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电力系统潮流计算软件MatPower
&&详细介绍了MatPower在电力系统潮流计算中的应用。
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你可能喜欢光伏并网发电模拟装置的设计--《新课程(中学)》2014年11期
光伏并网发电模拟装置的设计
【摘要】：在中等职业学校电子技术应用专业的教学中,需要设计一个光伏并网发电模拟装置。经过紧张的三天四夜的奋力拼搏,与小组其他成员的通力协作、团结互助,终于完成了实验项目。通过测试,系统基本达到了设计要求。
【作者单位】：
【分类号】：G712;TM615-4
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文档介绍：
1 IEEE30 节点潮流计算宁夏大学新华学院马智潮流计算,指在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下, 计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件,确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角,以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。它是基于配电网络特有的层次结构特性,论文提出了一种新颖的分层前推回代算法。该算法将网络支路按层次进行分类,并分层并行计算各层次的支路功率损耗和电压损耗,因而可大幅度提高配电网潮流的计算速度。论文在 MATLAB 环境下, 利用其快速的复数矩阵运算功能,实现了文中所提的分层前推回代算法,并取得了非常明显的速度效益。另外,论文还讨论发现,当变压器支路阻抗过小时,利用Π型模型会产生数值巨大的对地导纳,由此会导致潮流不收敛。为此,论文根据理想变压器对功率和电压的变换原理,提出了一种有效的电压变换模型来处理变压器支路,从而改善了潮流算法的收敛特性。关键词: 电力系统;潮流分析;MATLAB 2 潮流计算的目的电力系统的潮流计算最主要的目的是为了让电力系统能够安全稳定运行的同时做到经济运行。所以考留到经及调度、电网规划、电力系统可靠性分析。具体表现在以下方面: ①在电网规划阶段, 通过潮流计算, 合理规划电源容量及接入点, 合理规划网架, 选择无功补偿方案, 满足规划水平的大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。②在编制年运行方式时, 在预计负荷增长及新设备投运基础上, 选择典型方式进行潮流计算, 发现电网中薄弱环节, 供调度员日常调度控制参考, 并对规划、基建部门提出改进网架结构, 加快基建进度的建议。③正常检修及特殊运行方式下的潮流计算, 用于日运行方式的编制,指导发电厂开机方式, 有功、无功调整方案及负荷调整方案, 满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。④预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行方式调整方案。总结为在电力系统运行方式和规划方案的研究中,都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。同时,为了实时监控电力系统的运行状态,也需要进行大量而快速的潮流计算。因此, 潮流计算是电力系统中应用最广泛、最基本和最重要的一种电气运算。在系统规划设计和安排系统的运行方式时,采用离线潮流计算;在电力系统运行状态的实时监控中,则采用在线潮流计算。 MATLAB 软件的应用 piler 是一种编译工具,它能够将 M编写的函数文件生成函数库 组件等,以提供给其他高级语言如 C++ 、C#等进行调用由此扩展MATLA B的应用范围,将MATLA B的开发效率与其他高级语言的运行结合起来, 取长补短,丰富程序开发的手段。目前电子计算机已广泛应用于电力系统的分析计算,潮流计算是其基本应用软件之一。现有很多潮流计算方法。对潮流计算方法有五方面的要求:(1)计算速度快(2)内存需要少(3)计算结果有良好的可靠性和可信性(4)适应性好, 即能处理变压器变比调整、系统元件的不同描述和与其它程序配合的能力强(5) 简单。 MATLAB 是一种交互式、面向对象的程序设计语言,广泛应用于工业界与学术界,主要用于矩阵运算,同时在数值分析、自动控制模拟、数字信号处理、动态分析、绘图等方面也具有强大的功能。 MATLAB 程序设计语言结构完整,且具有优良的移植性,它的基本数据元素 3 是不需要定义的数组。它可以高效率地解决工业计算问题,特别是关于矩阵和矢量的计算。 MATLAB 与C语言和 FORTRAN 语言相比更容易被掌握。通过 M语言, 可以用类似数学公式的方式来编写算法,大大降低了程序所需的难度并节省了时间,从而可把主要的精力集中在算法的构思而不是编程上。另外, MATLAB 提供了一种特殊的工具:工具箱( TOOLBOXES ).这些工具箱主要包括:信号处理( SIGNAL PROCESSING )、控制系统( CONTROL SYSTEMS )、神经网络( WORKS )、模糊逻辑(FUZZY LOGIC) 、小波(WAVELETS) 和模拟(SIMULATION )等等。不同领域、不同层次的用户通过相应工具的学习和应用, 可以方便地进行计算、分析及设计工作。 MATLAB 设计中,原始数据的填写格式是很关键的一个环节,它与程序使用的方便性和灵活性有着直接的关系。原始数据输入格式的设计,主要应从使用的角度出发,原则是简单明了,便于修改。 1
28 13 12 14 15 18 15 19 20 16 17 10 119 21 22 24 25 26 27 29 30 图1IEEE-30 节点系统接线图 1
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2014年第35期 (总第330期 )
“电力系统稳态分析&的大作业设计及其MATPOWER实现
(重庆大学电气工程学院，重庆 400044)
摘要：“电力系统稳态分析”是电气类人才培养计划中的一门重要课程，具有 “理论性和实践性并重”的特色。提出将 “大作业”引入
“电力系统稳态分析”的教学进程，并探讨结合MATPOWER'~．计 “大作业”选题的可行性；在此基础上，结合课程教学大纲和重、难
最内容，提出了6个 “大作业”选题，设计并讨论了每一选题的基本任务、扩展要求以及基于MATPOWER的实现方式。
关键词：电力系统；稳态分析；大作业；MATPOWER
中图分类号：G642
文献标识码：A
文章编号：(82—02
“电力系统稳态分析”是重庆大学电气工程学院电力系统
MATPOWER~'V为辅助工具，根据 “稳态”课程的主要教学内容，
及其 自动化系开设的、面向 “电气工程与自动化”大专业的一门
设计基于MATPOWER的 “大作业”题 目。
专业选修课，也是 “电力系统及其 自动化”专业方向(以下简称
二、MATPOWER用于 “稳态”课程 “大作业”的可行性分析
为 “电力方向”)学生必修的第一门专业课。该课程对电力方向
我院 “稳态”课程选用中国电力出版社的 《电力系统稳态分
的学生具有 “专业启蒙”的意义，是衔接专业基础课和后续专
析》(第三版)川作为教材，课内学时数为4O学时。“稳态”课程
业课程的纽带和桥梁，其教学效果直接影响学生 “电力系统”知
以电力系统正常运行状态的建模 、计算 、分析和调节为主要内
识体系的形成。另—方面，历年来选修该课程的学生 占比均超过
容，涉及电力系统的基本概念、主要元件的稳态模型、潮流计算
95％，受众学生和影响面都非常广泛。此外，该课程具有理论性
方法，以及有功／频率和无功／电压的稳态优化与控制等内容。
和工程实践性并重的突出特点，内容丰富，部分内容对于 “教”
MATPOWER是 由美 国Corllell大学研发的一 款基于
与 “学”都有一定挑战性。因此，“电力系统稳态分析”—直是我
MATLAB的免费工具软件，主要用于解决电力系统的潮流和最
院进行教育教学法改革的重点课程之一。
优潮流问题，最新版本为5．Obl。2『MATPOWER在分析功能上虽
近年来 ，笔者开始探讨将 “大作业”引入 “电力系统稳态分
不及PSS／E、DSATools和PSASP这类商业软件强大，但具有免费
析”课程 (以下简称为 “稳态”课程)的教学进程，为相关教改项
和易学习、易操作的优势，其分析计算功能也基本覆盖了 “稳
目的申报开展预研工作。本文探讨 “大作业”的选题问题，首先
态”课程的主要 内容。更重要的是，MATPOWER通过一组开放
阐述 “大作业”与 课“后习题”和 课“程设计”的区别与联系，以
源代码的rn=件来实现计算功能，容易对代码进行修改、复用和
及 “大作业”的基本选题原则；然后，从课程的教学大纲出发，
功能扩展。因此，MATPOWER~常适用于电力系统稳态问题的
按照所述选题原则，提出若干 “大作业”选题，并讨论每一选题
教育教学训练和科学研究，将其作为 “稳态”课程 “大作业”的
的任务以及基于MATPOWER的实现方式。
辅助分析工具是可行的。
一 、 “大作业”的含义和选题原则
三、基于MATPOWER的 “大作业”题 目设计和实现
“大作业”是介于 “课后习题”与 “课程设计”之间的一种
1．电网稳态模型及潮流数据的形成
作业形式。“稳态”课程每章都配有一定量的课后习题，题 目大
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