【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （6）附加用戶(hù)供應(yīng)線(xiàn)性約束； （7）附加用戶(hù)供應(yīng)成本。MATPOWER提供多種解算最優(yōu)潮流問(wèn)題（OPF）的方法，可以通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)函數(shù) runopf的方法實(shí)現(xiàn)。除了提供將計(jì)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(yùn)算還包括一下的值：bus(:,LAM_P) 母線(xiàn)（節(jié)點(diǎn)）的有功失配拉格朗日乘子；bus(: , LAM_Q) 母線(xiàn)（節(jié)點(diǎn)）的無(wú)功失配拉格朗日乘子；bus(:,MU_VMAX) 母線(xiàn)（節(jié)點(diǎn)）的電壓上限龍格－庫(kù)塔乘子；bus(:,MU_VMIN) 母線(xiàn)（節(jié)點(diǎn)）的電壓下限龍格－庫(kù)塔乘子；gen(:,MU_PMAX) 發(fā)電機(jī)組有功出力上限的龍格－庫(kù)塔乘子；gen(:,MU_QMAX) 發(fā)電機(jī)組無(wú)功出力上限的龍格－庫(kù)塔乘子；gen(:,MU_PMIN) 發(fā)電機(jī)組有功出力下限的龍格－庫(kù)塔乘子；gen(:,MU_QMIN) 發(fā)電機(jī)組無(wú)功出力下限的龍格－庫(kù)塔乘子；branch（:,MU_SF） 支路首端的潮流限制龍格－庫(kù)塔乘子；branch(:,MU_ST) 支路末端的潮流限制龍格－庫(kù)塔乘子。 MATPOWER選項(xiàng)MATPOWER軟件不但能夠進(jìn)行交流潮流計(jì)算，還能夠進(jìn)行直流、最優(yōu)化潮流計(jì)算。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)還可以選擇不同的算法及輸出格式。為了實(shí)現(xiàn)不同功能，MATPOWER 使用一個(gè)選項(xiàng)向量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)選項(xiàng)的控制，它類(lèi)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(gè)選項(xiàng)的索引，只需要根據(jù)選項(xiàng)的名稱(chēng)就可以對(duì)選型的值作出修改。MATPOWER的默認(rèn)選項(xiàng)向量是通過(guò)調(diào)用無(wú)參數(shù)mpoption來(lái)獲得的。因此，輸入：runopf(‘case30’,mpoption)，就是另外一種執(zhí)行默認(rèn)選項(xiàng)的OPF算法的方法，MATPOWER選項(xiàng)向量實(shí)現(xiàn)對(duì)以下的控制： （1）潮流算法；（2）潮流計(jì)算的中止標(biāo)準(zhǔn)；（3）最優(yōu)潮流（OPF）算法；（4）對(duì)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。第3章 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算 潮流計(jì)算的定義和應(yīng)用 作為研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況的一種基本電氣計(jì)算，潮流計(jì)算的任務(wù)是根據(jù)給定的運(yùn)行條件和網(wǎng)路結(jié)構(gòu)來(lái)確定整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，比如各母線(xiàn)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(jì)算的結(jié)果是電力系統(tǒng)穩(wěn)定性計(jì)算和故障分析的基礎(chǔ)。 在電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和規(guī)劃方案的研究中，都需要進(jìn)行潮流計(jì)算以比較運(yùn)行方式或規(guī)劃供電方案的可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，為了實(shí)時(shí)監(jiān)控電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，也需要進(jìn)行大量而快速的潮流計(jì)算。因此，潮流計(jì)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(yùn)算。在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和安排系統(tǒng)的運(yùn)行方式時(shí)，采用離線(xiàn)潮流計(jì)算；在電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控中，則采用在線(xiàn)潮流計(jì)算。 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算方法隨著電力系統(tǒng)的規(guī)模的擴(kuò)大，原始的用解析法進(jìn)行手工計(jì)算的方法進(jìn)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(jì)算機(jī)上進(jìn)行的。 運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行潮流分布計(jì)算，一般要完成以下四個(gè)步驟： (1) 建立數(shù)學(xué)模型。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算屬于穩(wěn)態(tài)分析范疇，不涉及系統(tǒng)元件的動(dòng)態(tài)特性和過(guò)渡過(guò)程。因此其數(shù)學(xué)模型不包含微分方程，是一組高階非線(xiàn)性方程。 (2) 確定計(jì)算方法。非線(xiàn)性代數(shù)方程組的解法離不開(kāi)迭代，因此，潮流計(jì)算方法首先要求它是能可靠的收斂，并給出正確答案。現(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(jiǎn)稱(chēng)牛頓法)是數(shù)學(xué)中解決非線(xiàn)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(jì)算問(wèn)題時(shí)，是以導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的，因此，只要我們能在迭代過(guò)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(jìn)和簡(jiǎn)化牛頓法潮流程序的基礎(chǔ)上提出來(lái)的，它的基本思想是：把節(jié)點(diǎn)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(jì)算流程并編制程序。無(wú)論采用什么編程語(yǔ)言，其基本流程都是繪制程序流程圖，根據(jù)選定的計(jì)算方法進(jìn)行循環(huán)迭代從而得到最終的計(jì)算結(jié)果。 (4) 上機(jī)計(jì)算及對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。 第4章 MATPOWER在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算上的應(yīng)用為了讓更多的人了解和使用MATPOWER軟件，章對(duì)該軟件的使用方法進(jìn)行了詳細(xì)地介紹，并用實(shí)際算例來(lái)進(jìn)行仿真計(jì)算驗(yàn)證軟件的有效性和進(jìn)一步加深讀者對(duì)該軟件的熟悉程度。為了驗(yàn)證MATPOWER潮流計(jì)算和進(jìn)一步加深對(duì)該軟件的熟悉程度本文選用一個(gè)事例來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證和演示。按MATPOWER潮流計(jì)算仿真計(jì)算軟件使用方法進(jìn)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(wèn)題(OPF)的方法，包括一個(gè)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(gè)解法基于線(xiàn)性規(guī)劃。 鑒于本軟件對(duì)MATPOWER 只是簡(jiǎn)單應(yīng)用，在此就不對(duì)其具體算法進(jìn)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(zhuān)門(mén)提供了一個(gè)用于從CDF 格式向其專(zhuān)有格式轉(zhuǎn)化的接口程序cdf2matp，通過(guò)調(diào)用這一程序，很容易就實(shí)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(tái)，也可以以文件的形式保存下來(lái)。鑒于課題時(shí)間比較緊張，我沒(méi)有對(duì)這個(gè)結(jié)果進(jìn)行讀取和現(xiàn)實(shí)，不過(guò)因?yàn)镸ATPOWER 的幫助中對(duì)文件的格式解釋得很清楚，對(duì)這一文件進(jìn)行讀取應(yīng)該不會(huì)太困難。 ，本文采用的是一個(gè)2機(jī)組5個(gè)節(jié)點(diǎn)的電力網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)圖如圖41： 圖41 2機(jī)組5節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)圖 仿真分析本次設(shè)計(jì)采用version2格式，每個(gè)電網(wǎng)用變量名為“mpc”的結(jié)構(gòu)體來(lái)定義，根據(jù)圖示數(shù)據(jù)利用MATPOWER進(jìn)行編程，以下為對(duì)實(shí)例進(jìn)行編程MATPOWER潮流仿真計(jì)算程序的的M文件:function mpc=case5_01%MATPOWER Case Format : Version 2 = 39。239。% system MVA base (系統(tǒng)基準(zhǔn)容量) = 100。 % bus data（母線(xiàn)參數(shù)）% bus_i type Pd Qd Gs Bs area Vm Va baseKV zone Vmax Vmin =[ 1 1 160 80 0 0 1 1 0 100 1 。 2 1 200 100 0 0 1 1 0 100 1 。 3 1 370 130 0 0 1 1