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[导读]摘要:介绍了Matpower软件的基本操作方法,并通过实际分析和计算,说明了Matpower软件在电力系统分析中的优越性,同时介绍了Matpower软件应用简易、计算精度高、准确快速和直观明了等特点。

引言

Matpower是基于MatlabM文件的组建包,主要用来解决电力潮流和优化潮流的问题,是为研究人员提供的一种易于使用和可更新的仿真工具。Matpower的设计理念是尽可能简单易懂,它可以执行电力常规潮流运算,如牛顿拉夫逊法,P-Q分解法等,也可以执行最优潮流程序。本文主要对执行常规的潮流计算进行分析。

1Matpower简介

Matpower所用的所有数据文件均为Matlab的M文件或者MAT文件,可用来定义和返回变量BaseMVA,bus,branch,gen等。其中,BaseMVA变量是一个标量,用来设置基准容量。bus变量是一个矩阵,用来设置电网中各母线参数,其格式为bus-i,type,Pd,Qd,Gs,Bs,area,Vm,Va,baseKV,zone,Vmax,Vmin。格式中的bus-i用来设置母线编号,范围为1~299970;type用来设置母线类型,1为PQ节点母线,2为PV节点母线,3为平衡(参考)节点母线;Pd和Qd用来设置母线注入负荷的有功和无功功率;Gs,Bs用来设置与母线并联电导和电纳;baseKV用来设置该母线的基准电压;Vm和Va用来设置母线电压的幅值和相位初值;Vmax和Vmm用来设置工作时母线的最高与最低电压幅值;area和zone用来设置电网断面号和省耗分区号,一般都设置为1,设置范围分别为1~100和1~9990。

branch变量也是一个矩阵,用来设置电网中各支路参数,其格式为fbus,tbus,r,x,b,rateA,rateB,rateC,ratio,angle,status。fbus和tbus用来设置该支路由起始节点(母线)编号和终点节点(母线)编号;r,x和b用来设置该支路的电阻、电抗和充电电纳;rateA,rateB和rateC分别用来设置该支路的长期、短期和紧急允许功率;ratio用来设置该支路的变比,如果支路元件仅仅是导线则为0,如果支路元件为变压器,则该变比为fbus侧母线的基准电压与tbus侧母线的基准电压之比;angle用来设置支路的相位角度,如果支路元件为变压器,其值就是变压器的转角,如果支路元件不是变压器,则相位角度为0°。

gen变量也是一个矩阵,用来设置接入电网中的发电机(电源)参数,其格式为bus,Pg,Qg,Qmax,Qmin,Vg,mBase,status,Pmax,Pmin。bus用来设置接入发电机(电源)的母线编号;Pg和Qg用来设置接入发电机(电源)的有功和无功功率;Pmax和Pmin用来设置接入发电机(电源)的有功功率的最大、最小允许值;Qmax和Qmin用来设置接入发电机(电源)的无功功率最大、最小允许值;Vg用来设置接入发电机(电源)的工作电压;mBase用来设置接入发电机(电源)的功率基准;status用来设置发电机(电源)工作状态,1表示投入运行,0表示退出运行。

Matpower中几种函数的定义:rcdf2matp.m是将数据从IEEECDF格式转换成MATPOWER格式;runcomp.m运行两个最优潮流并且比较它们的结果;rundcopf.m运行直流最优潮流计算;rundcpf.m运行直流潮流计算;runduopf.m运行可以处理高价机组停机的直流OPF;runopf.m是运行最优潮流计算程序,可运行一个潮流计算程序;runuopf.m运行可以处理高价机组停机的OPF。

本文应用的是runpf.m,即将编写好的程序存为casei(i是自己设定的序号),并存在Matpower的文件夹下,接着在Matlab的命令窗口输入runpf(casei'),然后回车即可得到结果。

2潮流计算

本文以西南油气田某采气场配电网井区3号线为例来对其电网潮流情况进行分析。井区3号线的电网分布如图1所示。

图1 电网分布图

该电网的基准计算功率为100MV・A,有110个节点数,每个节点就是一条母线,母线下有各供电线路,支路数为109条。

电源点的基准电压设为1.02(p.u.),电源点有功容量为10MW,电源点无功容量为9Mvar。由于节点数较多,本文以前5个节点和支路为例来进行分析,说明采用Matpower对电网进行潮流计算的方法。其已知的节点参数、发电机参数和支路参数如图2所示。

将已知参数输入Matpower软件系统,通过运行分析,所得到的各节点和支路的计算参数如图3所示。

3结语

潮流计算是电力系统当中计算分析的一种最基本计算,通过求取在给定运行方式下电网各节点的电压、电流和功率分布来检查各元件是否过负荷、各点电压是否满足要求、功率分布和功率损耗是否合理等电力系统状态情况。所以,潮流计算对于电力系统的稳定运行是非常重要的。

通过以上的典型分析计算可以看出:Matpower是一种操作非常简单的软件,通过Matpower只需要将电网的电源、负荷和支路参数按规定格式输入,即可得到潮流计算结果,而且软件应用方便,计算精度高,所得到的数据清晰明了,可以准确快速地计算出各节点所需的参数,是一款很好的潮流计算软件。

20211014_6168408582054__基于Matpower的潮流计算方法

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