【文章內(nèi)容簡介】 5 最后一種算法是直流潮流算法 [13],它的使用是通過設(shè)置 PF_DC 為 1，運行 runpf而進行的，或者直接使用 rundcpf。直流潮流的計算是通過直接的不迭代的的方法解母線電壓相角和指定母線的有功注入獲得，基于方程 3 和 4。對于交流潮流解法，如果 ENFORCE_Q_LIMS 選項被設(shè)為 true（默認(rèn)為 false），并且運行過程中有任何發(fā)電機組的無功越限，相應(yīng)的母線被轉(zhuǎn)換為 PQ 母線（節(jié)點），將無功出力設(shè)定在限制值，并且案例重新計算。該母線的電壓幅值為滿足無功限制的要求將偏離指定值。如果參考母線（節(jié)點）的有功出力達到限制值，該節(jié)點將自動轉(zhuǎn)化為 PQ 母線（節(jié)點），在下一輪迭代中第一個依然存在的 PV母線（節(jié)點）將被當(dāng)作松弛母線（節(jié)點），這將導(dǎo)致該母線（節(jié)點）的機組有功出力稍微偏離指定值。通常，沒有 MATPOWER 的潮流解法中不包含變壓器分接頭的改變或者操作，或者部分系統(tǒng)從網(wǎng)絡(luò)中解列等。 潮流計算的解法，除了高斯－賽德爾法之外，都可以很好的解決甚至是大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，因為這些算法和計算充分利用了 MATLAB 的內(nèi)部稀疏矩陣處理。 最優(yōu)潮流 最優(yōu)化潮流的概念是 60年代初法國學(xué)者 Carpentien 提出的，把電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度和潮流計算結(jié)合在一起。即以潮流計算為基礎(chǔ)，進行經(jīng)濟、安全、有功功率與無功功率的全面優(yōu)化。從數(shù)學(xué)的角度來看最優(yōu)計算是一個大型的多約束條件的非線規(guī)劃的問題。它的技術(shù)關(guān)鍵是計算函數(shù)的不等約束條件，解決非線性收斂問題和考慮離散變量問題。最優(yōu)計算可描述為滿足方程等約束條件和不 等約束條件，求得的一組控制變量和狀態(tài)參數(shù)使得目標(biāo)函數(shù)達到最優(yōu)。 和經(jīng)典的 MATPOWER 傳統(tǒng)方法相比，采用 fmincon 和 MINOPF 算法的廣義交流最優(yōu)潮流解法有一些特殊的優(yōu)點： （ 1）可以混合多項式和分段線性成本函數(shù)； （ 2）負(fù)荷調(diào)度； （ 3）機組 P－ Q 容量曲線； （ 4）支路相角差限制； （ 6）附加用戶供應(yīng)線性約束； （ 7）附加用戶供應(yīng)成本。 MATPOWER 提供多種解算最優(yōu)潮流問題（ OPF）的方法，可以通過訪問函數(shù) runopf的方法實現(xiàn)。除了提供將計算結(jié)果輸出 到屏幕之外（默認(rèn)）， runopf 函數(shù)還可輸入： [baseMVA,bus,gen,gencost,branch,f,success,et]=runopf(casename)。 除了最優(yōu)潮流解法之外， OPF的運算還包括一下的值： 齊齊哈爾大學(xué)計控學(xué)院電氣工程系課程設(shè)計報 告 6 bus(:,LAM_P) 母線（節(jié)點）的有功失配拉格朗日乘子； bus(: , LAM_Q) 母線（節(jié)點）的無功失配拉格朗日乘子； bus(:,MU_VMAX) 母線（節(jié)點）的電壓上限龍格－庫塔乘子； bus(:,MU_VMIN) 母線（節(jié)點）的電壓下限龍格－庫塔乘子； gen(:,MU_PMAX) 發(fā)電機組有功出力上限的龍格－庫塔乘子； gen(:,MU_QMAX) 發(fā)電機組無功出力上限的龍格－庫塔乘子； gen(:,MU_PMIN) 發(fā)電機組有功出力下限的龍格－庫塔乘子； gen(:,MU_QMIN) 發(fā)電機組無功出力下限的龍格－庫塔乘子； branch（ :,MU_SF） 支路首端的潮流限制龍格－庫塔乘子； branch(:,MU_ST) 支路末端的潮流限制龍格－庫塔乘子。 MATPOWER 選項 MATPOWER軟件不但能夠進行交流潮流計算，還能夠進行直流、最優(yōu)化 潮流計算。在進行計算時還可以選擇不同的算法及輸出格式。為了實現(xiàn)不同功能， MATPOWER 使用一個選項向量來實現(xiàn)對選項的控制，它類似于 MATLAB 最優(yōu)化工具箱早期版本中由foptions函數(shù)提供的現(xiàn)象向量。最主要的差別就在于不用再記住每個選項的索引，只需要根據(jù)選項的名稱就可以對選型的值作出修改。 MATPOWER的默認(rèn)選項向量是通過調(diào)用無參數(shù) mpoption來獲得的。因此，輸入： runopf(‘ case30’ ,mpoption)，就是另外一種執(zhí)行默認(rèn)選項的 OPF算法的方法， MATPOWER選項向量實現(xiàn)對 以下的控制： （ 1）潮流算法； （ 2）潮流計算的中止標(biāo)準(zhǔn)； （ 3）最優(yōu)潮流（ OPF）算法； （ 4）對不同成本模型的默認(rèn) OPF算法； （ 5）冗余水平； （ 6）結(jié)果輸出方式。 齊齊哈爾大學(xué)計控學(xué)院電氣工程系課程設(shè)計報 告 7 第 3章 電力系統(tǒng)潮流計算 潮流計算的定義和應(yīng)用 作為研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行情況的一種基本電氣計算，潮流計算的任務(wù)是根據(jù)給定的運行條件和網(wǎng)路結(jié)構(gòu)來確定整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，比如各母線上的電壓（幅值及相角），網(wǎng)絡(luò)中的功率分布以及功率損耗等。潮流計算的結(jié)果是電力系統(tǒng)穩(wěn)定性計算和故障分析的基礎(chǔ)。 在電力 系統(tǒng)運行方式和規(guī)劃方案的研究中，都需要進行潮流計算以比較運行方式或規(guī)劃供電方案的可行性、可靠性和經(jīng)濟性。同時，為了實時監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，也需要進行大量而快速的潮流計算。因此，潮流計算是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、最基本和最重要的一種電氣運算。在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計和安排系統(tǒng)的運行方式時，采用離線潮流計算；在電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控中，則采用在線潮流計算。 電力系統(tǒng)潮流計算方法 隨著電力系統(tǒng)的規(guī)模的擴大，原始的用解析法進行手工計算的方法進行潮流分析已經(jīng)是不可能的了，基本上現(xiàn)在的潮流分析都是在計算機上進行的。 運用計算機進行潮流分布計算，一般要完成以下四個步驟： (1) 建立數(shù)學(xué)模型。電力系統(tǒng)潮流計算屬于穩(wěn)態(tài)分析范疇，不涉及系統(tǒng)元件的動態(tài)特性和過渡過程。因此其數(shù)學(xué)模型不包含微分方程，是一組高階非線性方程。 (2) 確定計算方法。非線性代數(shù)方程組的解法離不開迭代，因此，潮流計算方法首先要求它是能可靠的收斂，并給出正確答案?，F(xiàn)在比較常用的方法有牛頓 拉夫遜法和PQ分解法。 牛頓 拉 夫遜 (簡稱牛頓法 )是數(shù)學(xué)中解決非線性方程式的典型方法，有較好的收斂性。在解決電力系統(tǒng)潮流計算問題時，是以導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的，因此，只要我們能在迭代過程中盡可能保持方程式矩陣的稀疏性，就可以大大提高牛頓法潮流程序的效率。 PQ分解法是從改進和簡化牛頓法潮流程序的基礎(chǔ)上提出來的，它的基本思想是：把節(jié)點功率表示為電壓向量的極坐標(biāo)方程式，抓住主要矛盾，以有功功率誤差作為修正電壓向量角度的依據(jù)。 (3) 制定計算流程并編制程序。無論采用什么編程語言，其基本流程都是繪制程序流程圖，根據(jù)選定的計算方法進行循環(huán)迭代從而得到最 終的計算結(jié)果。 (4) 上機計算及對計算結(jié)果進行分析。 齊齊哈爾大學(xué)計控學(xué)院電氣工程系課程設(shè)計報 告 8 第 4章 MATPOWER在電力系統(tǒng)潮流計算上的應(yīng)用 為了讓更多的人了解和使用 MATPOWER軟件，章對該軟件的使用方法進行了詳細(xì)地介紹，并用實際算例來進行仿真計算驗證軟件的有效性和進一步加深讀者對該軟件的熟悉程度。為了驗證 MATPOWER潮流計算和進一步加深對該軟件的熟悉程度本文選用一個事例來進行驗證和演示。按 MATPOWER潮流計算仿真計算軟件使用方法進行編程。 MATPOWER 的最優(yōu)潮流解法 MATPOWER 提供多種解算最優(yōu)潮流 問題 (OPF)的方法，包括一個基于包含在 MATLAB 早期版本最優(yōu)化工具箱中的 constr 函數(shù)的解法，它成功的使用了一種二次規(guī)劃技術(shù)，還有一個解法基于線性規(guī)劃。 鑒于本軟件對 MATPOWER 只是簡單應(yīng)用，在此就不對其具體算法進行深入的分析了。 與 MATPOWER 的接口 MATPOWER 的輸入文件有其自己的規(guī)定，為 matlab 的 m 文件格式，但是它與 IEEE 的 CDF 文件極其相似，并且值得慶幸的是， MATPOWER 專門提供了一個用于從 CDF 格式向其專有格式轉(zhuǎn)化的接口程序cdf2matp，通過調(diào)用這一程序，很容易就實現(xiàn)了文件格式的轉(zhuǎn)換。 MATPOWER 的輸出結(jié)果既可以顯示在 matlab 的控制臺，也可以以文件的形式保存下來。鑒于課題時間比較緊張，我沒有對這個結(jié)果進行讀取和現(xiàn)實，不過因為 MATPOWER 的幫助中對文件的格式解釋得很清楚，對這一文件進行