基于MATLAB的电力系统潮流计算设计
Abstract： In this article， we focus on the creation of Simulink blocks by using MATLAB simulation model and carry out the flow calculation by using powergui interface. Finally， the results obtained by the simulation results are compared with the results obtained MATLAB programming and Matpower. It is found that the results of power flow calculation for the same power system with different methods are approximately the same.
Key words： power system analysis；flow calculation；MATLAB simulation
中图分类号：TM744 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）21-0185-03
0 引言
潮流计算是电力系统稳态运行中的基本计算方法中的一种计算方法，也是电力系统稳态运行中最重要的运算。潮流计算是保证电力系统安全、经济运行的根本。在新电网建设的初期规划中，有了潮流计算，可规划出电源的容量及其接入点，可计算出无功补偿的容量，选择合适的补偿方式，以满足在电网潮流的控制、调压、调相、调峰的交换要求。潮流计算可以选择电力系统的运行方式，便于定期对电力系统中的元件进行检修。
1 潮流计算的过程
1.1 原始资料
①系统图：两个发电厂分别通过变压器和输电线路与四个变电所相连。（图1）
②发电厂资料：
图中母线1和2为发电厂高压母线，发电厂一总装机容量为（400MW），母线3为机压母线，机压母线上装机容量为（100MW），最大负荷和最小负荷分别为50MW和30MW；发电厂二总装机容量为（200MW）。
③变电所资料：
1）变电所1、2、3、4低压母线的电压等级分别为：10kV，35kV，10kV，35kV。
2）变电所的负荷分别为：52MW，62.4MW，52MW， 62.4MW。
3）每个变电所的功率因数均为cosφ=0.9。
4）变电所2和变电所4分别配有两台容量为75MVA的变压器，短路损耗414kW，短路电压（Uk%）=16.7；变电所1和变电所3分别配有两台容量为63MVA的变压器，短路损耗为245kW，短路电压（Uk%）=10.5。
④输电线路资料：
发电厂和变电所之间的输电线路的电压等级及长度标于图中，单位长度的电阻为0.17Ω，单位长度的电抗为0.402Ω，单位长度的电纳为2.78*10-6S。
1.2 基本要求
①对给定的网络查找潮流计算所需的各元件等值参数，画出等值电路图。
②输入各支路数据，各节点数据，利用Simulink搭建仿真模型等方法，进行在变电所的某一负荷情况下的潮流计算及仿真，并对计算结果进行分析。
③如果各母线电压不满足要求，进行电压的调整。（变电所低压母线电压10kV要求调整范围在9.5-10.5之间；电压35kV要求调整范围在35-36之间）。
④利用MATLAB软件，进行上述各种情况潮流的计算及仿真。
1.3 节点设置及分析
由上述系统图可知，该系统图为双端供电网络。将母线1，2设为节点1，10，将变电所1、2、3、4的高低压侧分别设为节点2、3、4、5、6、7、8、9。并且，将节点1设为平衡节点，将节点10设为PV节点，其余节点设为PQ节点。
1.4 参数求取
将参数整理如表1、表2所示。
1.5 进行潮流计算
图2为仿真模型图。
建立好仿真模型后，打开powergui模块，在powergui模块中对电机的节点类型、初始值等参数进行综合设置。在完成所有设置工作后，进行潮流更新，就能得到潮流计算的结果。
从潮流计算的结果可得到，系统的各个节点电压的标幺值可归纳为表3。
由MATLAB编程调节后，可得到表4的发电厂电压和变压器分接头电压得标幺值。
在得到了上述调节后的电压标幺值，对电机模型和变压器模型进行更改。表5为调节前后各节点的电压标幺值。
由题意可知，变电所低压母线电压10kV要求调整范围在9.5-10.5之间；电压35kV要求调整范围在35-36之间。因此我们可以看出，经过调节后，节点3、5、7、9点电压已经满足了系统的要求。表6是电压调节前后对线路损耗进行分析的记录。
由表6的电压调节前后功率损耗对比，可以看出有功功率随着变压器分接头变比的增大而逐渐增大，使得变压器的低压侧的电压处于允许范围内，符合其要求。
表7为调节后的各支路电压首末端的功率整理表
表8为各节点功率S的标幺值。
1.6 对比
由于该设计是用三种不同的方法进行电力系统的潮流计算，这三种方法是MATLAB编程、Matpower和Simulink仿真。对比其电压、线路有功损耗及各节点的功率。
由上面的三种方法简单地比较，我们可以看出，在同一个电力系统中，用不同的方法进行潮流计算，所得到的结果是大致相同的。
2 结束语
本设计是由MATLAB编程、Simulink仿真和Matpower三种不同的方法进行潮流计算，并在设计过程中相互配合，最后对结果进行分析对比。经过对比，可以发现节点电压幅值、系统损耗、大部分线路损耗和功率损耗基本一致，由此我们可以说这三种方法的潮流计算结果基本一致。
