两机五节点网络潮流计算—牛拉法

基于Matpower2机5节点系统的潮流计算方法

引 言

Matpower是基于Matlab M文件的组建包，主要用来解决电力潮流和优化潮流的问题。Matpower的设计理念是尽可能简单易懂，它可以执行电力常规潮流运算，如牛顿拉夫逊法，P-Q分解法等，也可以执行最优潮流程序。本文主要对执行常规的潮流计算进行分析。

1 Matpower的简介

Matpower是基于Matlab M文件的组建包，主要用来解决电力潮流和优化潮流的问题。Matpower的设计理念是尽可能简单易懂，它可以执行电力常规潮流运算，如牛顿拉夫逊法，P-Q分解法等，也可以执行最优潮流程序。本文主要对执行常规的潮流计算进行分析。 Matpower简介 Matpower所用的所有数据文件均为Matlab的M文件或者MAT文件，可用来定义和返回变量BaseMVA，bus，branch，gen等[4]。其中，BaseMVA变量是一个标量，用来设置基准容量。bus变量是一个矩阵，用来设置电网中各母线参数，其格式为bus-i，type，Pd，Qd，Gs，Bs，area， Vm， Va， baseKV， zone， Vmax， Vmin。格式中的bus-i用来设置母线编号，范围为1~299 970； type用来设置母线类型，1为PQ节点母线，2为PV节点母线，3为平衡(参考)节点母线；Pd和Qd用来设置母线注入负荷的有功和无功功率；Gs， Bs 用来设置与母线并联电导和电纳；baseKV用来设置该母线的基准电压；Vm和Va用来设置母线电压的幅值和相位初值；Vmax和Vmin用来设置工作时母线的最高与最低电压幅值；area和zone用来设置电网断面号和省耗分区号，一般都设置为1，设置范围分别为1~100和1~9 990[5]。

branch变量也是一个矩阵，用来设置电网中各支路参数，其格式为fbus， tbus， r， x， b，rateA， rateB， rateC， ratio， angle， status。fbus和tbus用来设置该支路由起始节点(母线)编号和终点节点(母线)编号；r，x和b用来设置该支路的电阻、电抗和充电电纳；rateA，rateB和rateC分别用来设置该支路的长期、短期和紧急允许功率；ratio用来设置该支路的变比，如果支路元件仅仅

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是导线则为0，如果支路元件为变压器，则该变比为fbus侧母线的基准电压与tbus侧母线的基准电压之比；angle用来设置支路的相位角度，如果支路元件为变压器，其值就是变压器的转角，如果支路元件不是变压器，则相位角度为0°。

gen变量也是一个矩阵，用来设置接入电网中的发电机(电源)参数，其格式为bus，Pg，Qg，Qmax，Qmin， Vg， mBase， status， Pmax， Pmin。bus用来设置接入发电机(电源)的母线编号；Pg和Qg用来设置接入发电机(电源)的有功和无功功率；Pmax和Pmin用来设置接入发电机(电源)的有功功率的最大、最小允许值；Qmax和Qmin用来设置接入发电机(电源)的无功功率最大、最小允许值；Vg用来设置接入发电机(电源)的工作电压；mBase用来设置接入发电机(电源)的功率基准；status用来设置发电机(电源)工作状态，1表示投入运行，0表示退出运行。

Matpower中几种函数的定义：rcdf2matp.m 是将数据从IEEE CDF格式转换成MATPOWER格式；runcomp.m运行两个最优潮流并且比较它们的结果；rundcopf.m运行直流最优潮流计算；rundcpf.m运行直流潮流计算；runduopf.m运行

可以处理高价机组停机的直流OPF；runopf.m是运行最优潮流计算程序，可运行一个潮流计算程序；runuopf.m运行可以处理高价机组停机的OPF。

本文应用的是runpf.m，即将编写好的程序存为casei(i是自己设定的序号)，并存在Matpower的文件夹下，接着在Matlab的命令窗口输入runpf(‘casei’)，然后回车即可得到结果。

2 潮流计算

本文以两机五节点系统为例来对其电网潮流情况进行分析。系统接线图如下：

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G0.45+j0.150.4+j0.0510.08+j0.2430.01+j0.0340.02+j0.0620.04+j0.12G-(0.2+j0.2)50.6+j0.10.08+j0.24

j0.18+60.0.180.06+j0系统接线图

（其中节点1为平衡节点，节点2、3、4、5为PQ节点。）

该系统的基准容量是100MVA，有5个节点数，每个节点就是一条母线，母线下有各供电线路，支路数为3条。 电源点的基准电压设为1.05(p.u.)，电源点有功容量为500 MW，电源点无功容量为0 Mvar。其已知的节点参数、发电机参数和支路参数如图1所示。 将已知参数输入Matpower软件系统，通过运行分析，所得到的各节点和支路的计算参数如图2所示。

图一

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图二（1）

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