Δfi（0）；
6、再次计算各个节点的电压；
7、在之前的基础上迭代；
8、求解线路上的功率以及平衡节点的功率。

其中节点电压可采用直角坐标形式或者极坐标的形式。

在牛顿潮流计算的修正方程处理的方式上能联系修正方程式的求解，求解过程能采取形成、消元、储存同时进行的方式。

另外节点编号也能做有关的优化，其优化法通常有三种，它们为静态法、半动态法和动态法。

牛顿潮流算法拥有很多优势，例如它在潮流计算过程中的收敛速度较快，初始值选取性也比较好，并且收敛更为精准。

它的迭代次数与所运算的系统范围基本上没有关联。

它还具有收
敛的可靠性，对于病态系统也能可靠收敛。

收敛的可靠性一般取决于一个比较好的启动初始值，假若初始值选择不恰当，算法也就不能够准确的收敛。

2 基于Matlab建立仿真
五节点等值网络如图1所示。

这里PV节点为5，PQ节点分别为2，3，4，而平衡节点为1。

这里的发电机侧电压为10kv，其线路侧电压为110kv，变压器的容量规定为100MV·A。

相关的数据设置参考了文献[2]。

3 结果对比分析
程序与模型仿真数据对比（表3）。

通过Matlab的模型与程序仿真得出了几组实验数据，对比模型与程序仿真结果中多数数据相差不大，仿真结果基本正确。

参考文献
[1]郭丽萍，顾秀芳.电力系统分析课程设计指导及示例分析[M].水利水电出版社，2011.
[2]于群，曹娜.MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真[M].机械工业出版社，2011.
[3]刘卫国.MATLAB程序设计与应用[M].高等教育出版社，2006.
[4]陈珩.电力系统稳态分析[M].中国电力出版社，2013.
[5]于永源，杨绮雯.电力系统分析[M].中国电力出版社，2007.
[6]刘天琪.现代电力系统分析理论与方法[M].中国电力出版社，2007.。