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        基于Matlab的五節(jié)點(diǎn)潮流仿真

        2016-12-31 00:00:00李潤澤胡琛
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年27期

        摘 要:潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行的基本計(jì)算,可將網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)電壓和功率計(jì)算出來,繼而進(jìn)行損耗的計(jì)算。通過潮流計(jì)算可以檢測和預(yù)知電力系統(tǒng)中負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化,從而保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。文章以電力系統(tǒng)五節(jié)點(diǎn)潮流算例為基礎(chǔ),應(yīng)用牛頓潮流計(jì)算方法,構(gòu)建基于Matlab的程序與仿真,并對(duì)程序與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

        關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng)五節(jié)點(diǎn);程序與仿真;牛頓潮流計(jì)算

        引言

        潮流計(jì)算是在電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)的一種運(yùn)算,由系統(tǒng)賦予的運(yùn)行條件和整體結(jié)構(gòu)來確定整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的狀況。同時(shí)它也是電力系統(tǒng)應(yīng)用最基本和最廣泛的電氣計(jì)算。較早的時(shí)候大多數(shù)的人用高斯——賽德爾迭代法求解潮流,因?yàn)樗谶\(yùn)算的時(shí)候內(nèi)部儲(chǔ)存量比較小,但其收斂性卻一般,所以在這以后人們就選用阻抗法,經(jīng)過修改和運(yùn)算方式的改進(jìn)后,牛頓法就成為人們應(yīng)用潮流計(jì)算的常用方法,其主要的特點(diǎn)就是將方程的非線性化變?yōu)榉匠痰木€性化。文章重點(diǎn)以牛頓潮流計(jì)算作為潮流計(jì)算的方法,在Matlab中應(yīng)用電力系統(tǒng)五節(jié)點(diǎn)算例進(jìn)行仿真對(duì)比分析。

        1 牛頓法潮流計(jì)算

        簡言之,其核心就是把非線性方程式的求解過程變?yōu)橄鄬?duì)應(yīng)的線性求解的過程。在牛頓潮流計(jì)算中形成雅克比矩陣之后,在此基礎(chǔ)上建立相對(duì)應(yīng)的修正方程,它的基本計(jì)算流程為:1.求解各個(gè)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納,并組成相對(duì)應(yīng)的矩陣YB;2、設(shè)置各個(gè)節(jié)點(diǎn)的初始值ei(0)、fi(0);3、把各個(gè)節(jié)點(diǎn)的初始電壓值帶入式中求解修正方程式中的非平衡量ΔPi(0)、ΔQi(0)、Ui(0)2 ;4、求雅克比矩陣各元素Nij、Nij、Jij、Lij與Rij、Sij;5、求解修正量Δei(0)、Δfi(0);6、再次計(jì)算各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓;7、在之前的基礎(chǔ)上迭代;8、求解線路上的功率以及平衡節(jié)點(diǎn)的功率。其中節(jié)點(diǎn)電壓可采用直角坐標(biāo)形式或者極坐標(biāo)的形式。

        在牛頓潮流計(jì)算的修正方程處理的方式上能聯(lián)系修正方程式的求解,求解過程能采取形成、消元、儲(chǔ)存同時(shí)進(jìn)行的方式。另外節(jié)點(diǎn)編號(hào)也能做有關(guān)的優(yōu)化,其優(yōu)化法通常有三種,它們?yōu)殪o態(tài)法、半動(dòng)態(tài)法和動(dòng)態(tài)法。

        牛頓潮流算法擁有很多優(yōu)勢,例如它在潮流計(jì)算過程中的收斂速度較快,初始值選取性也比較好,并且收斂更為精準(zhǔn)。它的迭代次數(shù)與所運(yùn)算的系統(tǒng)范圍基本上沒有關(guān)聯(lián)。它還具有收斂的可靠性,對(duì)于病態(tài)系統(tǒng)也能可靠收斂。收斂的可靠性一般取決于一個(gè)比較好的啟動(dòng)初始值,假若初始值選擇不恰當(dāng),算法也就不能夠準(zhǔn)確的收斂。

        2 基于Matlab建立仿真

        五節(jié)點(diǎn)等值網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

        這里PV節(jié)點(diǎn)為5,PQ節(jié)點(diǎn)分別為2,3,4,而平衡節(jié)點(diǎn)為1。這里的發(fā)電機(jī)側(cè)電壓為10kv,其線路側(cè)電壓為110kv,變壓器的容量規(guī)定為100MV·A。相關(guān)的數(shù)據(jù)設(shè)置參考了文獻(xiàn)[2]。

        3 結(jié)果對(duì)比分析

        程序與模型仿真數(shù)據(jù)對(duì)比(表3)。

        通過Matlab的模型與程序仿真得出了幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)比模型與程序仿真結(jié)果中多數(shù)數(shù)據(jù)相差不大,仿真結(jié)果基本正確。

        參考文獻(xiàn)

        [1]郭麗萍,顧秀芳.電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)及示例分析[M].水利水電出版社,2011.

        [2]于群,曹娜.MATLAB/Simulink電力系統(tǒng)建模與仿真[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

        [3]劉衛(wèi)國.MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].高等教育出版社,2006.

        [4]陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析[M].中國電力出版社,2013.

        [5]于永源,楊綺雯.電力系統(tǒng)分析[M].中國電力出版社,2007.

        [6]劉天琪.現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析理論與方法[M].中國電力出版社,2007.

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