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摘 要：本设计根据任务书给定的系统图和系统参数，运用Matpower软件进行潮流计算，对运行结果进行分析。最后把Matpower潮流计算的最终结果与Matlab编程和Simulink仿真两种方法的结果做比较。
关键词：电力系统；潮流计算；Matpower软件
引言：电力系统分析中，最基本的计算就是潮流计算，它是在电网正常或故障情况下的稳定运行状态的计算。电力系统潮流计算的目的是计算系统在给定状态下的節点电压及功率分布，来检查系统中各电压是否满足要求，系统中各元件是否过负荷以及功率分配的合理性等。潮流计算的结果还能应用于电力系统的稳态分析、最优潮流和安全估计等。本设计主要运用Matpower软件来进行潮流计算。Matpower多用于小型电力系统的潮流计算分析，它运行较为稳定，计算速度快，运行结果全面、直观易懂，且准确度高。从建模上来说，Matpower不需要像Simulink仿真找出所需元件再输入数据等等较繁琐的工序；从编程上来说，Matpower的程序编写没有直接运用Matlab编程复杂。
一、潮流计算的过程
（一）潮流计算的基本要求。根据系统图及发电厂、变电所、输电线路等参数，按照设计内容对系统进行潮流计算，并分析计算结果。对于潮流计算结果，各母线电压均要满足变电所低压母线10KV在9.5—10.5KV之间，变电所低压母线35KV在
35—36KV之间。如计算结果不在该范围内，则需进行电压的调整。
（二）系统图。（1）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（400MW），母线3为机压母线，机压母线上装机容量为（100MW），最大负荷和最小负荷分别为
50MW和30MW；发电厂二总装机容量为（200MW）。（2）变电所资料：①变电所1、2、3、4低压母线的电压等级分别为：10KV 35KV 10KV 35KV。②变电所的负荷如表1所示：
③每个变电所的功率因数均为cosΦ=0.9；④变电所2和变电所4分别配有两台容量为75MVA的变压器，短路损耗
414KW，短路电压（Uk%）=16.7；变电所1和变电所3分别配有两台容量为63MVA的变压器，短路损耗为245KW，短路电压（Uk%）=10.5；（3）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0.17Ω，单位长度的电抗为0.402Ω，单位长度的电纳为2.17*10-6S。（4）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。
（三）电网的节点设置与分类。从题目给定的系统图中，可了解该系统为两端供电网络，本课题设母线1、2为节点1、10，设变电所1、2、3、4的高压侧为节点2、4、6、8，低压侧为节点3、5、7、9。并设平衡节点为节点1，PV节点为节点10，剩余节点为PQ节点。
变压器共有5个抽头，当变压器高压侧输入电压不稳定时来调整抽头以保持变压器二次侧输出电压的稳定。电压调节范围为， 对应的分接头开始时设变压器高压侧接主接头，降压变压器5个分接头时的非标准变比以备调压时选用。对于变电所低压母线为35K变压器，非标准变比的算法与10KV的相同。
（五）Matpower的M文件的编写。M文件的3个矩阵分别设置系统母线参数、接入系统的发电机（变电所）参数和系统中各支路参数，如图2、图3、图4所示。
二、潮流计算结果分析
通过运行M文件，可得系统潮流计算的部分结果如图2所示。
（1）根据图5可知，负荷消耗的有功功率228.8MW与系统的有功损耗11.82MW之和为240.62MW，与两个发电厂输出的有功功率近似相等，这与理论结果一致，说明此潮流计算是正确的。（2）根据图6可知，PV节点10的有功功率和电压幅值在潮流计算过程中保持不变，而平衡节点1的有功功率变为40.62MW，是因为它的作用是平衡系统功率。（3）平衡节点1的有功功率40.62MW在初始设置的功率范围内，说明选择1号节点为平衡节点是正确的。（4）图6中平衡节点的电压幅值和相角、发电机节点的电压幅值和有功功率以及负荷节点的有功无功功率与初始设置的数据是一致的，表明了在潮流计算中，这些量为定解条件。（5）系统节点电压如表4所示，根据系统给定条件低压母线10KV在9.5—10.5KV之间，变电所低压母线35KV在35—36KV之间，经过折算发现节点3、5、7、9不在指定范围内，需要进行电压调整，电压调整后折算发现3、5、7、9节点已满足要求，且相角随电压幅值而变化。线路的有功损耗逐渐增加，四个变电所低压侧电压均在允许范围内，符合课题要求，具体支路损耗见表5。
三、Matpower、Matlab编程和Simulink仿真三种方法的比较
（1）随机抽取5个节点的调节后的电压标幺值进行对比，如表7所示。
（2）随机抽取5条电压调整后的支路功率进行对比，如表8、9所示。
由上述比较可知，从运算结果的各节点的电压、支路损耗及支路功率进行对比发现三种方法的数据差别很小，可以说对同一个电力系统，运用这三种方法进行潮流计算，其结果是相同的。
四、结语
对给定系统通过Matpower进行潮流计算后，其运算结果从节点、支路等方面与Matlab编程与Simulink仿真的结果进行了对比，得出系统运行稳定，且在符合系统要求的情况下，三种方法的潮流计算结果基本一致。
参考文献：
[1] 于群.曹娜.MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真[M].北京：机械工业出版社，2011.5
[2] 胡健.杨宣访.陈帆.HU Jian.YANG Xuan-fang.CHEN Fan 基于牛顿—拉夫逊电力系统潮流计算的改进算法[J] - 计算技术与自动化 2013（4）
[3] 陈功贵.刘利兰.郭艳艳.唐贤伦.CHEN Gong-gui.LIU li-lan.GUO Yan-yan.TANG Xian-lun Matpower在潮流计算教学中的应用[J]. 实验室研究与探索 2015（11）
关键词：电力系统；潮流计算；Matpower软件
引言：电力系统分析中，最基本的计算就是潮流计算，它是在电网正常或故障情况下的稳定运行状态的计算。电力系统潮流计算的目的是计算系统在给定状态下的節点电压及功率分布，来检查系统中各电压是否满足要求，系统中各元件是否过负荷以及功率分配的合理性等。潮流计算的结果还能应用于电力系统的稳态分析、最优潮流和安全估计等。本设计主要运用Matpower软件来进行潮流计算。Matpower多用于小型电力系统的潮流计算分析，它运行较为稳定，计算速度快，运行结果全面、直观易懂，且准确度高。从建模上来说，Matpower不需要像Simulink仿真找出所需元件再输入数据等等较繁琐的工序；从编程上来说，Matpower的程序编写没有直接运用Matlab编程复杂。
一、潮流计算的过程
（一）潮流计算的基本要求。根据系统图及发电厂、变电所、输电线路等参数，按照设计内容对系统进行潮流计算，并分析计算结果。对于潮流计算结果，各母线电压均要满足变电所低压母线10KV在9.5—10.5KV之间，变电所低压母线35KV在
35—36KV之间。如计算结果不在该范围内，则需进行电压的调整。
（二）系统图。（1）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（400MW），母线3为机压母线，机压母线上装机容量为（100MW），最大负荷和最小负荷分别为
50MW和30MW；发电厂二总装机容量为（200MW）。（2）变电所资料：①变电所1、2、3、4低压母线的电压等级分别为：10KV 35KV 10KV 35KV。②变电所的负荷如表1所示：
③每个变电所的功率因数均为cosΦ=0.9；④变电所2和变电所4分别配有两台容量为75MVA的变压器，短路损耗
414KW，短路电压（Uk%）=16.7；变电所1和变电所3分别配有两台容量为63MVA的变压器，短路损耗为245KW，短路电压（Uk%）=10.5；（3）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0.17Ω，单位长度的电抗为0.402Ω，单位长度的电纳为2.17*10-6S。（4）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。
（三）电网的节点设置与分类。从题目给定的系统图中，可了解该系统为两端供电网络，本课题设母线1、2为节点1、10，设变电所1、2、3、4的高压侧为节点2、4、6、8，低压侧为节点3、5、7、9。并设平衡节点为节点1，PV节点为节点10，剩余节点为PQ节点。
变压器共有5个抽头，当变压器高压侧输入电压不稳定时来调整抽头以保持变压器二次侧输出电压的稳定。电压调节范围为， 对应的分接头开始时设变压器高压侧接主接头，降压变压器5个分接头时的非标准变比以备调压时选用。对于变电所低压母线为35K变压器，非标准变比的算法与10KV的相同。
（五）Matpower的M文件的编写。M文件的3个矩阵分别设置系统母线参数、接入系统的发电机（变电所）参数和系统中各支路参数，如图2、图3、图4所示。
二、潮流计算结果分析
通过运行M文件，可得系统潮流计算的部分结果如图2所示。
（1）根据图5可知，负荷消耗的有功功率228.8MW与系统的有功损耗11.82MW之和为240.62MW，与两个发电厂输出的有功功率近似相等，这与理论结果一致，说明此潮流计算是正确的。（2）根据图6可知，PV节点10的有功功率和电压幅值在潮流计算过程中保持不变，而平衡节点1的有功功率变为40.62MW，是因为它的作用是平衡系统功率。（3）平衡节点1的有功功率40.62MW在初始设置的功率范围内，说明选择1号节点为平衡节点是正确的。（4）图6中平衡节点的电压幅值和相角、发电机节点的电压幅值和有功功率以及负荷节点的有功无功功率与初始设置的数据是一致的，表明了在潮流计算中，这些量为定解条件。（5）系统节点电压如表4所示，根据系统给定条件低压母线10KV在9.5—10.5KV之间，变电所低压母线35KV在35—36KV之间，经过折算发现节点3、5、7、9不在指定范围内，需要进行电压调整，电压调整后折算发现3、5、7、9节点已满足要求，且相角随电压幅值而变化。线路的有功损耗逐渐增加，四个变电所低压侧电压均在允许范围内，符合课题要求，具体支路损耗见表5。
三、Matpower、Matlab编程和Simulink仿真三种方法的比较
（1）随机抽取5个节点的调节后的电压标幺值进行对比，如表7所示。
（2）随机抽取5条电压调整后的支路功率进行对比，如表8、9所示。
由上述比较可知，从运算结果的各节点的电压、支路损耗及支路功率进行对比发现三种方法的数据差别很小，可以说对同一个电力系统，运用这三种方法进行潮流计算，其结果是相同的。
四、结语
对给定系统通过Matpower进行潮流计算后，其运算结果从节点、支路等方面与Matlab编程与Simulink仿真的结果进行了对比，得出系统运行稳定，且在符合系统要求的情况下，三种方法的潮流计算结果基本一致。
参考文献：
[1] 于群.曹娜.MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真[M].北京：机械工业出版社，2011.5
[2] 胡健.杨宣访.陈帆.HU Jian.YANG Xuan-fang.CHEN Fan 基于牛顿—拉夫逊电力系统潮流计算的改进算法[J] - 计算技术与自动化 2013（4）
[3] 陈功贵.刘利兰.郭艳艳.唐贤伦.CHEN Gong-gui.LIU li-lan.GUO Yan-yan.TANG Xian-lun Matpower在潮流计算教学中的应用[J]. 实验室研究与探索 2015（11）