基于Matpower的潮流计算方法

时间：2021-10-14 22:38:12

关键字：潮流计算电力系统 Matpower 矩阵

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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。

基于Matpower的潮流计算方法