潮流计算简介范文

2022-05-24

第一篇：潮流计算简介范文

潮流计算毕业论文

科学技术学院

毕业设计(论文)开题报告

题

目：

电力系统潮流分析计算机辅助设计

学科部：

信息学科部

专

业：

电气工程及其自动化

班

级：

电气082班

学

号：

7022808070

姓

名：

黄义军

指导教师：

刘爱国

填表日期：

2011 年

11 月

20 日

一、选题的依据及意义：

电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算。它的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压(幅值及相角)、网络中的功率分布以及功率损耗等。电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。

潮流计算经历了一个由手工, 利用交、直流计算台到应用数字电子计算机的发展过程。现在的潮流算法都以计算机的应用为前提。

利用电子计算机进行潮流计算从20世纪50年代中期就已经开始。此后，潮流计算曾采用了各种不同的方法，这些方法的发展主要是围绕着对潮流计算的一些基本要求进行的。一般要满足四个基本要求： a) 可靠收敛 b) 计算速度快 c) 使用方便灵活 d) 内存占用量少

它们也是对潮流算法进行评价的主要依据。

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。

二、国内外研究现状及发展趋势(含文献综述)：

在用数字计算机求解电力系统潮流问题的开始阶段，人们普遍采用以节点导纳矩阵为基础的高斯-赛德尔迭代法(一下简称导纳法)。这个方法的原理比较简单，要求的数字计算机的内存量也比较小，适应当时的电子数字计算机制作水平和电力系统理论水平，于是电力系统计算人员转向以阻抗矩阵为主的逐次代入法(以下简称阻抗法)。

20世纪60年代初，数字计算机已经发展到第二代，计算机的内存和计算速度发生了很大的飞跃，从而为阻抗法的采用创造了条件。阻抗矩阵是满矩阵，阻抗法要求计算机储存表征系统接线和参数的阻抗矩阵。这就需要较大的内存量。而且阻抗法每迭代一次都要求顺次取阻抗矩阵中的每一个元素进行计算，因此，每次迭代的计算量很大。

阻抗法改善了电力系统潮流计算问题的收敛性，解决了导纳法无法解决的一些系统的潮流计算，在当时获得了广泛的应用，曾为我国电力系统设计、运行和研究作出了很大的贡献。但是，阻抗法的主要缺点就是占用计算机的内存很大，

2 每次迭代的计算量很大。当系统不断扩大时，这些缺点就更加突出。为了克服阻抗法在内存和速度方面的缺点，后来发展了以阻抗矩阵为基础的分块阻抗法。这个方法把一个大系统分割为几个小的地区系统，在计算机内只需存储各个地区系统的阻抗矩阵及它们之间的联络线的阻抗，这样不仅大幅度的节省了内存容量，同时也提高了计算速度。

克服阻抗法缺点的另一途径是采用牛顿-拉夫逊法(以下简称牛顿法)。牛顿法是数学中求解非线性方程式的典型方法，有较好的收敛性。解决电力系统潮流计算问题是以导纳矩阵为基础的，因此，只要在迭代过程中尽可能保持方程式系数矩阵的稀疏性，就可以大大提高牛顿潮流程序的计算效率。自从20世纪60年代中期采用了最佳顺序消去法以后，牛顿法在收敛性、内存要求、计算速度方面都超过了阻抗法，成为直到目前仍被广泛采用的方法。

在牛顿法的基础上，根据电力系统的特点，抓住主要矛盾，对纯数学的牛顿法进行了改造，得到了P-Q分解法。P-Q分解法在计算速度方面有显著的提高，迅速得到了推广。

牛顿法的特点是将非线性方程线性化。20世纪70年代后期，有人提出采用更精确的模型，即将泰勒级数的高阶项也包括进来，希望以此提高算法的性能，这便产生了保留非线性的潮流算法。另外，为了解决病态潮流计算，出现了将潮流计算表示为一个无约束非线性规划问题的模型，即非线性规划潮流算法。

近20多年来，潮流算法的研究仍然非常活跃，但是大多数研究都是围绕改进牛顿法和P-Q分解法进行的。此外，随着人工智能理论的发展，遗传算法、人工神经网络、模糊算法也逐渐被引入潮流计算。但是，到目前为止这些新的模型和算法还不能取代牛顿法和P-Q分解法的地位。由于电力系统规模的不断扩大，对计算速度的要求不断提高，计算机的并行计算技术也将在潮流计算中得到广泛的应用，成为重要的研究领域。

三、本课题研究内容

1. 熟悉电力系统潮流计算的相关理论。

2. 在综合分析各种电力系统特点的基础上，运用所学专业知识，提出一种合理高效的潮流计算算法。

3. 熟练运用程序设计语言如C语言。

4. 通过软件编程实现所提出的算法，并通过典型系统进行验证。

四、本课题研究方案

1、确定一种计算方法，如牛顿-拉夫逊法。

2、结合C语言，编写一套适用的程序完成潮流计算。

3、选取一典型模型进行验证，试验程序是否可靠。

五、研究目标、主要特色及工作进度：

研究目标：提出一种合理高效的潮流计算算法，在保证电力系统供电可靠性和电能质量的前提下，尽可能提高潮流计算的效率，降低人力资源消耗。从而提高电力系统运行的经济性。进度安排：

第1周: 收集相关参考资料和相关文献。

第2周: 总结整理资料，熟习课题。

第3周: 提出初步设计方案。

第4周: 熟悉电力系统潮流计算的相关理论及计算机语言。

第5周: 实习

第6周: 写实习报告

第7周: 确定一种计算方法。

第8周: 提出一种合理的程序设计方法。

第9周：画出设计程序整体流程图。

第10周: 将整体程序模块化，并定义出每个模块的功能。

六、参考文献：

[1] Tankut Yalcinoz, Onur Ko¨ ksoy . A multiobjective optimization

method to environmental economic diaspatch.2007,29(1):42-50 [2] X.S. Han，H.B. Gooi. Effective economic dispatch model and algorithm. Electrical Power and Energy Systems. 2007, 29(1):113-120 [3] 何仰赞，温增银. 电力系统分析. 武汉：华中科技大学出版社，2002 [4] 王锡凡，方万良，杜正春.现代电力系统分析.北京：科学出版社，2003 [5] 宋文南，李树鸿，张尧.电力系统潮流计算. 天津：天津大学出版社，

1990 [6] 王晶，翁国庆，张有冰.电力系统的MATLAB6/SIMULINK仿真与应用.西安：西安电子科技大学出版社，2008. [7] 王祖佑.电力系统稳态运行计算机分析.北京:水利电力出版社，1987. [8] 周全仁，张清益.电网计算与程序设计.长沙:湖南科学技术出版社，1983. [9] 许主平，周少武，邹军安。电力系统计算机辅助设计。北京：中国电力出版社，2001。

第二篇：潮流计算作业A4范文

电力系统潮流计算综述

学院：电气工程学院专业：电力系统及其自动化学号：s13080802015 姓名：张雪

摘要

电力系统潮流计算是电力系统分析中最基本的一项计算。本文对电力系统潮流计算进行了综述。首先简单回顾了潮流计算的发展历史，对当前基于计算机的各种潮流算法的原理及其优缺点，作了简要介绍和比较，并介绍了它们采用的一些特别技术及程序设计技巧;接着简要分析了三种新型的潮流计算方法的计算原理及优缺点，它们分别是基于人工智能的潮流计算方法、基于L1范数和现代内点理论的电力系统潮流计算方法、基于符号分析的潮流计算方法等。除此之外还介绍了配电系统潮流计算算法。

关键词：电力系统;潮流计算;综述;新型潮流计算方法;配电系统 1 概述

电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行的一项基本运算。它根据给定系统的网络结构及运行条件来确定整个系统的运行状态：主要是各节点电压(幅值和相角)，网络中功率分布及功率损耗等。它既是对电力系统规划设计和运行方式的合理性、可靠性及经济性进行定量分析的依据，又是电力系统静态和暂态稳定计算的基础。潮流计算经历了一个由手工，利用交、直流计算台到应用数字电子计算机的发展过程。现在的潮流算法都以计算机的应用为前提。1956年ward等人编制成实用的计算机潮流计算程序，标志着电子计算机开始在电力系统潮流计算中应用。基于导纳矩阵的高斯—塞德尔法是电力系统中最早得到应用的潮流计算方法。因它对病态条件(所谓具有病态条件的系统是指：重负荷系统;包含有负电抗支路的系统;具有较长辐射型线路的系统;长线路与短线路接在同一节点，且其长度比值又很大的系统;或平衡节点位于网络远端的系统)特别敏感，又发展了基于阻抗阵的高斯—塞德尔法，但此法中阻抗阵是满阵占大量内存，而限制了其应用。1961年VanNes等人提出用牛顿法求解系统潮流问题，经后人的不断改进，而得到广泛应用并出现了多种变型以满足不同的需要，如快速解耦法、直流法、保留非线性算法等。同时，60年代初开始出现运用非线性规划的最优潮流算法。60年代末Dom-8mel和Tinney提出最优潮流的简化梯度法，70年代有人提出海森矩阵法，80年代SunDl提出最优潮流牛顿算法，还可把解耦技术应用于最优潮流,从而形成解耦型最优潮流牛顿算法，还可把解祸技术应用于最优潮流，从而形成解耦型最优潮流牛顿算法。随着直流输电技术的发展，交直流联合电力系统的潮流计算方法相应出现。另外，其它各种潮流算法如最小化潮流算法、随机潮流算法等也不断涌现。至于用于特殊用途的潮流算法如谐波潮流、适于低压配电网的潮流算法也得到了较快的发展。

潮流算法多种多样，但一般要满足四个基本要求：(i)可靠收敛;(ii)计算速

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2n个变量作为已知量而预先给以指定。也即对每个节点，要给定其两个变量的值作为已知条件，而另两个变量作为待求量。

按照电力系统的实际运行条件，根据预先给定的变量的不同，电力系统中的节点又可分为PQ节点、PV节点及Vθ节点或平衡节点三种类型。对应于这些节点，分别对其注入有功、无功功率，有功功率及电压模值以及电压模值和相角加以指定;并且对平衡节点来说，其电压相角一般作为系统电压相角的基准(即θ=0)。

交流电力系统中的复数电压变量可以用两种坐标形式来表示

UiUieji

(3) 或

Uieijfi

(4) 而复数导纳为

YijGijjBij

(5) 将(3)、式(4)以及式(5)代入以导纳矩阵为基础的式(1)，并将实部与虚部分开，可得到以下两种形式的潮流方程。

潮流方程的直角坐标形式为：

Piei(GijeiBijfj)fi(GijfjBijej)

(6)

jiji

(i1,2,,n

Qifi(GijeiBijfj)ei(GijfjBijej)

(7)

jiji(i1,2,,n)

潮流方程的极坐标形式为：

PosijUj(GiciUijjiBn

i j

(8) isji

(i1,2, ,n

QiUiUj(GijsinijBijcosij)

(9)

ji

(i1,2, ,n以上各式中，ji 表示∑号后的标号为j节点必须直接和节点i相联，并包括j=i的情况。这两种形式的潮流方程统称为节点功率方程，是牛顿-拉夫逊等潮流算法所采用的主要数学模型。

对于以上潮流方程中的有关运行变量，还可以按其性质的不同加以分类，这对于进行例如灵敏度分析以及最优潮流的研究等都是比较方便的。

每个节点的注入功率是该节点的电源输入功率PGt、QGt和负荷需求功率PLi、QLi的代数和。负荷需求的功率取决于用户，是无法控制的，所以称之为不可控

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较对称系统以三倍数增加。(ii)序分量法(或对称分量法)。采用对称分量坐标，将系统各量分为正、负、零序分量，并对系统中不对称元件的序分量之间的耦合，通过加电流源补偿的方法使之解耦。 2.5.3 交直流联合电力系统的潮流计算

交直流联合电力系统的潮流计算是根据交流系统各节点给定的负荷和发电情况，结合直流系统指定的控制方式，通过计算来确定整个系统的运行状态它和纯交流电力系统相比，有以下特点：(i)增加直流电力系统变量，与交流电力系统变量通过换流站中交直流换流器建立联系;(ii)换流器一方面实现了交直流电力系统间的有功功率传递，另一方面又从系统中吸取无功;(iij)直流系统的运行须对各个换流器的运行控制方式加以指定，直流系统的状态量是给定的直流控制量和换流器交流端电压的函数。

主要有联合求解法和交替求解法两种计算方法，前者是将交流系统潮流方程组和直流系统的方程组联立起来，统一求解出交流及直流系统中所有未知变量。后者则将交流系统潮流方程组和直流系统的方程组分开来求解，求解直流系统方程组时各换流站的交流母线电压由交流系统潮流的解算结果提供;而在进行交流系统潮流方程组的解算时，将每个换流站处理成接在相应交流节点上的一个等效的有功、无功负荷，其数值则取自直流系统潮流的解算结果。这样交替迭代计算，直到收敛。 2.5.4 随机潮流

把潮流计算的已知量和待求量都作为随机变量来处理，最后求得各节点电压及支路潮流等的概率统计特性。此法最早是用直流模型，后发展为线性化的交流模型及采用最小二乘法并保留非线性的交流模型。其突出优点是通过一次计算就提供了系统运行和规划的全面信息。

除上述之外，还有其它一些用途不同的特殊潮流问题，如谐波潮流、动态潮流等，在此不一一列举。 2.6 潮流概念的推广 2.6.1 状态估计

实质是一种广义潮流计算。一般潮流计算时，已知量和方程式数等于未知量数。而在状态估计中，已知量和方程式数大于待求未知量数，利用冗余变量，在实际测量系统有偏差的情况下获得表征系统实际运行状态的状态量。主要方法有最小二乘估计法、支路潮流状态估计法、递推状态估计法等。

2.6.2 最优潮流

所谓最优潮流，就是当系统的结构参数及负荷情况给定时，通过控制变量的优选，所找到的能满足所有指定的约束条件，并使系统的某一性能指标或目标函数达到最优时的潮流分布.最优潮流计算是电力系统优化规划与运行的基础，它将成为能量管理系统(EMS)中的核心应用软件之一。其数学模型可表示为：

minf(u,x)s.t.g(u,x)0

(19)

h(u,x)0选用不同的目标函数的控制变量，加上相应的约束条件，就构成不同应用目的的最优潮流问题。最优潮流的求解方法主要有：

(1)最优潮流的简化梯度算法

此法采用了简化梯度，并应用拉格朗日乘子和罚函数将等式和不等式约束加在目标函数中，从而把有约束问题变为无约束问题。优点是原理简单，设计简便。缺点是迭代点向最优点接近时走的是曲折路线，罚因子的选择比较困难。

(2)最优潮流的牛顿算法对最优潮流问题：

minf(x)0

(20)

s.t.g(x)

h(x)0先不考虑不等式约束，构造拉格朗日函数：L(x,)f(x)Tg(x)，定义向量Zx,，则应用海森矩阵法求最优解点Z*的迭代方程为：W△z=-d，式中：W，d分别为L对于Z的海森矩阵及梯度向量。本方法的关键是充分开发并在迭代过程中保持W矩阵的高度稀疏性，另外在求解时采用特殊的稀疏技巧。对不等式约束的处理有两种方法：(i)罚函数法;(ii)不等式约束化为等式方程法。

(3)解耦最优潮流

把最优潮流的整体最优化问题分解为有功优化和无功优化两个子优化问题。它有一个特别的优点是容许根据两个子优化问题各自的特性而采用不同的求解方法。

3 几种新型的潮流计算方法 3.1 潮流计算的人工智能方法

近年来，人工智能作为一种新兴的方法，越来越广泛的应用到电力系统潮流计算中。该方法不像传统方法那样依赖于精确的数学模型，这种方法只能基于对自然界和人类本身活动的有效类比而获得启示。具有代表性的有遗传法、模拟退

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值为一不为零的正值。因此，即使是在病态系统的情况下，计算过程不会发散。国内专家学者对解决此问题也进行了许多有益的探讨。

提出了一种基于内点非线性规划的潮流计算模型和算法。基于L1范数的计算原理，潮流方程的求解可以转化为求解一个新的非线性规划模型L1LF，并结合现代内点算法来进行求解。和过去的模型相比，该模型非常的简洁、直观，易于编程。与现代内点算法相结合的求解过程表现出了良好的收敛性和快速性，计算结果准确、可靠，计算各种病态系统均可良好的收敛，基于L1范数的数学规划模型将传统电力系统潮流的直接迭代求解转化为对一简单规划问题的求解后，对系统运行中各部分的控制可更加简便。增加适当的不等式约束和相关控制变，即可获得近似于最优潮流的计算模型，可方便的进行潮流计算中的调整。 3. 3 电力系统潮流计算的符号分析方法

随着电力系统规模的扩大，电力系统的实时计算问题显得日益重要，但长期以来受算法的计算效率所限，潮流计算的速度难以得到实质性的突破。根据电力网络在实际运行中的特点，结合网络图论理论提出了运用符号分析方法求解电力网络潮流的新思路，有望克服传统数值计算方法在收敛性、冗余项对消、计算机有效字长效应等方面的不足。

基于符号分析方法的潮流计算方法通过建立电力网络的拓扑模型生成拓扑网络的全部树和2-树，应用网络的k-树树支导纳乘积对电力网络的节点电压方程进行拓扑求解，进而得出所求变量(即各节点电压)的符号表达式(即关于元件参数符号的显式表达式)。这种方法避免了求解非线性方程，不必进行行列式的展开和代数余子式的计算，而且不需要写出行列式和代数余子式，克服了传统数值计算的不足。同时它还带来一个附加的好处，即在构造函数时自然地产生并行处，以及由它的拓扑性质带来的电力网络运行方式改变后计算的灵活性。这些特点将在电力系统的在线计算、静态安全分析等领域发挥明显优势。另外，传统的潮流计算方法都是纯“数值计算”，利用这些方法计算出来的结果是数字而不是函数，它们的特点是逐点进行完整的数值计算，因此不可避免地存在收敛性问题、冗余项对消问题、计算机有效字长效应问题和相近数值求差时发生的浮点运算误差问题。

基于符号分析方法的潮流计算方法在电力系统在线静态安全分析、短路计算、灵敏度计算等领域中也可推广使用。 4 配电系统潮流计算算法的研究 4.1 线性规划

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第三篇：电力系统潮流计算发展史

对潮流计算的要求可以归纳为下面几点：

(1)算法的可靠性或收敛性 (2)计算速度和内存占用量 (3)计算的方便性和灵活性

电力系统潮流计算属于稳态分析范畴，不涉及系统元件的动态特性和过渡过程。因此其数学模型不包含微分方程，是一组高阶非线性方程。非线性代数方程组的解法离不开迭代，因此，潮流计算方法首先要求它是能可靠的收敛，并给出正确答案。随着电力系统规模的不断扩大，潮流问题的方程式阶数越来越高，目前已达到几千阶甚至上万阶，对这样规模的方程式并不是采用任何数学方法都能保证给出正确答案的。这种情况促使电力系统的研究人员不断寻求新的更可靠的计算方法。

阻抗法改善了电力系统潮流计算问题的收敛性，解决了导纳法无法解决的一些系统的潮流计算，在当时获得了广泛的应用，曾为我国电力系统设计、运行和研究作出了很大的贡献。但是，阻抗法的主要缺点就是占用计算机的内存很大，每次迭代的计算量很大。当系统不断扩大时，这些缺点就更加突出。为了克服阻抗法在内存和速度方面的缺点，后来发展了以阻抗矩阵为基础的分块阻抗法。这个方法把一个大系统分割为几个小的地区系统，在计算机内只需存储各个地区系统的阻抗矩阵及它们之间的联络线的阻抗，这样不仅大幅度的节省了内存容量，同时也提高了节省速度。

第四篇：BPA潮流计算实验指导书

PSD-BPA电力系统分析程序

实验1——潮流计算

一、实验目的

1.了解并掌握电力系统计算机算法的相关原理。

2.了解和掌握PSD-BPA电力系统分析程序稳态分析方法(即潮流计算)。 3.了解并掌握PSD-BPA电力系统分析程序单线图和地理接线图的使用。

二、实验背景

随着科学技术的飞速发展，电力系统也在不断地发展，电网通过互联变得越来越复杂，同时也使系统稳定问题越来越突出。无论是电力系统规划、设计还是运行，对其安全稳定进行分析都是极其重要的。

PSD-BPA软件包主要由潮流和暂稳程序构成，具有计算规模大、计算速度快、数值稳定性好、功能强等特点，已在我国电力系统规划、调度、生产运行及科研部门得到了广泛应用。

本实验课程基于PSD-BPA平台，结合《电力系统分析计算机算法》课程，旨在引导学生将理论知识和实际工程相结合，掌握电力系统稳态、暂态分析的原理、分析步骤以及结论分析。清晰认知电力系统分析的意义。

三、原理和说明

1. 程序算法

PSD-BPA电力系统分析程序稳态分析主要是潮流计算，软件中潮流程序的计算方法有P_Q分解法，牛顿_拉夫逊法，改进的牛顿-拉夫逊算法。采用什么算法以及迭代的最大步数可以由用户指定。

注：采用P-Q分解法和牛顿-拉夫逊法相结合，以提高潮流计算的收敛性能，程序通常先采用P-Q分解法进行初始迭代，然后再转入牛顿-拉夫逊法求解潮流。

2. 程序主要功能

可进行交流系统潮流计算，也可进行包括双端和多端直流系统的交直流混合潮流计算。除了潮流计算功能外，该软件还具有自动电压控制、联络线功率控制、系统事故分析(N-1开断模拟)、网络等值、灵敏度分析、节点P-V、Q-V和P-Q曲线、确定系统极限输送水平、负荷静特性模型、灵活多样的分析报告、详细的检错功能等功能。

3. 输入、输出相关文件 *.dat

潮流计算数据文件

*.bse

潮流计算二进制结果文件(可用于潮流计算的输入或稳定计算) *.pfo

潮流计算结果文件

*.map 供单线图格式潮流图及地理接线图格式潮流图程序使用的二进制结果文件

*.pff，*.pfd 中间文件(正常计算结束后将自动删除。不正常时，将留在硬盘上，可随时删除) pwrflo.dis 储存一个潮流作业计算时屏幕显示的信息。 pfcard.def 定义潮流程序卡片格式文件，用户可更改及调整该文件。该文件安装时放在与潮流程序相同的目录中。打开TextEdit应用程序时先读入该文件。 4. 程序常用控制语句

常用的控制语句主要包括：

(1) 指定潮流文件开始的一级控制语句“(POWERFLOW, CASEID=方式名, PROJECT=工程名)”

(2) 指定计算方法和最大迭代次数的控制语句“/SOL_ITER, DECOUPLED=PQ法次数, NEWTON=牛拉法次数”;

(3) 指定计算结果输出的控制语句“/P_OUTPUT_LIST, „”; (4) 指定计算结果输出顺序的控制语句“/RPT_SORT= „”;

(5) 指定计算结果分析列表的控制语句“/P_ANALYSIS, LEVEL= ?”; (6) 指定潮流结果二进制文件名的控制语句“/NEW_BASE, FILE = 文件名”;

(7) 指定潮流图和地理接线图使用的结果文件控制语句“/PF_MAP，FILE=文件名”; (8) 指定网络数据的控制语句“/NETWORK_DATA”; (9) 指定潮流数据文件结束的控制语句“(END)”;

5. 程序常用卡片

BPA网络数据，以卡片形式输入，数据必须严格按规定的格式录入，否则软件无法识别。潮流计算中，常用的卡片有B卡：节点参数、L/E卡：线路参数、T/R卡：变压器参数。

交流数据节点通常填写B卡，可以表示发电机端点、线路连接点、变压器端点、负荷节点等，其中可以填写值包括负荷、发电机有功无功出力、无功补偿、电压值等变量;可选的节点类型：PQ节点、PV节点、Vθ节点;根据不同的节点填写不同的节点类型和数据，必须填写类型、节点名、基准电压。

图1 B卡-节点数据卡格式

对称线路卡一般填写L卡，该卡用于模拟对称的π型支路。

图2 L卡-对称线路数据卡

变压器支路通常填写T、TP卡，本卡模拟的是两绕组变压器和移相器。三绕组变压器先按常规方法化为三台两绕组变压器后再用此卡模拟。变压器和移相器抽头可以是固定的，也可以是可调的。如为可调的，则要附加填写R卡。

图3 T-变压器数据卡

注：不同卡片规定的格式中，各字段所代表的意义具体见《PSD-BPA潮流程序说明书》 6. 计算结果介绍(PFO文件)

潮流计算结果文件内容主要分下述几个方面： 1) 程序控制语句列表。

2) 输入、输出文件及输出的内容列表。

3) 错误信息。如为致命性错误，则中断计算。 4) 误差控制参数列表。 5) 迭代过程。 6) 计算结果输出：

详细计算结果列表：按节点、与该节点相联接支路顺序，并根据用户的要求(通过控制语句控制)可按照字母、分区或区域排序输出潮流计算结果。分析报告列表：并根据用户的要求(通过控制语句控制)，输出各种潮流分析报告。 7) 错误信息统计。 7. 算例

IEEE 9节点例题：

图1 IEEE9节点系统接线图

节点参数、线路参数及变压器参数分别见表1～表3。

表1 IEEE 9节点算例节点参数

表2 IEEE 9节点算例线路参数

表3 IEEE 9节点算例变压器参数

注：表1-表3中功率基准值为100MVA;电阻、电感值为标幺值。

对应于上述系统及数据的潮流计算数据(IEEE90.DAT)见例1。例1：

(POWERFLOW,CASEID=IEEE9,PROJECT=IEEE_9BUS_TEST_SYSTEM) /SOL_ITER,DECOUPLED=2,NEWTON=15,OPITM=0 ./P_INPUT_LIST,ZONES=ALL /P_OUTPUT_LIST,ZONES=ALL /RPT_SORT=ZONE /NEW_BASE,FILE=IEEE90.BSE /PF_MAP,FILE = IEEE90.MAP /NETWORK_DATA BS GEN1

16.501 999. 999. 1.04 B

GEN1

230.01

STATIONA 230.01 125. 50.0 0. B

STATIONB 230.01 90.

30.0 0. B

STATIONC 230.01 100. 35.0 0. 000 B

GEN2

230.01

BE GEN2

18.001 163. 999 10 25 B

GEN3

230.01 BE GEN3

13.801 85. 999. 1025

.L ----------------- transmission lines ---------------------------- L

GEN1 230. STATIONA230. .0100 .0850 .0440 L

GEN1 230. STATIONA230.2 .0100 .0850 .0440 L

GEN1230. STATIONB230. .0170 .0920 .0395 L

STATIONA230. GEN2230. .0320 .1610 .0765 L

STATIONB230. GEN3230. .0390 .1700 .0895 L

GEN2230. STATIONC230. .0085 .0720 .03725 L

STATIONC230. GEN3230. .0119 .1008 .05225 .T----- transformers ---------

GEN116.5 GEN1230. .0576 16.5 230. T

GEN218.0 GEN2230. .0625 18.0 230. T

GEN313.8 GEN3230. .0586 13.8 230. (END)

四、实验项目和方法，

1、在PSD-BPA平台上，建立IEEE9节点系统潮流计算模型，并分析结果。

2、在PSD-BPA单线图程序上，建立IEEE9节点系统单线图。

四、实验报告要求

1.电力系统稳定分析(潮流计算)原理。 2.实验程序以及实验结果。

3.实验过程中遇到的错误解决方法和实验收获。

五、思考题

1. 电力系统潮流计算方法有哪些?各种方法的原理? 2. 电力系统潮流计算的作用?

3. PSD-BPA仿真软件中潮流计算模型中不同控制语句的作用? 4. PSD-BPA仿真软件中潮流计算模型建模的注意事项?

第五篇：基于Matpower的电力系统潮流计算

摘要：本设计根据任务书给定的系统图和系统参数，运用Matpower软件进行潮流计算，对运行结果进行分析。最后把Matpower潮流计算的最终结果与Matlab编程和Simulink仿真两种方法的结果做比较。

关键词：电力系统;潮流计算;Matpower软件

引言：电力系统分析中，最基本的计算就是潮流计算，它是在电网正常或故障情况下的稳定运行状态的计算。电力系统潮流计算的目的是计算系统在给定状态下的节点电压及功率分布，来检查系统中各电压是否满足要求，系统中各元件是否过负荷以及功率分配的合理性等。潮流计算的结果还能应用于电力系统的稳态分析、最优潮流和安全估计等。本设计主要运用Matpower软件来进行潮流计算。Matpower多用于小型电力系统的潮流计算分析，它运行较为稳定，计算速度快，运行结果全面、直观易懂，且准确度高。从建模上来说，Matpower不需要像Simulink仿真找出所需元件再输入数据等等较繁琐的工序;从编程上来说，Matpower的程序编写没有直接运用Matlab编程复杂。

一、潮流计算的过程

(一)潮流计算的基本要求。根据系统图及发电厂、变电所、输电线路等参数，按照设计内容对系统进行潮流计算，并分析计算结果。对于潮流计算结果，各母线电压均要满足变电所低压母线10KV在9.5―10.5KV之间，变电所低压母线35KV在

35―36KV之间。如计算结果不在该范围内，则需进行电压的调整。

(二)系统图。(1)发电厂资料：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)。(2)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变电所的负荷如表1所示：

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;(3)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2.17*10-6S。(4)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。

(三)电网的节点设置与分类。从题目给定的系统图中，可了解该系统为两端供电网络，本课题设母线

1、2为节点

1、10，设变电所

1、

2、

3、4的高压侧为节点

2、

4、

6、8，低压侧为节点

3、

5、

7、9。并设平衡节点为节点1，PV节点为节点10，剩余节点为PQ节点。

变压器共有5个抽头，当变压器高压侧输入电压不稳定时来调整抽头以保持变压器二次侧输出电压的稳定。电压调节范围为，对应的分接头开始时设变压器高压侧接主接头，降压变压器5个分接头时的非标准变比以备调压时选用。对于变电所低压母线为35K变压器，非标准变比的算法与10KV的相同。

(五)Matpower的M文件的编写。M文件的3个矩阵分别设置系统母线参数、接入系统的发电机(变电所)参数和系统中各支路参数，如图

2、图

3、图4所示。

二、潮流计算结果分析

通过运行M文件，可得系统潮流计算的部分结果如图2所示。

(1)根据图5可知，负荷消耗的有功功率228.8MW与系统的有功损耗11.82MW之和为240.62MW，与两个发电厂输出的有功功率近似相等，这与理论结果一致，说明此潮流计算是正确的。(2)根据图6可知，PV节点10的有功功率和电压幅值在潮流计算过程中保持不变，而平衡节点1的有功功率变为40.62MW，是因为它的作用是平衡系统功率。(3)平衡节点1的有功功率40.62MW在初始设置的功率范围内，说明选择1号节点为平衡节点是正确的。(4)图6中平衡节点的电压幅值和相角、发电机节点的电压幅值和有功功率以及负荷节点的有功无功功率与初始设置的数据是一致的，表明了在潮流计算中，这些量为定解条件。(5)系统节点电压如表4所示，根据系统给定条件低压母线10KV在9.5―10.5KV之间，变电所低压母线35KV在35―36KV之间，经过折算发现节点

3、

5、

7、9不在指定范围内，需要进行电压调整，电压调整后折算发现

3、

5、

7、9节点已满足要求，且相角随电压幅值而变化。线路的有功损耗逐渐增加，四个变电所低压侧电压均在允许范围内，符合课题要求，具体支路损耗见表5。

三、Matpower、Matlab编程和Simulink仿真三种方法的比较

(1)随机抽取5个节点的调节后的电压标幺值进行对比，如表7所示。

(2)随机抽取5条电压调整后的支路功率进行对比，如表

8、9所示。

由上述比较可知，从运算结果的各节点的电压、支路损耗及支路功率进行对比发现三种方法的数据差别很小，可以说对同一个电力系统，运用这三种方法进行潮流计算，其结果是相同的。

四、结语