引言

Matpower是基于MatlabM文件的組建包，主要用來解決電力潮流和優(yōu)化潮流的問題，是為研究人員提供的一種易于使用和可更新的仿真工具。Matpower的設(shè)計理念是盡可能簡單易懂，它可以執(zhí)行電力常規(guī)潮流運算，如牛頓拉夫遜法,P-Q分解法等，也可以執(zhí)行最優(yōu)潮流程序。本文主要對執(zhí)行常規(guī)的潮流計算進行分析。

1Matpower簡介

Matpower所用的所有數(shù)據(jù)文件均為Matlab的M文件或者MAT文件，可用來定義和返回變量BaseMVA，bus，branch，gen等。其中，BaseMVA變量是一個標(biāo)量，用來設(shè)置基準(zhǔn)容量。bus變量是一個矩陣，用來設(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。格式中的bus-i用來設(shè)置母線編號，范圍為1~299970;type用來設(shè)置母線類型，1為PQ節(jié)點母線，2為PV節(jié)點母線，3為平衡（參考）節(jié)點母線；Pd和Qd用來設(shè)置母線注入負荷的有功和無功功率；Gs,Bs用來設(shè)置與母線并聯(lián)電導(dǎo)和電納；baseKV用來設(shè)置該母線的基準(zhǔn)電壓；Vm和Va用來設(shè)置母線電壓的幅值和相位初值；Vmax和Vmm用來設(shè)置工作時母線的最高與最低電壓幅值；area和zone用來設(shè)置電網(wǎng)斷面號和省耗分區(qū)號，一般都設(shè)置為1，設(shè)置范圍分別為1~100和1~9990。

branch變量也是一個矩陣，用來設(shè)置電網(wǎng)中各支路參數(shù)，其格式為fbus,tbus,r，x，b，rateA，rateB，rateC，ratio,angle，status。fbus和tbus用來設(shè)置該支路由起始節(jié)點（母線）編號和終點節(jié)點（母線）編號;r,x和b用來設(shè)置該支路的電阻、電抗和充電電納；rateA,rateB和rateC分別用來設(shè)置該支路的長期、短期和緊急允許功率；ratio用來設(shè)置該支路的變比,如果支路元件僅僅是導(dǎo)線則為0,如果支路元件為變壓器，則該變比為fbus側(cè)母線的基準(zhǔn)電壓與tbus側(cè)母線的基準(zhǔn)電壓之比；angle用來設(shè)置支路的相位角度，如果支路元件為變壓器,其值就是變壓器的轉(zhuǎn)角，如果支路元件不是變壓器，則相位角度為0°。

gen變量也是一個矩陣，用來設(shè)置接入電網(wǎng)中的發(fā)電機（電源）參數(shù)，其格式為bus,Pg,Qg,Qmax,Qmin,Vg,mBase,status,Pmax,Pmin。bus用來設(shè)置接入發(fā)電機（電源）的母線編號；Pg和Qg用來設(shè)置接入發(fā)電機（電源）的有功和無功功率；Pmax和Pmin用來設(shè)置接入發(fā)電機（電源）的有功功率的最大、最小允許值；Qmax和Qmin用來設(shè)置接入發(fā)電機(電源)的無功功率最大、最小允許值；Vg用來設(shè)置接入發(fā)電機(電源)的工作電壓；mBase用來設(shè)置接入發(fā)電機(電源)的功率基準(zhǔn)；status用來設(shè)置發(fā)電機(電源)工作狀態(tài)，1表示投入運行，0表示退出運行。

Matpower中幾種函數(shù)的定義：rcdf2matp.m是將數(shù)據(jù)從IEEECDF格式轉(zhuǎn)換成MATPOWER格式；runcomp.m運行兩個最優(yōu)潮流并且比較它們的結(jié)果；rundcopf.m運行直流最優(yōu)潮流計算；rundcpf.m運行直流潮流計算；runduopf.m運行可以處理高價機組停機的直流OPF；runopf.m是運行最優(yōu)潮流計算程序，可運行一個潮流計算程序；runuopf.m運行可以處理高價機組停機的OPF。

本文應(yīng)用的是runpf.m,即將編寫好的程序存為casei(i是自己設(shè)定的序號),并存在Matpower的文件夾下，接著在Matlab的命令窗口輸入runpf(casei')，然后回車即可得到結(jié)果。

2潮流計算

本文以西南油氣田某采氣場配電網(wǎng)井區(qū)3號線為例來對其電網(wǎng)潮流情況進行分析。井區(qū)3號線的電網(wǎng)分布如圖1所示。

圖1 電網(wǎng)分布圖

該電網(wǎng)的基準(zhǔn)計算功率為100MV?A,有110個節(jié)點數(shù)，每個節(jié)點就是一條母線，母線下有各供電線路，支路數(shù)為109條。

電源點的基準(zhǔn)電壓設(shè)為1.02(p.u.)，電源點有功容量為10MW,電源點無功容量為9Mvar。由于節(jié)點數(shù)較多，本文以前5個節(jié)點和支路為例來進行分析，說明采用Matpower對電網(wǎng)進行潮流計算的方法。其已知的節(jié)點參數(shù)、發(fā)電機參數(shù)和支路參數(shù)如圖2所示。

將已知參數(shù)輸入Matpower軟件系統(tǒng)，通過運行分析,所得到的各節(jié)點和支路的計算參數(shù)如圖3所示。

3結(jié)語

潮流計算是電力系統(tǒng)當(dāng)中計算分析的一種最基本計算,通過求取在給定運行方式下電網(wǎng)各節(jié)點的電壓、電流和功率分布來檢查各元件是否過負荷、各點電壓是否滿足要求、功率分布和功率損耗是否合理等電力系統(tǒng)狀態(tài)情況。所以，潮流計算對于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是非常重要的。

通過以上的典型分析計算可以看出：Matpower是一種操作非常簡單的軟件，通過Matpower只需要將電網(wǎng)的電源、負荷和支路參數(shù)按規(guī)定格式輸入，即可得到潮流計算結(jié)果，而且軟件應(yīng)用方便，計算精度高，所得到的數(shù)據(jù)清晰明了，可以準(zhǔn)確快速地計算出各節(jié)點所需的參數(shù)，是一款很好的潮流計算軟件。

20211014_6168408582054__基于Matpower的潮流計算方法