电力系统潮流计算的MATLAB辅助程序设计-潮流计算程序.docx
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1、电力系统潮流计算的MATLAB辅助程序设计潮流计算,通常指负荷潮流,是电力系统分析和设计的主要组成部分,对系统规划、安全运行、经济调度和电力公司的功率交换非常重要。此外,潮流计算还是其它电力系统分析的基础,比如暂态稳定,突发事件处理等。现代电力系统潮流计算的方法主要:高斯法、牛顿法、快速解耦法和MATLAB的M语言编写的MATPOWER4。1,这里主要介绍高斯法、牛顿法和快速解耦法。高斯法的程序是lfgauss,其与lfybus、busout和lineflow程序联合使用求解潮流功率。lfybus、busout和lineflow程序也可与牛顿法的lfnewton程序和快速解耦法的decoupl
2、e程序联合使用。(读者可以到MATPOWER主页下载MATPOWER4.1,然后将其解压到MATLAB目录下,即可使用该软件进行潮流计算)一、高斯赛德尔法潮流计算使用的程序: 高斯赛德法的具体使用方法读者可参考后面的实例,这里仅介绍各程序的编写格式:lfgauss:该程序是用高斯法对实际电力系统进行潮流计算,需要用到busdata和linedata两个文件.程序设计为输入负荷和发电机的有功MW和无功Mvar,以及节点电压标幺值和相角的角度值。根据所选复功率为基准值将负荷和发电机的功率转换为标幺值。对于PV节点,如发电机节点,要提供一个无功功率限定值.当给定电压过高或过低时,无功功率可能超出功率
3、限定值。在几次迭代之后(高斯塞德尔迭代为10次),需要检查一次发电机节点的无功出力,如果接近限定值,电压幅值进行上下5%的调整,使得无功保持在限定值内。lfybus:这个程序需要输入线路参数、变压器参数以及变压器分接头参数。并将这些参数放在名为linedata的文件中。这个程序将阻抗转换为导纳,并得到节点导纳矩阵。busout:该程序以表格形式输出结果,节点输出包括电压幅值和相角,发电机和负荷的有功和无功功率,以及并联电容器或电抗器的有功和无功功率。lineflow:该程序输出线路的相关数据,程序设计输出流入线路终端的有功和无功的功率、线损以及节点功率,还包含整个系统的有功和无功损耗。lfne
4、wton是牛顿拉夫逊法对实际电力系统潮流计算开发的程序,数据准备和程序格式和高斯赛德尔法一样,包括程序lfybus,busout和 lineflow。 decouple是快速解耦法对实际电力系统潮流计算开发的程序,同高斯法和牛顿法一样需要用到三个程序:lfybus、busout、lineflow。 二、数据准备为了在MATLAB环境下用高斯法进行潮流计算,必须定义下列变量:基准功率,功率允许误差,加速因子和最大迭代次数。上述变量命名(小写字母)为:basemva、accuracy、accel和maxiter,一般规定为:basemva=100; accuracy=0.001;accel=1。6
5、;maxiter=80;输入文件准备的第一步是给节点编号,节点号码必须是连续的,但节点数据输入不一定按顺序来编写.此外,还需要下列数据文件:1.节点数据文件busdata:节点信息输入格式为单行输入,输入的数据形成一个矩阵,叫做busdata矩阵。第一列为节点号;第二列为节点类型;第三列和第四列分别为节点电压幅值(标幺值)和相角(单位为度);第五列和第六列分别为负荷的有功功率和无功功率;第七列到十列分别为发电机的有功功率、无功功率、最小无功出力和最大无功出力;最后一列为并联电容器注入无功功率。第二列的编码用0、1、2来区分PQ节点、平衡节点和PV节点:0表示PQ节点,输入正的有功功率(MW)和
6、无功功率(Mvar),并且要设定节点电压初始估计值,一般幅值和相角分别设为1和0,若已经给定初始值,则用其给定值来代替1和0。1表示平衡节点,且已知该节点的电压幅值和相角。2表示PV节点,要设定该节点的节点电压幅值和发电机的有功功率(MW),并设定发电机的无功最小出力和最大出力(Mvar)。2。线路数据文件linedata 线路数据用节点对的方法来确定,数据包含在称为linedata的矩阵中。第一列和第二列为节点号码,第三列到第五列为线路电阻、电抗及该线路电纳值的一半,以标幺值表示。最后一列为变压器分接头设定值,对线路来说,需要输入1。线路输入为无输入顺序,对变压器来说,左侧的节点号设为分接头
7、端.3.zdata是线路数据输入变量,包括四项,前两项是节点编号,后两项是线路电阻和电抗,均以标幺值表示,函数返回节点导纳矩阵。三、潮流计算的MATLAB程序清单1。 lfgauss.m程序清单 Power flow solution by GaussSeidel methodVm=0; delta=0; yload=0; deltad =0;nbus = length(busdata(:,1);kb=;Vm=; delta=; Pd=; Qd=; Pg=; Qg=; Qmin=; Qmax=; Pk=; P=; Qk=; Q=; S=; V=; for k=1:nbusn=busdata(k
8、,1);kb(n)=busdata(k,2); Vm(n)=busdata(k,3); delta(n)=busdata(k, 4);Pd(n)=busdata(k,5); Qd(n)=busdata(k,6); Pg(n)=busdata(k,7); Qg(n) = busdata(k,8);Qmin(n)=busdata(k, 9); Qmax(n)=busdata(k, 10);Qsh(n)=busdata(k, 11); if Vm(n) = 0 Vm(n) = 1.0; V(n) = 1 + j0; else delta(n) = pi/180delta(n); V(n) = Vm(
9、n)(cos(delta(n)) + j*sin(delta(n); P(n)=(Pg(n)-Pd(n))/basemva; Q(n)=(Qg(n)Qd(n)+ Qsh(n))/basemva; S(n) = P(n) + j*Q(n); endDV(n)=0;endnum = 0; AcurBus = 0; converge = 1;Vc = zeros(nbus,1)+jzeros(nbus,1); Sc = zeros(nbus,1)+j*zeros(nbus,1);while exist(accel)=1 accel = 1.3;endwhile exist(accuracy)=1 a
10、ccuracy = 0。001;endwhile exist(basemva)=1 basemva= 100;endwhile exist(maxiter)=1 maxiter = 100;endmline=ones(nbr,1);for k=1:nbr for m=k+1:nbr if((nl(k)=nl(m)) & (nr(k)=nr(m); mline(m)=2; elseif ((nl(k)=nr(m) & (nr(k)=nl(m); mline(m)=2; else, end end enditer=0;maxerror=10;while maxerror = accuracy it
11、er = maxiteriter=iter+1; for n = 1:nbus; YV = 0+j*0; for L = 1:nbr; if (nl(L) = n & mline(L) = 1), k=nr(L); YV = YV + Ybus(n,k)V(k); elseif (nr(L) = n & mline(L)=1), k=nl(L); YV = YV + Ybus(n,k)V(k); end end Sc = conj(V(n)(Ybus(n,n)V(n) + YV) ; Sc = conj(Sc); DP(n) = P(n) real(Sc); DQ(n) = Q(n) imag
12、(Sc); if kb(n) = 1 S(n) =Sc; P(n) = real(Sc); Q(n) = imag(Sc); DP(n) =0; DQ(n)=0; Vc(n) = V(n); elseif kb(n) = 2 Q(n) = imag(Sc); S(n) = P(n) + j*Q(n); if Qmax(n) = 0 Qgc = Q(n)*basemva + Qd(n) - Qsh(n); if abs(DQ(n)) = 。005 & iter = 10 if DV(n) = 0.045 if Qgc Qmax(n), Vm(n) = Vm(n) 0。005; DV(n)=DV(
13、n)+。005; end else, end else,end else,end end if kb(n) = 1 Vc(n) = (conj(S(n))/conj(V(n)) YV )/ Ybus(n,n); else, end if kb(n) = 0 V(n) = V(n) + accel*(Vc(n)V(n); elseif kb(n) = 2 VcI = imag(Vc(n)); VcR = sqrt(Vm(n)2 - VcI2); Vc(n) = VcR + j*VcI; V(n) = V(n) + accel(Vc(n) V(n)); end end maxerror=max(
14、max(abs(real(DP)), max(abs(imag(DQ) ); if iter = maxiter & maxerror accuracy fprintf(nWARNING: Iterative solution did not converged after ) fprintf(%g, iter), fprintf( iterations.nn) fprintf(Press Enter to terminate the iterations and print the results n) converge = 0; pause, else, endendif converge
15、 = 1 tech= ( ITERATIVE SOLUTION DID NOT CONVERGE); else, tech=( Power Flow Solution by Gauss-Seidel Method);end k=0;for n = 1:nbus Vm(n) = abs(V(n); deltad(n) = angle(V(n)*180/pi; if kb(n) = 1 S(n)=P(n)+j*Q(n); Pg(n) = P(n)*basemva + Pd(n); Qg(n) = Q(n)basemva + Qd(n) - Qsh(n); k=k+1; Pgg(k)=Pg(n);
16、elseif kb(n) =2 k=k+1; Pgg(k)=Pg(n); S(n)=P(n)+jQ(n); Qg(n) = Q(n)*basemva + Qd(n) - Qsh(n); endyload(n) = (Pd(n)- jQd(n)+j*Qsh(n)/(basemvaVm(n)2);endPgt = sum(Pg); Qgt = sum(Qg); Pdt = sum(Pd); Qdt = sum(Qd); Qsht = sum(Qsh);busdata(:,3)=Vm; busdata(:,4)=deltad;clear AcurBus DP DQ DV L Sc Vc VcI Vc
17、R YV converge delta2。lfybus.m程序清单% This program obtains the Bus Admittance Matrix for power flow solutionj=sqrt(-1); i = sqrt(1);nl = linedata(:,1); nr = linedata(:,2); R = linedata(:,3);X = linedata(:,4); Bc = j*linedata(:,5); a = linedata(:, 6);nbr=length(linedata(:,1)); nbus = max(max(nl), max(nr
18、));Z = R + jX; y= ones(nbr,1)。/Z; %支路导纳for n = 1:nbrif a(n) = 0 a(n) = 1; else endYbus=zeros(nbus,nbus); % 将Ybus初始化为0 %非对角元素的数值 Ybus(nl(k),nr(k)=Ybus(nl(k),nr(k)-y(k)/a(k); Ybus(nr(k),nl(k)=Ybus(nl(k),nr(k)); endend% 对角元素的数值for n=1:nbus for k=1:nbr if nl(k)=n Ybus(n,n) = Ybus(n,n)+y(k)/(a(k)2) + Bc(
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