【正文】 計(jì) 控 學(xué) 院College of puter and control engineering Qiqihar university電氣工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：基于MATLAB的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算系 別 電 氣 工 程 系 專業(yè)班級(jí) 電氣101班 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 提交日期 2013年6月 21日 成 績(jī) 摘 要潮流計(jì)算是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的一項(xiàng)基本運(yùn)算， 是進(jìn)行故障計(jì)算、繼電保護(hù)整定、安全分析的必要環(huán)節(jié)。它根據(jù)給定系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行條件來(lái)確定整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，主要是各節(jié)點(diǎn)電壓幅值相角、網(wǎng)絡(luò)的功率分布及功率損耗等。它既是對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式合理性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行的定量分析依據(jù)，又是電力系統(tǒng)靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法，該方法基于功能分解，把整個(gè)軟件工程看作是一個(gè)個(gè)對(duì)象的組合，由于對(duì)某個(gè)特定問(wèn)題域來(lái)說(shuō)，該對(duì)象組成基本不變，因此，這種基于對(duì)象分解方法設(shè)計(jì)的軟件結(jié)構(gòu)上比較穩(wěn)定，但是比較麻煩。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有成熟的專門(mén)應(yīng)用于電力系統(tǒng)分析的計(jì)算軟件，如中國(guó)電力科學(xué)研究院PASAP、美國(guó)電力局BAP等，這些軟件功能強(qiáng)大但價(jià)格不，而且代碼源不公開(kāi)，不適合普通學(xué)者。本次設(shè)計(jì)基于MATLAB語(yǔ)言編寫(xiě)的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算和最優(yōu)化計(jì)算軟件MATPOWER，其最大優(yōu)點(diǎn)是代碼公開(kāi)并且免費(fèi)使用，本次設(shè)計(jì)將介紹利用該軟件如何進(jìn)行潮流分析計(jì)算，并且介紹如何利用電力圖形分析界面POWERGUI對(duì)簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)潮流分析。通過(guò)算例，說(shuō)明了該方法編程簡(jiǎn)便、 運(yùn)算效率高并符合人們的思維習(xí)慣，計(jì)算結(jié)果能滿足工程計(jì)算需要，同時(shí)驗(yàn)證了該方法的有效性。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；潮流分析；MATLAB；MATPOWER目 錄摘要 I第 1 章 緒論 1 選題背景及目的 1 MATPOWER的簡(jiǎn)介 1 設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo) 1第 2 章 MATPOWER使用介紹 2 MATPOWER使用的數(shù)據(jù)格式 2 模型 3 電力潮流和最優(yōu)潮流 4 最優(yōu)潮流 5 MATPOWER選項(xiàng) 6第 3 章 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算 7 潮流計(jì)算的定義和應(yīng)用 7 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算方法 7第 4 章 MATPOWER在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算上的應(yīng)用 8 MATPOWER 的最優(yōu)潮流解法 8 仿真分析 9 仿真結(jié)果 10 POWERGUI在簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用 12總結(jié) 13參考文獻(xiàn) 14附錄 電力系統(tǒng)圖 15第1章 緒 論 選題背景及目的潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)計(jì)算分析的一種最基本計(jì)算，通過(guò)求取在給定運(yùn)行方式下電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓、電流和功率分布來(lái)檢查各元件是否過(guò)負(fù)荷、各點(diǎn)電壓是否滿足要求、功率分布和功率省耗是否合理等電力系統(tǒng)狀態(tài)情況，因此受到電力系統(tǒng)運(yùn)行部門(mén)、科研機(jī)構(gòu)的高度重視。潮流計(jì)算最早是由人工進(jìn)行計(jì)算，后來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編寫(xiě)潮流仿真計(jì)算軟件來(lái)完成是目前主要計(jì)算方法，免費(fèi)軟件MATPOWER最初的基于MATLAB的電力系統(tǒng)潮流和最優(yōu)潮流代碼和為項(xiàng)目POWER WEB 的需要編寫(xiě)的，并且該軟件完全免費(fèi)。MATPOWER是一直廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的仿真分析。它具有較好的擴(kuò)展和衍生性能。作為一種仿真工具，它為用戶提供了一個(gè)強(qiáng)大的靈活的仿真環(huán)境。從而更好地對(duì)現(xiàn)實(shí)中的電力系統(tǒng)進(jìn)行模擬分析和計(jì)算。本次設(shè)計(jì)目的是通過(guò)利用MATPOWER對(duì)簡(jiǎn)單的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算分析，掌握潮流計(jì)算的基本方法，熟練MATLAB語(yǔ)言，鞏固了電力系統(tǒng)分析課程的專業(yè)知識(shí)，為畢業(yè)設(shè)計(jì)奠下良好基礎(chǔ)。 MATPOWER的簡(jiǎn)介，用來(lái)解決電力潮流和優(yōu)化潮流的問(wèn)題。它致力于為研究人員和教育從業(yè)者提供一種易于使用和可更新的仿真工具。MATPOWER的設(shè)計(jì)理念是用盡可能簡(jiǎn)單、易懂，可更新的代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)秀的功能。最初的基于MATLAB的電力系統(tǒng)潮流和最優(yōu)潮流代碼和為項(xiàng)目POWER WEB 的需要編寫(xiě)的，并且該軟件完全免費(fèi)。MATPOWER是一直廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的仿真分析。它具有較好的擴(kuò)展和衍生性能。 設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)本次設(shè)計(jì)通過(guò)利用MATPOWER仿真工具把給出的典型的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算出來(lái)，進(jìn)而還可以進(jìn)行潮流計(jì)算的最優(yōu)算法，對(duì)不同的成本模型的默認(rèn)OPF算法進(jìn)行控制，所得的結(jié)果借用特定的數(shù)據(jù)格式表達(dá)出來(lái)。第2章 MATPOWER使用介紹 MATPOWER使用的數(shù)據(jù)格式在進(jìn)行潮流計(jì)算之前，首先要對(duì)電網(wǎng)的各參數(shù)（如基準(zhǔn)容量、母線、線路、大電機(jī)、變壓器等）寫(xiě)成MATPOWER所用的數(shù)據(jù)文件格式。MATPOWER所用的所有數(shù)據(jù)文件均為MATLAB的M文件或者M(jìn)AT文件，用來(lái)定義和返回變量：baseMVA、bus、branch、gen等。baseMVA變量是一個(gè)標(biāo)量，用來(lái)設(shè)置基準(zhǔn)容量。對(duì)于計(jì)算中采用有名值，可以根據(jù)需要設(shè)置，如100MVA；對(duì)于計(jì)算中采用標(biāo)么值，一般設(shè)置為1。bus變量是一個(gè)矩陣，用來(lái)設(shè)置電網(wǎng)中各母線參數(shù)，其格式為：bus_i、type、Pd、Qd、Gs、Bs、area、Vm、Va、baseKV、zone、Vmax、Vmin。busi用來(lái)設(shè)置母線編號(hào)，范圍為1～29997。type用來(lái)設(shè)置母線類型，1為PQ節(jié)點(diǎn)母線，2為PV節(jié)點(diǎn)母線，3為平衡（參考)節(jié)點(diǎn)母線。Pd和Qd用來(lái)設(shè)置母線注入負(fù)荷的有功和無(wú)功功率。Gs、Bs用來(lái)設(shè)置與母線并聯(lián)電導(dǎo)和電納。baseKV用來(lái)設(shè)置該母線基準(zhǔn)電壓。Vm和Va用來(lái)設(shè)置母線電壓的幅值、相位初值。Vmax和Vmin用來(lái)設(shè)置工作時(shí)母線最高、最低電壓幅值。area和zone用來(lái)設(shè)置電網(wǎng)斷面號(hào)和省耗分區(qū)號(hào)，一般都設(shè)置為1，前者可設(shè)置范圍為l～100，后者可設(shè)置范圍為1—999。branch變量是一個(gè)矩陣，用來(lái)設(shè)置電網(wǎng)中各支路參數(shù)，其格式為：fbus、tbus、r、x、b、rateA、mteB、mteC、ratio、aJlgle、status。fbus和tbus用來(lái)設(shè)置該支路由起始節(jié)點(diǎn)(母線)編號(hào)和終止節(jié)點(diǎn)(母線)編號(hào)。r、x和b用來(lái)設(shè)置該支路的電阻、電抗和充電電納。rateA、rateB和rate分別用來(lái)設(shè)置該支路長(zhǎng)期、短期和緊急允許功率。ratio用來(lái)設(shè)置該支路的變比，如果支路元件僅僅是導(dǎo)線為0；如果支路元件為變壓器，則該變比為fl，us側(cè)母線的基準(zhǔn)電壓與thus側(cè)母線的基準(zhǔn)電壓之比。angle用來(lái)設(shè)置支路的相位角度，如果支路元件為變壓器，就是變壓器的轉(zhuǎn)角；如果支路元件不是變壓器，相位角度為0度。status用來(lái)設(shè)置支路工作狀態(tài)，1表示投